DE3425489A1

DE3425489A1 - Giessverfahren fuer metallformlinge und/oder -profilmaterial mit eingelagerten hartstoffkoernern

Info

Publication number: DE3425489A1
Application number: DE19843425489
Authority: DE
Inventors: Werner Ing.(grad.) 6719 Carlsberg Schatz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1984-07-11
Filing date: 1984-07-11
Publication date: 1986-01-23

Description

Die Erfindung betrifft ein Gießverfahren für Metallformlinge und/oder -profilmaterial mit eingelagerten Hartstoffkörnern bei dem eine Metallschmelze in einer gekühlten Kokille fortlaufend aus einer oberen Heizzone in eine untereKühlzone mit einer solchen Geschwindigkeit abgesenkt wird, mit der die Erstarrung der Schmelze fortschreitet und bei dem in einem entsprechend vorgegebenen Maß Hartstoffkörner in die Metallschmelze eingebracht werden.

Es ist bekannt, Formlinge, Profilmaterial, wie Stangen, Rohre, Bänder, Platten, unter Einlagerung von Harstoffkörnern zum Beispiel aus Wolram-, Titan-, Tantalcarbiden oder aus Hartmetallschrott herzustellen.

Bei einem ersten Verfahren erfolgt die Einbindung der Hartstoffkörner unter Verwendung einer starken kupfer- und/oder nickelhaltigen Bindelegierung in eine Stahlmatrix. Diese niedrigschmelzende Bindelegierung hat nur beschränkte Festigkeit und führt zu Korrosionen der Stahlmatrix an freigelegten Oberflächen.

Bei einem weiteren Verfahren werden die Hartstoffkörner mit einer relativ kalten Stahlschmelze umgössen, so daß sie nicht angeschmolzen sind, sondern nur durch die Kompression der Stahlmatrix bei der Erstarrung wegea ihres größeren thermischen

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Ausdehnungskoeffizienten gehalten werden. Bei starker Beanspruchung der Hartstoffkörner, die an der Oberfläche eines Werkstückes Hegen, brechen diese relativ leicht aus.

Ein weiteres Verfahren besteht darin, Harstoffkörner mit einer Schmelze des Matrixmaterial zu umgießen, wobei die Schmelze eine Temperatur hat, die so weit über der Schmelztemperatur der Hartstoffkörner liegt, daß diese weitgehend schmelzen, da die Abkühlzeiten dabei mehrere Minuten betragen. Bei diesem Verfahren sind zwei Varianten zu unterscheiden, die darin bestehen, daß entweder der Hartstoff mit Zusätzen zum Beispiel Kobalt, die den Schmelzpunkt erniedrigen/ legiert ist, oder mit einer sehr hohen Temperatur gearbeitet wird, bei der eine Zersetzung der Karbide auftritt, die zu einer Aufkohlung der Stahlmatrix führen. Im ersten Fall hat der Härtstoff geringere Festigkeit und im zweiten wird die Festigkeit der Matrix erheblich verringert. Außerdem geht ein großer Teil des Hartstoffes in Lösung und scheidet in Mischkristallen insbesondere auch als Kohlenstoff geringerer Festigkeit aus der Schmelze aus. Dies führt weiterhin zu Lunker- und Rißbildung beim Erstarrungsprozeß, wodurch ein leichtes Ausbrechen der Hartstoffkörner bei Beanspruchung erfolgt.

In einer weiteren verbesserten Ausgestaltung des Verfahrens werden die Hartstoffkörner mit kontinuierlich fortschreitender Kühlung der Schmelze in diese eingestreut, so daß ihre Einbindung nach wesentlich kürzerer Verweilzeit erfolgt. Hierbei tritt aber eine erhebliche Änderung der Verweilzeit in der relativ heißen Schmelze abhängig von der jeweils verbleibenden Schmelzehöhe auf; so daß die Einbindung über die Höhe des Gußstückes ungleich ist. Außerdem ist nur eine Herstellung von Gußstücken und nicht von Stangenmaterial geoffenbart.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zu offenbaren, mit dem metallische Gußstücke und Profilmaterialien herstellbar sind, in denen Hartstoffkörner in der Metall-, vorzugsweise Stahlmatrix über die ganze Ausdehnung gleichmäßig fest eingebunden sind und relativ geringe Mengen Hartstoffmaterial in die Matrix einkristallisiert sind, so daß eine Schwächung der Matrix durch Lunker und Zerfallprodukte des Hartstoffes insbesondere Kohlenstoffausscheidungen praktisch nicht auftritt.

