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DE2800444C2 - Verwendung eines Cr-Mo-Stahls - Google Patents

Verwendung eines Cr-Mo-Stahls

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Publication number
DE2800444C2
DE2800444C2 DE2800444A DE2800444A DE2800444C2 DE 2800444 C2 DE2800444 C2 DE 2800444C2 DE 2800444 A DE2800444 A DE 2800444A DE 2800444 A DE2800444 A DE 2800444A DE 2800444 C2 DE2800444 C2 DE 2800444C2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
hardness
steel
silicon
vanadium
carbon
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
DE2800444A
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English (en)
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DE2800444A1 (de
Inventor
Gunvant N. Greenfield Reading Maniar
Thoni V. Whitfield Reading Philip
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Carpenter Technology Corp
Original Assignee
Carpenter Technology Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Carpenter Technology Corp filed Critical Carpenter Technology Corp
Publication of DE2800444A1 publication Critical patent/DE2800444A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE2800444C2 publication Critical patent/DE2800444C2/de
Expired legal-status Critical Current

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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
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/22—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with molybdenum or tungsten
    • 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
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/30—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with cobalt

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Materials Engineering (AREA)
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  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Heat Treatment Of Steel (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)

Description

0,5 bis 0,70% Kohlenstoff
0,15 bis 0,30% Mangan
0,10 bis 0,40% Silicium
3,5 bis 5,0 % Chrom
2,50 bis 3,25% Molybdän
0,5 bis 0,8 % Vanadium
1,25 bis 2,75% Kobalt
0,15 bis 0,50% Niob ·
enthält mit der Maßgabe, daß er eine Zugfestigkeit von mindestens 2410 N/mm2 bei einer Mindestdehnung von 3% und eine Mindesteinschnürung von 5* r sowie mindestens eine Zähigkeit von 66,7 J (Jzod-Vollstab-Probe) hat, für den Zweck nach Anspruch 1. 7. Verwendung ■ eines Stahls nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß er
0,53 bis 0,60% Kohlenstoff
0,15 bis 0,30% Mangan
0,10 bis 0,40% Silicium
3,75 bis 4,5 % Chrom
2,70 bis 3,10% Molybdän
0,7 bis 0,8 % Vanadium
1,5 bis 2,5 % Kobalt
0,20 bis 0,30% Niob
Kohlenstoff, mindestens 0,35% Silicium und mindestens 0,7% Vanadium enthält, für den Zweck nach Anspruch 1.
9. Verwendng eines Stahls nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß er mindestens 3,5% Molybdän enthält, für den Zweck nach Anspruch
10. Verwendung eines Stahls nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß er
0,75 bis 1,1 % Kohlenstoff
0,10 bis kleiner 0,50% Mangan
0,35 bis 0,75 % Silicium
3,5 bis 5,0 % Chrom
3,5 bis 5,0 % Molybdän
0,7 bis 2,0 % Vanadium
0,5 bis 4,0 % Kobalt
0,15 bis 0,50 % Niob
eninält mit der Maßgabe, daß er eine Härte bei Raumtemperatur ^ on mindestens HR163 hat, für den Zweck nach Ansprach 1.
II. Verwendung eines Stahls nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß er
0,82 bis 0,90:; Kohlenstoff
0,15 bis 0,35:, Mangan
0,5 bis 0,6 :; Silicium
3,75 bis 4,5 :: Chrom
4,0 bis 4,5 *.- Molybdän
0,9 bis IJ ■: Vanadium
1,5 bis 2,5 <: Kobalt
0,20 bis 0,35:; Niob
eniäält, für den Zweck nach Anspruch 1 und mit der Maßgabe nach Anspruch 10.
