DE595890C

DE595890C - Verfahren zur Herstellung von Hartkoerpern fuer Werkzeuge, insbesondere Ziehsteine, aus Gemischen, Legierungen oder Verbindungen hochkohlenstoffhaltiger Metalle oder Metalloide

Info

Publication number: DE595890C
Application number: DED54797D
Authority: DE
Original assignee: Krupp Stahl AG
Current assignee: Krupp Stahl AG
Priority date: 1928-01-20
Filing date: 1928-01-20
Publication date: 1934-04-23

Description

Verfahren zur Herstellung von Hartkörpern. für Werkzeuge, insbesondere Ziehsteine, aus Gemischen, Legierungen oder Verbindungen hochkohlenstoffhaltiger Metalle oder Metalloide Die vorliegende Erfindung betrifft ein. Verfahren zum Herstellten von Hartkörpern für Werkzeuge aus Gemischen, Legierungen oder Verbindungen hochkohlenstoffhaltiger Metalle oder Metalloide.
Es' ist bereits bekannt, schwer schmelzbare oder praktisch unschmelzbare pulverförmige Stoffe dadurch zu verformen, daß man sie mit leichter schmelzenden ' versetzt und diese Gemische, sobald die Masse durch Einwirkung von Hitze bei normalem Druck teigig geworden ist, in Formen stampft. Auch sollen nach einem Vorschlag, der nicht zum Stande der Technik gehört, Hartkörper für Werkzeuge aus gepulverten hochkohlenstoffhaltigen Metallen oder Metalloiden dadurch hergestellt werden, daß das Pulver in einer Preßform unter einem Druck von mindestens z oo kg/cm2 auf eine unterhalb des Schmelzpunktes liegende Temperatur erhitzt wird. Es ist ferner nicht mehr neu, pulverförmige Stoffe durch ein Sinterverfahr:en unter .gleichzeitiger Anwendung eines schwachen Druckes zu verdichten, bei dem der Druck das Porigwerden der allmählich zusammensinternden Masse verhindern soll.
Es ist schließlich auch bekannt, Gegenstände aus Metallpulvern dadurch herzustellen, daß man aus dem Pulver "zunächst Formlinge erzeugt und diese unter möglichst hohem Druck zusammensintert. Bei diesem bekannten Verfahren handelt es sich aber nicht um die Herstellung von Hartkörpern für Werkzeuge aus Gemischen, Legierungen oder Verbindungen hochkohlenstoffhaltiger Metalle oder Metalloide.
Das vorliegende Verfahren beruht auf der Erkenntnis, daß unter Anwendung gewisser kritischer Temperaturen bereits vorgeformte Carbide hochschmelzender Metalle oder Metalloide durch Anwendung bestimmter, sehr hoher kritischer Drucke derartige plastische Eigenschaften erhalten, daß sie, obwohl sie infolge ihres hohen Kohlenstoffgehaltes nicht mehr ,als Metalle anzusprechen sind, bei hohen, technisch noch erreichbaren Drucken älmliclz wie diese knetbar werden, während bei geringem Druck bei den gleichem Temperaturen keinerlei plastische Erscheinungen beobachtet werden können. Durch praktische Verwertung dieser Eigenschaft gelingt !es mit Hilfe des vorliegenden Verfahrens leicht, alle hochkohlenstoffhaltigen Metalle oder Metalloide zu festen dichten Körpern -in verhältnismäßig kurzer Zeit zu verformen. Der Verformiu@gsvorgang ist als ein Fließvorgang unter hohem Druck und bei hoher Temperatur zu bezeichnen; der kritische Druck und die kritische Temperatur stehen miteinander in gewissen Beziehiulgen. Größere Drucke @erfordern etwas geringere Temperaturen; es sind jedoch ziemlich enge Grenzen durch die praktische Durchführbarkeit gesetzt.