Die Lösung besteht darin, daß die Heizzone aus einer Schlackeschmelze besteht, die mittels elektrischer Widerstandsheizung im wesentlichen über die Schmelztemperatur der Hartstoffkörner erwärmt ist und deren Höhe so groß ist, daß die Hartstoffkörner nur oberflächlich schmelzen, und daß der abkühlenden Schmelze laufend jeweils Metallschmelze in dem Maße zugeführt wird, daß ihre Temperatur im wesentlichen unter der Schmelztemperatur der Hartstoffkörner ist.

Die Hartstoffkörner verweilen nur etwa eine Sekunde in der heißen Schlackeschmelze und tauchen dann in die Metallschmelze ein. Es verbleibt nach Messungen an Gußstücken beim Erstarren der die Hartstoffkörner umgebenden Schmelze eine Zone von wenigen Mikrometern Tiefe, in der Stahlanteile in die Hartstoffoberfläche eindringen und eutektisch erstarren. Das kurzzeitig verflüssigte Hartstoffmaterial bildet eine etwa loo bis 3oo Mikrometer Tiefe Dendritzone ; die Kristallstrukturen bilden sich untereutektisch wegen der schnellen Abkühlung aus. Darüberhinaus tritt eine geringe Diffusion von Hartstoffmaterial in der Dendritzone und geringfügig darüberhinaus in die Stahlmatrix auf.

Auf diese Weise können verschiedenartige Stähle für die Matrix verwandt werden, wie es den Verhältnissen der einzelnen Anwendungen entspricht. Das mit Hartstoff dotierte Material ist entsprechend dem verwandten Stahl relativ zäh, warmverformbar und schweißbar und zeigt abhängig von der Dotierung große Härte und Abrieb festigkeit; somit ist er nur schwer bearbeitbar. Zum Beispiel weist Metall, das mit einer Matrix aus mit Chrom hochlegiertem Stahl und mit Wolframkarbideinlagerungen besteht, höhere Abriebfestigkeit als Sinterhartmetall S2 oder HSS-Schweißstahl auf. Lunkerfreie Schweißungen sind sowohl unter Schutzgas als mit Widerstandsst-umpfschweißung ohne weiteres ausführbar.

So können vorteilhaft die dem Abrieb unterliegenden Teile eines Werkstückes zum Beispiel die Meißelspitze, die Pflugschneide, die Baggerzahnschneide usw. aus dem dotiertem Material hergestellt werden, an das die Schäfte bzw. Halterungen, die evtl. zu bearbeiten sind, angeschweißt werden.

Es ist eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens, die Blöcke zonenweise, zum Beispiel nur in den später einer Verschleißbeanspruchung ausgesetzen Außenflächen, mit Hartstoff zu dotieren, so daß undotierte Zonen vorteilhaft auch spanabhebend bearbeitet werden können. So können zum Beispiel größere Blöcke oder Hohlblöcke in den nicht dotierten Zonen in Scheiben oder Ringe zersägt werden.

Es ist ein weiterer Vorteil des Verfahrens, daß es auch für NE-Metalle, zum Beispiel Leichtmetallegierungen verwendbar ist. Dadurch entstehen ganz neuartige Möglichkeiten der Konstruktion von verschleißfesten Panzerungen, Flugzeug - oder Raketenteilen.

Diese ganz neuartige Familie von Werkstoffen dient somit nicht nur der Verbesserung der Standfestigkeit bestehender verschleißbeanspruchter Maschinenteile und Werkzeuge oder der Verbilligung ihrer Herstellung; sondern es ergeben sich völlig neue Konstruktionsmöglichkeiten für Baugruppen, bei denen die geforderten unterschiedlichen Eigenschaften bisher durch zusammengesetzte Bauteile, zum Beispiel : Hartmetalleinsatz im Bohrer oder Schneidstahl ; verwirklicht wurden.

Besonders vorteilhaft ist auch der Einsatz des neuen Materials in Bauteilen, die dem Verschleiß unterliegen und eine möglichst hohe Haftreibung bieten sollen, zum Beispiel in Radkränzen von Schienenfahrzeugen, da die Hartstoffkörner, die geringfügig aus der Oberfläche heraustreten, zu einer Erhöhung der Rauhigkeit und damit der Haftreibung führen. Dieser Effekt kann durch geeignete Auswahl des Hartstoffes und dessen Korngröße und Korngestalt den jeweiligen Anwendungsbedingungen angepaßt werden.