12. Verwendung eines Stahls nach Anspruch 1, dacarch gekennzeichnet, daß er
0,75 bis 1,10 % Kohlenstoff
0,10 bis kleiner 0,50% Mangan
0,35 bis kleiner 0,80% Silicium
3,5 bis 5,0 % Chrom
3,5 bis 5,0 % Molybdän
0,7 bis 2,0 % Vanadium
0,5 bis 4,0 % Kobalt
0,15 bis 0,50 % Niob
enf-ält mit der Miisabe, daß
-OCo + 13,3 x rcSi + 2,05 X %Mo
16
ist. und daß der Stahl im wärmebehandelten Zustand eine Härte bei Raumtemperatur von mindestens HR. 63 hat, für der. Zweck nach Anspruch 1.
13. Verwendung eines Stahls nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er 0,04 bis 0,10% Aluminium enthält, für den Zweck nach Anspruch L
enthält, für den Zweck nach Anspruch 1 und mit der Maßgabe nach Anspruch 6.
8. Verwendung eines Stahls nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er mindestens 0,75% Die Erfindung betrifft allgemein die Verwendung eineslegierten Stahls und insbesondere eines legierten Stahls spezieller Zusammensetzung, so daß eine günstige Kombination von Zähigkeit, Duktilität und Härte erhalten wird.
Es sind schon legierte Stähle zur Verfügung gestellt worden, die eine gute Zähigkeit, Duktilität und hohe Festigkeit haben, doch lassen solche Legierungen noch viel zu wünschen übrig. So werden z. B. zur Erzielung einer maximalen Sekundärhärte hohe Austenitisierungstemperaturen angewendet. Hierdurch kann zwar
28 OO
höhere Härte erzielt werden, doch führt dies gewöhnlich zu nicht-annehmbarem grobem Korn in dem wärmebehandelten Teil. Die steigende Verwendung von Vakuumwärmebehandlungsöfen führt vermutlich zu einem häufigeren Auftreten des Problems von zu gro- ■> bem Korn. Dies kann am besten an dem bekannten Stahl des Typs A.I.S.I. M50 veranschaulicht werden, der 0,80% Kohlenstoff, 0,25% Mangan, 0,25% Silicium, 4,00% Chrom, 1,00% Vanadium, 4,50% Molybdän und zum Rest Eisen mit Ausnahme von erschmelzungsbe- w dingten Verunreinigungen enthält, der zur Herstellung von Lagern verwendet wird. Um die Härte im wärmebehandelten Zustand auf einen Maximalwert zu bringen, und dauernd eine Mindesthärte bei Raumtemperatur von HR1. 60 und eine Mindesthärte von HR, 45 bei r> 538° C zu erhalten, damit die Lebensdauer des Lagers erhöht wird, überschreiten die Hersteller von Lagern den zulässigen Austenitisierungstemperaturbereich von 1093 bis 1121° C, wodurch eine überhitzte grobe MikroStruktur resultiert, die spröde ist. 2u
Eine zu starke Bildung von großen Körnern ist auch bei der Herstellung von Bändern für Blattsägen aus demselben Stahl aufgetreten, bei denen mindestens der Teil des Bands, der die Zähne bildet, eine hohe Härte und Verschleißbeständigkeit haben muß. Es wurde zwar eine Härte bei Raumtemperatur von HRC 60 bis 61 erhalten, doch mußte eine schlechte Bandlebensdauer in Kauf genommen werden, welche vermutlich auf das Vorhandensein von zu großen Körnern zurückzuführen ist. in
Aus der FR-PS 9 68 546 ist ein legierter Stahl mit 0,1 bis 0,7% Kohlenstoff, 0,5 bis 2% Silicium, 0,5 bis 3% Mangan, 0,2 bis 6% Chrom, 0,2 bis 6%Molybdän, 0,1 bis 3% Vanadium, 0,5 bis 15% Kobalt, 0,2 bis 6% Niob und 0,1 bis 3% Aluminium, Rest Eisen bekannt, der wahlweise noch 0,2 bis 4% Wolfram, bis 4%Nickel und bis 2% Kupfer enthalten kann.
