EP0257262A1 - Martensitaushärtbarer Stahl - Google Patents

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EP0257262A1
EP0257262A1 EP87109961A EP87109961A EP0257262A1 EP 0257262 A1 EP0257262 A1 EP 0257262A1 EP 87109961 A EP87109961 A EP 87109961A EP 87109961 A EP87109961 A EP 87109961A EP 0257262 A1 EP0257262 A1 EP 0257262A1
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steel
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martensitic steel
hardenable martensitic
plastic molds
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EP87109961A
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Helmut Dr.-Ing. Brandis
Paul Dr.-Ing. Gümpel
Edmund Dr.-Ing. Haberling
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Thyssen Stahl AG
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Thyssen Edelstahlwerke AG
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/04—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese

Definitions

  • the invention relates to an inexpensive martensitic steel, in particular for the production of plastic molds.
  • the steel In the solution-annealed condition, the steel should have a strength of 900 to 1100 N / mm 2 and should therefore be easy to machine.
  • a simple aging treatment at 400 to 500 ° C should then achieve tensile strength values of at least 1200 N / mm 2 .
  • plastic molds mainly 40 CrMnMo 7 plastic mold steel, material no. 1.2311 or the sulfur-alloyed variant 40 CrMnMoS 86, material no. 1.2312 used. These steels are tempered by the manufacturer to tensile strength values of 900 to 1100 N / mm 2 and processed into tools in this state. Subsequent heat treatment of the tools would lead to impermissible dimensional changes, warping or surface impairments. From this, however, there arises the requirement that the hardening strength remains limited to 1100 to 1200 N / mm 2 , because higher strength values would make machining more difficult.
  • the object of the invention was therefore to propose a steel which has a low strength and thus good machinability in the delivery state and which has a strength of only after the completion of the tools, by means of a simple heat treatment, which does not lead to any change in size or surface at least 1200 N / mm 2 can be brought.
  • the conventional martensitic hardenable steels with 18% nickel, 8% cobalt, 5% molybdenum and up to 1.4% titanium, which have a tensile strength of approx. 1000 N / mm 2 and can be hardened to strength values above 2000 N / mm 2 are only of limited use due to their high alloy content and the associated costs for the production of plastic molds.
  • the steel according to the invention is an iron alloy with 8 to 14% manganese as the main component. Manganese contents of 8% already lead to favorable properties, the optimal manganese content is approx. 12%.
  • the steel is also enriched with alloying elements that are dissolved in austenite when heated to temperatures above 800 ° C and remain dissolved in martensite even after quenching to room temperature. It is a combination of the alloy elements C ,, Si, Ti and Al as compulsory components and Mo, W, Co and Ni as optional components.
  • the silicon content of at least 0.5% is necessary in order to achieve sufficiently high hardness values even with realistic aging times of 10 to 20 h, see Figure 2.
  • An increase in this effect without impairing the toughness is caused by the addition of nickel, which is used in a The order of magnitude of 1 to 2% should be, see Figure 3.
  • Titan is significantly involved in the formation of intermetallic phases and therefore contributes significantly to the increase in hardness, see Figure 4.