Die vorteilhafte Eigenschaftenkombination eines mit Wolframkarbid dotierten Stahls seien hier nochmals zusammengestellt:

- hochverschleiß-, abrieb- und schlagfest,

- biege- und verforrnungsfähig,

- riß- und bruchfest,

- elektrisch schweißbar ohne Rißgefahr und ohne Vorwärmung,

- härtbar und vergütbar.

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Für die Durchführung des Verfahrens ist jeweils ein solcher Hartstoff auszuwählen, der sich bei der Temperatur der Metallschmelze nicht löst. Weiterhin ist es erforderlich, daß er eine höhere Dichte als die Schmelze hat, damit er nach unten sinkt.

Die Körner können aus Naturstoffen oder durch Schmelzen oder Sintern und evtl. erforderliches Zerkleinern gewonnen werden. In vielen Fällen ist es auch möglich, zerkleinerten Hartmetallschrott einzusetzen.

Um möglichst definierte, homogene Materialeigenschaften zu erreichen, ist es zweckmäßig, die Körner nach Korngröße zu sichten. Dies kann durch Siebung in engen Stufen oder besser durch Wind- oder Flüssigkeitssichtung geschehen.

Statt abschnittsweiser homogener Verteilungen von Hartstoffen können bei variabler Dosierung der Hartstoff zufuhr auch bestimmte Dotierungsprofile erzeugt werden, wodurch sich zum Beispiel ein graduierter stetiger Übergang der Zonen ergibt.

Mit dem gleichen Verfahren ist es auch vorteilhaft möglich, andere Füllstoffe als Hartstoff der Metallschmelze zuzufügen, um außer der Zähigkeit, andere Eigenschaften zum Beispiel schlechte Schweiß- und Schneidbarkeit zum Beispiel für Panzer- und Schutzplatten dem Material zu verleihen. Als Beispiel sei die Dotierung von Leichtmetallegierungen mit Siliziumoxid genannt.

Mehrere Füllstoffe zur Erzeugung verschiedener Eigenschaften zum Beispiel Wolfram· karbid für die Verschleißfestigkeit und Siliziumoxid für die Feuerfestigkeit werden vorteilhaft einer Schmelze mit entsprechend zeitlich abgestimmter Dosierung zugefügt. Damit sind noch weitergehende< völlig neuartige und erfinderische Eigenschaftskombinationen erreichbar.

Die Auswahl der Legierung und der jeweils geeigneten Füllstoffe und Füllstoffkonzentrationen ist vom Fachmann ohne Schwierigkeiten, eventuell unter Durchführung kleiner Versuchsreihen, auszuführen.

Die Kokille kann in bekannter Weise einen der weiteren Verarbeitung oder Verwendung angepaßten Querschnitt besitzen- Auch kann durch Einfügung eines Kerns ein Hohlkörper erzeugt werden, der in gleicher Weise wie die äußere Form vorn Kühlwasse durchflossen wird.

Legierungen und Mischungsverhältnisse mit Hartstoffen.

Was die Legierungsvariationen und Mischungsverhältnisse mit Hartstoffen anbelangt, so ist eine bevorzugte Auswahl im folgenden dargestellt. Hierbei wurden die Forderungen gemäß der Industrieanwendungen unter Berücksichtigung der verschiedenen Arten des Verschleißes zugrunde gelegt. Daraus ergeben sich bestimmte Verschleißgruppen.

a.) Unlegierte oder niedriglegierte Stähle mit eingelagerten Hartstoffen: Die Legierung ist durch einen Mangangehalt von 0,8 - 1,8 % und einen Siliziumgehalt von ca. 1 % gekennzeichnet. Abgesehen von den mechanisch-technologischen Gütewerten, die hierbei vom Siliziumgehalt maßgebend bestimmt werden, beeinflußt der höhere Siliziumgehalt auch den Schmelzvorgang in der Kokille. Ohne ausreichenden Siliziurngehalt findet keine genügende Beruhigung im Schmelzprozeß statt, wenn das Schmelzematerial durch Elektrodenabschmelzung der Schmelze zugeführt wird. Man kann diesen entweder durch Siliziumzugabe in die flüssige hocherhitzte Schlacke stabilisieren oder vorteilhaft eine höher silizierte Elektrode ve· Λίιχίβι. Zu diesem Matrixmaterial werden Hartstoffanteile zwischen 80 und 25o gr pro kg Stahl gegeben. Niedrigere Mengen als 80 gr bringen einen unterproportionalen Nutzeffekt im Verschleißverhalten; über 25o gr Anteile an Hartstoffen erhöhen die Bruchgefahr bei Biegebeanspruchung. Hierbei wirkt sich auch die Körnung der Hartstoffe aus. Im entscheidenden Maße wird die Korngröße der Hartstoffe jedoch von der Art der Beanspruchung bestimmt. Grundsätzlich gilt, daß eine feinere Körnung bis 0,8 mm Durchmesser oder Kantenlänge gegen rollenden, schlagenden und reibenden Verschleiß besser ist. Gegen starken Reib- und Schneidverschleiß, wie beispielsweise für Bohrköpfe, hat sich eine größere Körnung viel besser bewährt.