Weiterhin ist aus der DE-Patentanmeldung K 6250 VIa/18d, bekanntgemacht am 25. Juni 1953, eine Legierung bekannt, die 0,5 bis 1,7% Kohlenstoff, bis 1,5% SiIicium, bis 3% Mangan, 0,5 bis 12% Chrom, 0 bis 6% Molybdän, 0,5 bis 5% Vanadium, bis 15% Kobalt, 0,1 bis 0,5% Niob und bis 2% Aluminium, Rest Eisen enthält und die außerdem noch die Wahlkomponenten Wolfram und Aluminium enthalten kann. Dieser Stahl gehört zu der Werkstoffgruppe »Schnellarbeitsstähle«, aus denen entsprechend Werkstoffhandbuch Stahl und Eisen (1965), Düsseldorf, Verlag Stahleisen, Seite P 71/1, Sägeblätter für Kreis-Hand-Bandsägen etc. hergestellt werden können. ~>n
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Werkstoff zur Herstellung von Teilen mit einer günstigen Kombination von Zähigkeit, Duktilität und Härte im angelassenen Zustand bei Raumtemperatur von mindestens HRC 60 bei einer Snyder-Graff-Korngröße von 9 oder feiner zur Verfugung zu stellen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch Verwendung eines Stahls aus
60
65
0,5 bis 1,1 % Kohlenstoff
0,10 bis kleiner 0,50% Mangan
0,10 bis kleiner 0,80% Silicium
3,5 bis 5,0 % Chrom
2,5 bis 5,0 % Molybdän
0,5 bis 2,0 % Vanadium
0,5 bis 4,0 % Kobalt
0,15 bis 0,50 % Niob
bis 0,10 % Aluminium
Rest Eisen und erschmelzungsbedingte Verunreinigungen mit einem Restaustenitanteil von höchstens 10%, im angelassenen Zustand, als Werkstoff zur Herstellung von Teilen, die eine hohe Zähigkeit und Duktilität sowie eine Härte im angelassenen Zustand von mindestens HR1 60 bei Raumtemperatur bei einer Snyder-Graff-Korngröße von 9 oder feiner aufweisen, gelöst.
Die verbesserte zu verwendende Legierung wird vorzugsweise so eingestellt, daß eine Mindesthärte bei Raumtemperatur im wärmebehandelten Zustand von etwa HR, bis HR, 64 bei guter Heißhärte und guter Verschleißbeständigkeit erhalten wird.
Die in dem Stahl vorhandenen erschmelzungsbedingten Verunreinigungen können bis zu etwa 0,25%Schwefel, bis zu etwa 0,25% Phosphor, bis zu etwa 0,50% Nickel, bis zu etwa 0,35% Kupfer, bis zu etwa 0,15% Wolfram, bis zu etwa 0,04% Stickstoff und bis zu etwa 0,15% Titan einschließen.
Die Erfindung wird nachstehend näher erläutert.
In dem erfindungsgemäß zu verwendenden Stahl ist mindestens 0,5% Kohlenstoff erforderlich, damit die erforderliche minimale Härte im wärmebehandelten Zustand von HR< 60 erhalten wird. Es soll unter »wärmebehandeltem Zustand« verstanden werden, daß das Material austenitisiert, abgeschreckt und angelassen worden ist. Um die Kombination einer Härte von mindestens HRC 60 mit einer guten Zähigkeit und Duktilität zu erhalten, wird nicht mehr als 0,70% Kohlenstoff verwendet. Bevorzugt sollte der Kohlenstoffgehalt auf nicht mehr als 0,65% beschränkt sein. Zur Erzielung bester Ergebnisse hinsichtlich des Erhalts einer hohen Härte, kombiniert mit einer guten Zähigkeit, werden 0,53 bis 0,60% Kohlenstoff bevorzugt. Wenn andererseits eine hohe Härte fur ein gutes Schneidverhalten und eine gute Verschleißfestigkeit gewünscht werden, wie es beispielsweise bei Bändern für Bandsägen der Fall ist, dann ist eine Minimalmenge von 0,75%, vorzugsweise 0,82 bis 0,90%, Kohlenstoff erforderlich, um eine Mindesthärte im wärmebehandelten Zustand von HRC63 bei Raumtemperatur zusammen mit einer guten Verschleißbeständigkeit und einer noch annehmbaren Zähigkeit und Duktilität zu erhalten.