  • Claims 2 and 3 contain a preferred composition.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen martensitaushärtenden Stahl, insbesondere für Kunststofformen, folgender Zusammensetzung: 0,001 bis 0,1% Kohlenstoff 0,50 bis 2,0% Silizium 8,0 bis 14,0% Mangan 0,3 bis 5,0% Titan 0,001 bis 1,0% Aluminium 0 bis 2,0% Chrom 0 bis 3,0% Molybdän 0 bis 4,0% Nickel 0 bis 4,0% Wolfram 0 bis 5,0% Cobalt Rest Eisen, einschliesslich herstellungsbedingter Verunreinigungen.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf einen kostengünstigen martensitaushärtbaren Stahl, insbesondere für die Herstellung von Kunststoffformen. Der Stahl soll im lösungsgeglühten Zustand eine Festigkeit von 900 bis 1100 N/mm2 aufweisen und daher gut bearbeitbar sein. Durch eine einfache Auslagerungsbehandlung bei 400 bis 500 °C sollen dann Zugfestigkeitswerte von mindestens 1200 N/mm2 erreicht werden.
  • Für die Herstellung von Kunststofformen werden vorwiegend der Kunststofformenstahl 40 CrMnMo 7, Werkstoff-Nr. 1.2311 oder die schwefellegierte Variante 40 CrMnMoS 86, Werkstoff-Nr. 1.2312 verwendet. Diese Stähle werden vom Hersteller auf Zugfestigkeitswerte von 900 bis 1100 N/mm2 vergütet und in diesem Zustand zu Werkzeugen verarbeitet. Eine nachträgliche Wärmebehandlung der Werkzeuge würde zu unzulässigen Maßänderungen, Verzügen oder Oberflächenbeeinträchtigungen führen. Hieraus ergibt sich aber die Notwendigkeit, daß die Vergütungsfestigkeit auf 1100 bis 1200 N/mm2 begrenzt bleibt, weil höhere Festigkeitswerte die Zerspanbarkeit erschweren würden.
  • Aufgabe der Erfindung war es daher, einen Stahl vorzuschlagen, der im Anlieferungszustand eine geringe Festigkeit und damit gute Zerspanbarkeit aufweist und der erst nach der Fertigstellung der Werkzeuge, durch eine einfache Wärmebehandlung, die zu keiner Maß- änderung und Oberflächenveränderung führt, auf eine Festigkeit von mindestens 1200 N/mm2 gebracht werden kann.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß ein Stahl mit der Zusammensetzung gemäß Anspruch 1 vorgeschlagen.
  • Die herkömmlichen martensitaushärtbaren Stähle mit 18 % Nickel, 8 % Cobalt, 5 % Molybdän und bis zu 1,4 % Titan, die im lösungsgeglühten Zustand eine Zugfestigkeit von rd. 1000 N/mm2 aufweisen und auf Festigkeitswerte über 2000 N/mm2 ausgehärtet werden können, kommen wegen ihres hohen Legierungsgehaltes und der damit verbundenen Kosten für die Herstellung von Kunststofformen nur begrenzt infrage.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Stahl handelt es sich um eine Eisenlegierung mit 8 bis 14 % Mangan als Hauptkomponente. Mangangehalte von 8 % führen bereits zu günstigen Eigenschaften, der optimale Mangangehalt liegt bei rd. 12 %. Der Stahl ist ferner mit solchen Legierungselementen angereichert, die beim Erwärmen auf Temperaturen oberhalb von 800 °C im Austenit gelöst werden und auch nach dem Abschrecken auf Raumtemperatur im Martensit gelöst bleiben. Dabei handelt es sich um eine Kombination der Legierungselemente C,, Si, Ti und Al als Zwangskomponenten und Mo, W, Co und Ni als Wahlkomponenten.
  • Der Siliziumgehalt von mindestens 0,5 % ist notwendig, um bereits bei realistischen Auslagerungsdauern von 10 bis 20 h ausreichend hohe Härtewerte zu erzielen, siehe Bild 2. Eine Verstärkung dieses Effektes ohne Beeinträchtigung der Zähigkeit wird durch den Zusatz von Nickel hervorgerufen, der in einer Größenordnung von 1 bis 2 % liegen sollte, siehe Bild 3. Titan ist maßgeblich an der Bildung intermetallischer Phasen beteiligt und trägt daher wesentlich zur Steigerung der Härte bei, siehe Bild 4. Molybdän dient ebenso wie Titan zur Steigerung der Härte, wobei dadurch keine nennenswerte Beeinflussung der Zähigkeit eintritt. Aufgrund der Umwandlungshysterese zwischen Abkühlen und Erhitzen, siehe Bild 1, ist es möglich, diese gelösten Legierungselemente durch Auslagern bei Temperaturen um 500 °C aus dem Martensit auszuscheiden. Die hierdurch entstehenden intermetallischen Phasen führen zu einem Anstieg der Härte. Dieser Vorgang wird als Martensitaushärtung bezeichnet.
  • Eine bevorzugte Zusammensetzung enthalten die Ansprüche 2 und 3.
  • Beispiel:
  • Ein Stahl mit (in Masse-%):
    Figure imgb0001
    wurde unter betriebsüblichen Bedingungen erschmolzen und in Blöcke von 4 t abgegossen. Die Verformung, die mechanische Bearbeitung, Polierung und die Ätzung dieses Stahles bereitete keine Schwierigkeiten. Aus diesem Stahl hergestellte Kunststofformen wurden der praktischen Erprobung zugeführt und haben sich im Einsatz voll bewährt.