b ) Martensitische Legierungen :

Hierunter fallen vorwiegend Stähle, die stark mineralischen Reib- und Schmirgelverschleiß ausgesetzt sind. Sie werden durch Hartstoffeinlagerung in ihrem Verschleißverhalten darüberhinaus noch wesentlich verbessert. Die Legierungsgruppe ist beispielhaft nach steigender Materialhärte Rc (Rockwell) in Tabelle 1 aufgestellt.

c ) Austenitische Stähle^

Hierunter fallen die rost- und säurebeständigen Chrom-Nickel-Stähle. Zum Beispiel 18 % Cr, 8 % Ni oder 19 % Cr, 9 % Ni und Mo oder die beim Schweißen viel verwendete Legierung 18 % Cr, 8 % Ni, 6 % Mn. (Werkstoff-Nr. 1.437o). Diese Legierungen werden bekanntlich bei drohendem Korossionsverschleiß eingesetzt. Sie bieten jedoch unter keinen Umständen einen Schutz gegen mechanischen, besonders mineralischen Abriebverschleiß. Durch Zulegieren von Hartstoffen nach der Erfindung werden bisher nicht beherrschbare Anwendungsgebiete erschlossen.

Unter den austenitischen Legierungen müssen auch die sogenannten Mangan-Hartstähle genannt werden. Sie sind im wesentlichen durch einen Kohlenstoffgehalt von.1,2 % und einen Mangangehalt von 12 bis 17 % gekennzeichnet. In ihrem spezifischen Verhalten erfüllen sie Anforderungen gegen Schlag, Stoß und Druck. Nur bedingt sind sie gegen mineralischen Reibverschleiß geeignet. Auch für diese Stahlgruppe werden durch Zulegieren von Hartstoffen neue Einsatzgebiete erschlossen. Eine neue Speziallegierung besonderer Art, die stärkstem Schlag und Abrieb widersteht, hat folgende Zusammensetzung: C = l,o %, Si = 1,8 %, Mn = 17 %, Cr = 17 %, W = 3,5 %. (Hierbei handelt es sich um Mittelwerte). Diese Legierung wird eTfindungsgemäß mit Hartstoffen angereichert und damit in ihrem Verschleißverhalten gegen Abrieb wesentlich verbessert, so daß für viele/extreme Anforderungen stellende Anwendungen hiermit ein ganz neuer Werkstoff zur Verfügung steht.

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d ) Legierungen auf Nickelbasis:

Hochnickelhaltige Werkstoffe sind für schlagenden und reibenden Verschleiß ungeeignet. Durch Zusätze von Hartstoffen nach der Erfindung werden Nickel, Inconel, Hastelloy B und Hastelloy C für höchste Abriebbeanspruchung einsetzbar. Neben dem hervorragenden Korossionsverhalten dieser Werkstoffe - auch in höheren Temperaturbereichen - ergeben sich mit Hartstoffeinlagen vollkommen neue Aufgabenbereiche, da bei dem Einbindeprozeß keine korrosionsfördernde Ausscheidungen aus der Schmelze in das Gefüge eingebracht werden.

Die kontinuierliche Arbeitsweise der Gießvorrichtung hat den Vorteil, daß eine rasche, gerichtete Firstarrung des Matrixmaterials erfolgt und demzufolge ein feinkörniges, seigerungsarmes dichtes Gußstück guter Verformbarkeit entsteht. Dieser Vorteil wird noch verstärkt und für andere als die bekannten Legierungen, zum Beispiel hochchromhaltige Legierungen, durch die Schlackenbeheizung erschlossen.