Mangan ist ein bevorzugtes Desoxidationsmittel, das zur Herstellung des erfmdungsgemäß zu verwendenden Stahls verwendet wird. Da Mangan zur Härtbarkeit des Stahls beiträgt, ist eine minimale Menge von 0,10%, jedoch weniger als 0,50%, vorzugsweise 0,15 bis 0.45%, vorhanden, um eine vollständige Desoxidation und die gewünschte Härtbarkeit zu gewährleisten. Größere Mengen von Mangan sollen vermieden werden, da sonst im wärmebehandelten Zustand zu viel Restaustenit, d. h. mehr als die zulässigen 10%, zurückbehalten werden. Wenn es notwendig ist, wird die Manganmenge auf nicht mehr als 0,35% oder sogar nicht mehr als 0.25% begrenzt. Es wird darauf hingewiesen, daß die Zusammensetzung des erfindungsgemäßen legierten Stahls so innerhalb der angegebenen Bereiche abgestimmt wird, daß der Stahl im austenisierten und abgeschreckten Zustand etwa 75 bis 95% Martensit und nach dem Anlassen 90 bis fast 100% Martensit enthält.
Silicium ist im Stahl in einer Menge von 0,10 bis weniger als 0,80% vorhanden. In Mengen von etwa 0,10 bis 0,40% wirkt Silicium in erster Linie als Desoxidationsmittel. Es trägt, wie Mangan, zu der Härtbarkeit der Zusammensetzung bei. Für solche Zwecke werden 0,15 bis 0,30% Silicium bevorzugt. Wenn die vorhandene Siliciummenge auf oberhalb etwa 0,30% erhöht wird, dann wirkt insbesondere mit den größeren Kobalt-
28 OO
mengen von etwa 3 bis 4% das Silicium zunehmend als Härtungsmtttel. Um Härtewerte von mehr als HRr63 in einem bei 552° C angelassenen Material zu erhalten, wird ein Minimum von 0,35%, vorzugsweise 0,40%, Silicium verwendet. Bei einem Siliciumgehalt von etwa 0,35% beträgt der für derart hohe Härtewerte erforderliche minimale Kobaltgehalt mindestens 2,75%, und Molybdän sollte in einer Menge von etwa 4,25% oder mehr vorhanden sein. Wie nachstehend näher erläutert * erden wird, werden die Silicium-, Kobalt- und Molyb- to dängehalte gemäß der Erfindung präziser eingestellt, um eine Mindesthärte im wärmebehandelten Zustand von HRt 63 zu gewährleisten. Zu hohe Siliciumgehalte neigen dazu, bei der Warmformgebung Schwierigkeiten zu ergeben, beispielsweise Schmiederisse, Entkohlungen und Hammerschlag. Der Siliciumgehalt wird daher unterhalb 0,80%, vorzugsweise bei nicht mehr als 0,75%, gehalten. Zur Erzielung bester Ergebnisse ist Silicium :n einer Menge von 0,5 bis 0,6% vorhanden. Obgleich Silicium in Mengen von mehr als 0,3% zu der Härte der ertlndungsgemäß zu verwendenden Legierung beiträgt, trägt es in Abwesenheit der obengenannten Mengen von Kobalt und Molybdän nicht zu einer Sekundärhär-Eung bei. Von den Elementen Silicium, Kobalt und Molybdän hat das Silicium den größten Effekt auf die Sekundärhärte.
Chrom wird in einer Menge von etwa 3,5 bis 5,0% in erster Linie wegen seines Beitrags zur Härtbarkeit verwendet. Das Chrom wirkt auch in einer Weise, daß es während des Anlassens ein Erweichen verzögert. In Mengen von mehr als 5% bringt das Chrom keine genügende Verbesserung mit sich, daß seine Kosten gerechtfertigt sind. Wenn zu hohe Mengen von Chrom verwendet werden, insbesondere bei geringen Kohlenstoffgehalten kann es sogar zu unerwünschtem Ferrit führen, js Um den gewünschten Grad der Härtbarkeit zu gewährleisten, wird vorzugsweise ein Minimum von 3,75% Chrom verwendet. Um die Kosten zu begrenzen, wird ein Maximum von 4,5% oder noch besser von 4,25% bevorzugt.