Claims (4)

1. Martensitaushärtbarer Stahl mit folgender Zusammensetzung (in Masse-%):
Figure imgb0002
Rest Eisen, einschließlich herstellungsbedingter Verunreinigungen.
2. Stahl nach Anspruch 1 der Zusammensetzung (in Masse-%):
Figure imgb0003
Rest Eisen einschließlich herstellungsbedingter Verunreinigungen.
3. Stahl nach Anspruch 2 mit
Figure imgb0004
4. Verwendung eines Stahls der Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 als Werkstoff für Kunststofformen.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997034021A1 (de) * 1996-03-12 1997-09-18 Bayer Aktiengesellschaft Vorrichtung und verfahren zur herstellung von kunststoffteilen, insbesondere polyurethanformteilen
EP3202427A1 (de) * 2016-02-03 2017-08-09 Deutsche Edelstahlwerke GmbH Verwendung einer ausscheidungshärtenden oder durch mischkristallbildung verfestigenden, biokompatiblen kobalt-basislegierung und verfahren zur herstellung von implantaten oder prothesen durch materialabhebende bearbeitung
EP3719158B1 (de) * 2019-04-01 2022-01-26 Deutsche Edelstahlwerke Specialty Steel GmbH & Co. KG Verwendung eines stahlpulvers, verfahren zur herstellung eines stahlbauteils durch ein additives fertigungsverfahren

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5891388A (en) * 1997-11-13 1999-04-06 Woojin Inc. Fe-Mn vibration damping alloy steel having superior tensile strength and good corrosion resistance
US6572713B2 (en) 2000-10-19 2003-06-03 The Frog Switch And Manufacturing Company Grain-refined austenitic manganese steel casting having microadditions of vanadium and titanium and method of manufacturing
CA2794435C (en) * 2005-08-30 2015-11-17 Ati Properties, Inc. Steel compositions, methods of forming the same, and articles formed therefrom
US8444776B1 (en) 2007-08-01 2013-05-21 Ati Properties, Inc. High hardness, high toughness iron-base alloys and methods for making same
KR20150133863A (ko) 2007-08-01 2015-11-30 에이티아이 프로퍼티즈, 인코퍼레이티드 고 경도, 고 인성 철-계 합금 및 이의 제조 방법
US10453157B2 (en) 2010-01-22 2019-10-22 Deka Products Limited Partnership System, method, and apparatus for electronic patient care
US9182196B2 (en) 2011-01-07 2015-11-10 Ati Properties, Inc. Dual hardness steel article
US9657363B2 (en) 2011-06-15 2017-05-23 Ati Properties Llc Air hardenable shock-resistant steel alloys, methods of making the alloys, and articles including the alloys
CN117026097B (zh) * 2023-10-10 2023-12-29 内蒙古科技大学 一种马氏体时效钢及其制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE963782C (de) * 1943-06-16 1957-05-16 Phoenix Rheinrohr Ag Vereinigt Verwendung hochlegierter Manganstaehle als Werkstoff fuer Bauteile, die mit heissem Kohlenoxydgas in Beruehrung kommen
GB1036442A (en) * 1963-02-21 1966-07-20 British Iron Steel Research Improvements in or relating to alloy steels
DE1558638A1 (de) * 1967-04-13 1970-07-02 Southern Res Inst Eisenlegierung
DD101702A1 (de) * 1973-01-15 1973-11-12