Das vorliegende Verfahren kann z. B. in folgender Weise ausgeführt werden: Es wird zunächst durch Sintern, Gießen, Pressen oder Einseigern ein dichter vorgeformter Körper aus hochkohlenstoffhaltigen Metallen, Metalloiden oder deren Gemischen oder Verbindungen hergestellt, wobei man sowohl von den einzelnen Elementen als auch von deren Verbindungen ausgehen kann. Dieser vorgeformte Körper wird dann in eine mit einem Stempel versehene hochfeuerfeste Preßform eingeführt. Alsdann wird diese Form in einen zweckmäßig elektrischen Ofen eingesetzt und erhitzt. Sobald die kritische Temperatur erreicht ist, wird auf den Stempel ein starker Druck von der kritischen Höhe ausgeübt. Der Forminhalt wird alsdann plastisch, und der Druck verdichtet den vor-. geformten Körper zu einem dichten festen Formkörper. Der Vorgang des Anheizens kann durch entsprechende Wärmezufuhr sehr weitgehend verkürzt werden, die Pressung an sich beansprucht eine Zeit von nur wenigen-Sekunden. Die notwendige Verformungstemperatur kann bei Temperaturen liegen, die weit unterhalb des Schmelzpunktes des jeweiligen Stoffes liegen. So beginnt bereits die Verformungsmöglichkeit von 5 % Kohlenstoff enthaltendem Wolfram unter einem Druck von etwa i 5o kglcm= bei etwa i 8oo° C, während der Schmelzpunkt dieses Stoffes obenhalb 2500'C liegt.
Das Erkalten der heiß gepreßten Körper findet zweckmäßig unter so lange währendem Druck statt, bis die Temperatur genügend weit unter die kritische Temperatur gesunken ist. Heiß gepreßte Körper aus Wolframcarbid zerfallen bisweilen, wenn man z. B. den Druck bereits bei einer Temperatur oberhalb der kritischen Temperatur aufhebt.
Es ist nicht erforderlich, daß der Druck erst nach Erreichung der kritischen Temperatur ausgeübt wird; seine Anwendung kann viehmehr auch gleichzeitig mit dem Anheizen erfolgen.
Im allgemeinen empfiehlt es sich, möglichst rasch anzuheizen, etwa derart, daß die gewünschte Temperatur in z bis 3 Minuten .erreicht ist. Wird der Druck erst nach dem Anheizen ausgeübt, so vollzieht sich die Pressung momentan. Wird er schon während des Anheizens ausgeübt, so ist die Pressung bereits in dem Augenblick beendet, in dem der Forminhalt die kritische Temperatur, die zur Erzielung der optimalen Dichte notwendig ist, erreicht. Um völlig dichte Körper zu erhalten, ist es zweckmäßig, die Druckausübung so lange aufrechtzuerhalten, bis kein weiteres Zusammenpressen mehr stattfindet.
Die Preßformen werden ebenso wie die Druckstempel zweckmäßig aus Kohlenstoff hergestellt. Bei manchen schwer preßbaren Materialien empfiehlt sich ein doppelseitiges Pressen vermittels zweier entgegengesetzt wirkender Stempel.
Zur Erhöhung der Plastizität kann es zweckmäßig sein, die hochkohlenstoffhaltigen Ausgangsmaterialien mit leichter schmelzenden Metallen, z. B. Eisen, Kobalt oder Nickel, in Mengen etwa bis zu 5 % zu legieren. Eine ähnliche und zugleich härtende Wirkung üben bei den Carbiden Spuren von Metalloiden, insbesondere von Silicium und Bor, aus.
Als Ausgangsstoffe kommen in erster Linie hochkohlenstoffhaltige Metalle und Metalloide, wie Bor, Silicium, Zirkon, Vanadium, Chrom, Wolfram, Molybdän, Tantal, Titan, in Betracht. Auch Legierungen des Bors, Kohlenstoffs und Stickstoffs mit hochschmelzenden Metallen und Metalloiden kommen hier in Frage, z.. B. eine Legierung, die aus Titan, Bor, Stickstoff -und Kohlenstoff besteht, ferner Verbindungen von Silicium, Bor und Kohlenstoff.
Das Verfahren liefert besonders gute Ergebnisse bei der Verarbeitung von hochkohlenstoffhaltigem Wolfram.

Claims

PATENT<'NSPRÜCHr: i. Verfahren zur Herstellung von Hartkörpern für Werkzeuge, insbesondere Ziehsteine, aus Gemischen, Legierungen oder Verbindungen hochkohlenstoffhaltiger Metalle oder Metalloide durch Heißpressen in einer Preßform unter so hohem Druck, daß das Material bildsamen Charakter annimmt und plastisch verformt wird, dadurch gekennzeichnet, daß dem Heißpressen ein Vorformen vorangeht. z. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangsmaterial -zunächst geschmolzen und der dabei entstandene Körper heiß gepreßt wird. 3. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangsmaterial gesintert und der Sinterkörper heiß gepreßt wird. ¢. - Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß durch Pressen oder durch Einseigeln herbestelltes Material heiß gepr eßt wird.