Im Bereich von 0,5 bis 2,0% trägt das Vanadium zu einer Sekundärhärtung, einer hohen Härte und Verschleißbeständigkeit bei. Wenn weiterhin die vorhandene Vanadiummenge zur Sättigung des bei der Auslenitisierungstemperatur gebildeten Austenits ausreichend, jedoch nicht größer ist als zur Bildung eines Minimums von Vanadiumcarbiden im wärmebehandel- :en Zustand, dann trägt das Vanadium signifikant zu der Sekundärhärtung bei, während das Material eine gute Zähigkeit und Duktilität beibehält. Zum Erhalt bester Zähigkeits- und Duktilitätseigenschaften darf der Kohlenstoffgehalt nicht über etwa 0,70%, der Siliciumgehalt nicht über etwa 0,40%, der Molybdängehalt nicht über etwa 3,25% und der Kobaltgehalt nicht über etwa 2,75% hinausgehen. Hierzu wird das Vanadium vorzugsweise auf nicht mehr als 0,8% oder noch besser auf nicht mehr als 0,7% begrenzt, jedoch können Mengen von bis zu etwa 1,0% verwendet werden. Wenn die höheren Mengen von Kohlenstoff, Silicium, Molybdän und Kobalt verwendet werden, um eine Härte im wärmebehandelten Zustand von HRC 63 oder mehr zu ergeben, dann kann das Vanadium in einer Menge von bis zu 2,0% in erster Linie wegen seines günstigen Effekts auf die Verschleißfestigkeit vorhanden sein. Steigende Vanadiummengen, insbesondere von mehr als etwa 1,5%, verschlechtem jedoch die Zähigkeit. Während das Vanadium zu einer weiteren Verschleißfestigkeit beitragen kann, wenn esineinerMengevonmehrals 2,0%vorhanden ist, sind doch die resultierende Erhöhung der Kosten und die Verminderung der Zähigkeit nicht erwünscht. Zum Erhalt einer besten Kombination von Härte, Verschleißbeständigkeit und Zähigkeit werden 0,9 bis 1,1% Vanadium bevorzugt.
Der Molybdänanteil von 2,5 bis 5% wirkt in diesem Stahl als starkes sekundäres Härtungsmittel. Es bildet, wie Vanadium, beim Anlassen der martensitischen Matrix durch Ausfällen feine Carbide. Andererseits bilden weder Silicium noch Kobalt selbst in dem erfindungsgemäß zu verwendenden Stahl Carbide. Nichtsdestoweniger bewirken sowohl Silicium als auch Kobalt durch einen derzeit nicht vollständig erklärten Mechanismus eine erhöhte Sekundärhärte. Bis zu einem gewissen Ausmaß können Molybdän und Vanadium ein gewisses Erhärten der festen Lösung ergeben, indem sie in Lösung gehen. Es wird derzeit davon ausgegangen, daß durch Verzögerung der Diffusionsgeschwindigkeit des Kohlenstoffs aus der Lösung heraus eine Verminderung der Geschwindigkeit der Carbidkernbildung und des Wachstums bewirkt wird.
Für eine minimale Härte im wärmebehandelten Zustand von HR1.60 bei Raumtemperatur, kombiniert mit einer guten Zähigkeit und Duktilität, werden 2,5 bis 3,25% Molybdän bevorzugt, besser noch 2,7 bis 3,1%, jedoch nicht mehr als bei der Austenitisierungstemperatur in Lösung aufgenommen werden, da sonst — wie bei Vanadin — die Zähigkeit und die Duktilität verschlechtert werden. Wenn eine maximale Härte von mindestens einem HRr-Wert von 63 bei Raumtemperatur gewünscht wird, werden 3,5 bis 5,0% Molybdän bevorzugt. Beste Ergebnisse können mit 4,0 bis 4,5% Molybdän erhalten werden. Es könnten zwar größere Mengen als 5,0% Molybdän verwendet werden, doch ist bei Mengen von mehr als 5,0% der Effekt des Molybdäns zu gering, als daß die zusätzlichen Kosten gerechtfertigt werden.