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2683677A (en) * 1942-07-27 1954-07-13 Jr Francis M Walters Method of precipitation hardening iron alloys
US3392064A (en) * 1965-10-13 1968-07-09 Southern Res Inst Ferrous base manganese age hardening alloy and method
SE343892B (de) * 1969-02-10 1972-03-20 Bofors Ab
JPS55138059A (en) * 1979-04-14 1980-10-28 Daido Steel Co Ltd High manganese steel having good wear resistance to earth and sand
US4358315A (en) * 1979-07-10 1982-11-09 University College Cardiff Manganese steels
SU834213A1 (ru) * 1979-10-12 1981-05-30 Уральский Ордена Трудового Красногознамени Политехнический Институтим. C.M.Кирова Сталь
JPS5716145A (en) * 1980-07-03 1982-01-27 Daido Steel Co Ltd High manganese non magnetic steel having small thermal expansion coefficient
JPS57185958A (en) * 1981-05-07 1982-11-16 Nippon Kokan Kk <Nkk> High-manganese nonmagnetic steel with remarkably high specific resistance
AT390806B (de) * 1983-09-23 1990-07-10 Kos Bernd Austenitischer manganhartstahl und verfahren zu seiner herstellung

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE963782C (de) * 1943-06-16 1957-05-16 Phoenix Rheinrohr Ag Vereinigt Verwendung hochlegierter Manganstaehle als Werkstoff fuer Bauteile, die mit heissem Kohlenoxydgas in Beruehrung kommen
GB1036442A (en) * 1963-02-21 1966-07-20 British Iron Steel Research Improvements in or relating to alloy steels
DE1558638A1 (de) * 1967-04-13 1970-07-02 Southern Res Inst Eisenlegierung
DD101702A1 (de) * 1973-01-15 1973-11-12

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997034021A1 (de) * 1996-03-12 1997-09-18 Bayer Aktiengesellschaft Vorrichtung und verfahren zur herstellung von kunststoffteilen, insbesondere polyurethanformteilen
EP3202427A1 (de) * 2016-02-03 2017-08-09 Deutsche Edelstahlwerke GmbH Verwendung einer ausscheidungshärtenden oder durch mischkristallbildung verfestigenden, biokompatiblen kobalt-basislegierung und verfahren zur herstellung von implantaten oder prothesen durch materialabhebende bearbeitung
WO2017134209A1 (de) * 2016-02-03 2017-08-10 Deutsche Edelstahlwerke Specialty Steel Gmbh & Co. Kg Verwendung einer ausscheidungshärtenden oder durch mischkristallbildung verfestigenden, biokompatiblen kobalt-basislegierung und verfahren zur herstellung von implantaten oder prothesen durch materialabhebende bearbeitung
US10751446B2 (en) 2016-02-03 2020-08-25 Deutsche Edelstahlwerke Specialty Steel Gmbh & Co. Use of a precipitation-hardening or solid-solution-strengthening, biocompatible cobalt-based alloy and method for producing implants or prostheses by means of material-removing machining
EP3719158B1 (de) * 2019-04-01 2022-01-26 Deutsche Edelstahlwerke Specialty Steel GmbH & Co. KG Verwendung eines stahlpulvers, verfahren zur herstellung eines stahlbauteils durch ein additives fertigungsverfahren

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Publication number Publication date
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US4788034A (en) 1988-11-29
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EP0257262B1 (de) 1991-01-23

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