Kobalt trägt im Bereich von 0,5 bis 4,0% in erster Linie zu der Raumtemperatur- und Heißhärte des Stahls im wärmebehandelten Zustand bei. Da es in Mengen von mehr als 2,75% die Zähigkeit und die Duktilität verschlechtert, ist der Gehalt an Kobalt vorzugsweise auf diese Menge begrenzt, wenn eine gute Zähigkeit und Duktilität anstelle einer maximalen Härte gewünscht werden. Wenn der Kohlenstoffgehalt unterhalb 0,7% liegt, dann sollte, um eine Mindesthärte von HRc60 zu gewährleisten, der Kobaltgehalt nicht weniger als 1,25% betragen. Zur Erzielung einer besten Kombination von Eigenschaften werden 1,5 bis 2,5% Kobalt wegen seines Effekts auf die Zähigkeit, die Duktilität und auch auf die Härte bevorzugt.
Niob verleiht dem Stahl eine kontrollierte feine Korngröße bei Austenitisierung. Der Mechanismus, nach dem das Niob selbst bei derart hohen Austenitisierungstemperaturen wie 1177° C das Kornwachstum beschränkt, ist derzeit noch nicht bekannt. Wenn jedoch mindestens 0,15% Niob vorhanden sind, dann gewährleistet es eine maximale Korngröße nach der Snyder-Graff-Methode von 9. Bis zu 0,50%Niob können verwendet werden. Wird jedoch mehr Niob verwendet, dann bindet es Kohlenstoff unter Bildung unerwünschter Carbide, und die Matrix verarmt an diesem Element. Für zweckmäßigste Ergebnisse werden 0,20 bis 0,30% Niob oder bis zu 0,35% bei höheren Kohlenstoffgehalten bevorzugt.
Wenn das aus dem erfindungsgemäß zu verwendenden Stahl herzustellende Produkt ein Schweißen erfordert, wie beispielsweise bei zusammengesetzten
28 OO
Sägebändern mit Zähnen aus diesem Stahl und einem Tabelle Unterlageteil, der aus einer anderen Legierung gebildet wird, die miteinander verschweißt werden sollen, dann werden 0,04 bis 0,10% Aluminium wegen seines günstigen Effekts auf die Schweißbarkeit eingeschlossen. ~>
Um über den breiten Bereich der erfindungsgemäß zu verwendenden Zusammensetzung eine Mindesthärte im wärmebehandelten Zustand von HR163 zu erhalten, muß
1 x %Co + 13,3 X %Si + 2,05 x %Mo Ξ> 16 m
sein. Diese Beziehung gilt, wenn der Siliciumgehalt mindestens 0,35% beträgt und der Molybdängehalt im Bereich von 3,5 bis 5,0% liegt. Diese Beziehung ist geeignet, um Schneidwerkzeuge mit einer hohen Härte und Verschleißfestigkeit mit relativ niedrigen Kosten r> erhalten zu können. Eine bevorzugte Zusammensetzung für solche Produkte enthält neben erschmelzungsbedingten Verunreinigungen 0,82 bis 0,90% Kohlenstoff, 0,15 bis 0,35% Mangan, 0,5 bis 0,6%Silicium, 3,75 bis 4,5% Chrom, 4,0 bis 4,5% Molybdän, 0,9 bis 1,1% -*> Vanadium, 1,5 bis 2,5% Kobalt, 0,20 bis 0,35% Niob, 0,04 bis 0,1% Aluminium und Eisen als Rest.
Andererseits enthält der zu verwendende Stahl beispielsweise für Heiß- und Kaltverformungsgesenke, z. B. von Gewindewalzbacken, oder Für Lager zur Erzie- ^ lung einer Mindesthärte von HRC 60. kombiniert mit einer überragenden Zähigkeit und Duktilität, bevorzugt 0,53 bis 0,60%Kohlenstoff, 0,15 bis 0,35% Mangan, 0,15 bis 0,30% Silicium, 3,75 bis 4,5% Chrom, 2,70 bis 3,10% Molybdän, 0,7 bis 0,8% Vanadium, 1,5 bis 2,5% Kobalt, 0,20 bis 0,30% Niob und Eisen mit erschmelzungsbedingten Verunreinigungen als Rest. Es ist zu beachten, daß die erfindungsgemäß zu verwendende Legierung nicht nur eine Raumtemperatur von mindestens HRc60, sondern auch eine Zugfestigkeit von 2410 N/mm2 mit einer Dehnung von mindestens 3% und einer Einschnürung von mindestens 5% aufweist. Mit dieser Duktilität ist eine Zähigkeit (Izod-Vollstab) von mindestens 66,7 J (6,9 kpm) verbunden, wenn die Legierung 0,5 bis 0,70% Kohlenstoff, 0,10 bis kleiner 0,50% Mangan, 0,10 bis 0,40% Silicium, 3,5 bis 5,0% Chrom, 2,50 bis 3,25% Molybdän, 0,5 bis 1,0% Vanadium. 1,25 bis 2,75% Kobalt, 0,15 bis 0,50% Niob, bis zu 0,10% Aluminium und Eisen mit erschmelzungsbedingten Verunreinigungen als Rest enthält.
Der erfindungsgemäß zu verwendende Stahl wird nach dem Erschmelzen zu Blöcken gegossen und hierauf nach herkömmlichen Techniken verformt und bearbeitet Das Schmieden wird bei einer maximalen Ofentemperatur von 11500C, vorzugsweise 11200C, durchgeführt. Das Material wird bei einer Temperatur von etwa 845 bis 900° C geglüht und bei Temperaturen bis zu 1177°C austenitisiert. Vorzugsweise wird die Austenitisierung bei 11500C durchgeführt. Das Material wird vorzugsweise in Öl abgeschreckt und sodann bei 525° C oder höher je nach der gewünschten Härte angelassen. Bei den höheren, hierin in Betracht gezogenen Legierungszugaben wird eine Anlaßtemperatur von mindestens etwa 550° C bevorzugt, um eine vollständige Umwandlung des Austenits zu gewährleisten. &o
Die folgenden Beispiele der erfindungsgemäß zu verwendenden Legierung wurden als Versuchschargen im Vakuuminduktionsofen mit 7,7 kg hergestellt und zu Blöcken mit folgender Zusammensetzung (in Gew.-%) gemäß Tabelle I vergossen.
Der Rest war Eisen mit erschmelzungsbedingten Verunreinigungen. Die Blöcke wurden bei einer Ofentemperatur von 1120° C, erforderlichenfalls unter Wieder-
Bsp. 1
Bsp. 2 Bsp. 3
0,55 0,83 0.87
0,21 0,26 0.24
0,17 0,46 ■:>.62
4,01 3,93 5.96
2,99 4,24 -i.24
0,76 1,02 -..01
2,02 1,99 :.9o
0,24 0,32 0.32
0,05 _
30
35
40
Mn
Si
Cr
Mo
Co
Cb
Al erhitzen, zu Stangen geschmiedet, die zur Büdung von Prüfkörpern geeignet waren. Die Vergütung wurde in der Weise durchgeführt, daß 4 h auf 843C C erhitzt wurde, sodann mit einer Geschwindigkeit von 11° C/h auf 593°C und anschließend an Luft abgekühlt wurde. Die Austenitisierung erfolgte bei Beispiel 1 be: 1138° C, bei Beispiel 2 bei 1177° C und bei Beispiel 3 bei 1149° C. Jede Probe wurde 5 min lang irr. Salzbad erhitzt und in Öl abgeschreckt. Die Prüfkörper des Beispiels 1 wurden 2 h auf 538° C angelassen, in Luft abgekühlt, sodann 2 h auf 524° C erhitzt und schließlich in Luft abgekühlt. Die Prüfkörper der Beispiele 2 und 3 wurden zweimal 2 h auf 552° C angelassen und sodann in Luft abgekühlt. In Tabelle II sind die Ergebnisse der Härtemessungen und die Snyder-Graff-Korngröße zusammengestellt.
Tabelle II
Härte, wie Härte, wie Snyder- Härte, wie
geglüht abgeschreckt GrafT- angelassen
Korngröße
(HR6) (HRJ HRJ
Bsp. 1 88
Bsp. 2 Bsp. 3 96
63
62
11,2 11,1 13,3
59,7
-4
Die Härtemeßwerte sind die Mittelwerte von fünf Tests. Im Falle der Härte im angelassenen Zustand von Beispiel 1 ist zu beachten, daß die Prüfkörper bei 1138° C austenitisiert worden sind. Wenn sie ;edoch bei 1163° C austenitisiert worden wären, dann -vürde die gemessene Härte HR1 60 oder mehr bei eine: Snyder-Graff-Korngröße von mindestens 9 gewesen sein. Weiterhin unterscheidet sich wegen unvermeidbarer Versuchsfehler eine Härte von HRC 59,7 nicht signifikant von einer Härte von HR1.60.
Prüfkörper für die Zerreißfestigkeit bei Standardraumtemperatur des Beispiels 1 wurden getestet. Es wurde eine Zugfestigkeit von 2538 N/mm: mit einer durchschnittlichen Dehnung (2 Tests) von 4,7% und einer durchschnittlichen Einschnürung (2 Tests) von 12,3%erhalten. Die Zähigkeit, gemessen mit 3 Vollstab-Izod-Prüfkörpem des Beispiels 1, ergab einen Mittelwert von 104 J. Die Hochtemperatuihärte der Prüfkörper des Beispiels 1 wurde ebenfalls gemessen. Es wurde gefunden, daß sie bei 482° C HR1.52,8 war, bei 538° C HR^O war und bei 5930C HRC47,5 war.
Bevorzugte Beispiele für Teile aus den erfindungsgemäß zu verwendenden Stählen sind Lager und Sägebänder.
- Leerseite -

Claims (6)

  1. 28 OO 444
    Patentansprüche:
    I. Verwendung eines Stahls aus
    0,5 bis 1,1 % Kohlenstoff
    0,10 bis kleiner 0,50% Mangan
    0,10 bis kleiner 0,80% Silicium
    3,5 bis 5,0 % Chrom
    2,5 bis 5,0 % Molybdän
    0,5 bis 2,0 % Vanadium
    0,5 bis 4,0 % Kobalt
    0,15 bis 0,50 % Niob
    bis 0,10 % Aluminium
    Rest Eisen und erschmelzungsbedingte Verunreinigungen mit einem Restaustenitanteil von höchstens 10%, im angelassenen Zustand, als Werkstoff zur Herstellung von Teilen, die eine hohe Zähigkeit und Duktilität sowie eine Härte im angelassenen Zustand von mindestens HR0 60 bei Raumtemperatur bei einer Snyder-Graff-Korngröße von 9 oder feiner aufweisen.
  2. 2. Verwendung eines Stahls nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß er bis zu 0,70:-: Kohlenstoff und mindestens 1,25% Kobalt enthält. für den Zweck nach Anspruch 1.
  3. 3. Verwendung eines Stahls nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß er0,10 bis 0,40% Silicium enthält, für den Zweck nach Anspruch 1.
  4. 4. Verwendung eines Stahls nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er 0,5 bis 1,0% Vanadium enthält, für den Zweck nach Anspruch I.
  5. 5. Verwendung eines Stahls nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er 3,75 bis 4,5% Chrom enthält, für den Zweck nach Anspruch 1.
  6. 6. Verwendung eines Stahls nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß er
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