Die elektrische Beheizung der Schlackeschmelze bewirkt eine intensive Umwälzbewegung in der Schlacke wie auch in der Metallschmelze. Durch die negative Widerstandscharakteristik der Schlacke als auch durch das Magnetfeld des Stromflusses tritt eine ständige Verlagerung des Strompfades und damit des Bereiches höchster Temperatur auf. Diese Verhältnisse werden durch eine Pendel- oder Kreisbewegung der Elektrode vorteilhaft verstärkt. Die ständige Umwälzbewegung der Metallschmelze bewirkt eine feinkörnige Kristallisation. Dieser Effekt wird dadurch gesteigert, daß die Schlackeschmelze heißer als die Metallschmelze ist, so daß das Material der Metallschmelze zwischen der heißeren Grenzfläche zur Schlackeschmelze und kälteren Erstarrungszone ständig umgelagert wird und etwa vorzeitig ausgeseigerte Kristalle erneut in Lösung gehen. Außerdem wird die Entgasung in der heißeren Zone gefördert. ,

Bei dem Verfahren scheidet sich außerdem vorteilhaft eine dünne Zone der Schlacke an der Kokillenwand ab, die im rotglühenden Zustand als Schmiermittel beim Abziehen des erstarrten Materials wirkt, so daß keine kohlenstoffhaltigen üle als Schmiermittel dort einzuspritzen sind, wodurch eine unerwünschte Legierung mit Kohlenstoff oder Gasaufnahme durch die Schmelze vermieden wird und die Einspritzvorrichtung entfällt.

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Es ist eine weitere vorteilhafte Verfahrensvariante, daß niedrigschmelzende Legierungsbestandteile geschmolzen mit einer Temperatur etwas über ihrer Schmelztemperatur zugeführt werden und hochschmelzende Anteile über die heißere Schlackeschmelze zugeführt werden, wobei es besonders vorteilhaft ist, diese als Elektrodenmaterial zu benutzen oder diese in eine abschmelzende Elektrode einzubetten- Das in der Schlackeschmelze verflüssigte Material kristallisiert beim Übergang in die Metallschmelze feinkörnig aus, und diese zur Erstarrungszone absinkenden Kristalle führen zur weiteren Bildung von Mischkristallen in enger Einbindung dort.

Für die Zuführung der Metallschmelze ist eine Vorrichtung geoffenbart, die eine exakte Dosierung des Zustromes erlaubt und die Einbringung von Verunreinigungen und Gasen weitgehend vorteilhaft vermeidet.

Für die Steuerung der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens sind Ternperaturmelder im Bereich der Kokille angeordnet und Rückmelder der Antriebe vorgesehen, so daß eine rückgekoppelte Regelung nach angegebenen Kriterien durch eine Steuervorrichtung vorgenommen wird.

In der Fig. 1 ist eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens im Schnitt, teilweise schematisch dargestellt. Es sind ohne Änderung des Verfahrens auch andere bekannte Formen für die Kokille verwendbar, zum Beispiel zur Erzeugung von Rohren, Platten, Rundmaterial. Auch können die Gieß- und Dosiervorrichtungen durch andere bekannte ersetzt erden.

Die irn senkrechten Querschnitt gezeigte Kokille K ist aus Kupfer und von Kühlwasser zwischen den Stutzen KwI, Kw2 durchströmt. Es kann ein gewünschter horizontaler Querschnitt vorgesehen sein, zum Beispiel zur Erzeugung von Knüppeln oder Stangen. Erstreckt sich zur Erzeugung von Platten der Formraum wesentlich weiter in die Tiefe als Breite, auf die Zeichnung bezogen, so sind im Abstand von mehreren Zentimetern parallele Elektroden 13 angeordnet, so daß ein Stromfluß in der gesamten Schlackeschrnelze 12 in ausreichendem Maße auftritt.

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Die gezeigte Kokille K wird zur Herstellung eines Rundstabes eingesetzt, in der Regel lassen sich solche Stäbe von etwa 3o tnin Durchmesser und größer problemlos herstellen. Bei kleineren Durchmessern ist zweckmäßig, wie gezeigt, ein Schmelzraum vorgesehen, in dem die hocherhitzte flüssige Schlacke gehalten wird. Es ist hierfür ein Stahlring als Randaufsatz 1 auf die Kupferkokille K aufgesetzt.

Durch Anordnung mehrerer stromführender Drähte, die gleichzeitig noch axial gependelt werden, können Flachprofile in Form von Stangenmaterial hergestellt werden, zum Beispiel Flachstäbe mit 2o χ 2oo mm² Querschnitt. Hierbei werden die Hartstoffe 31 zwischen den oszillierenden Elektroden 13 der Schmelze S3 zugeführt. Damit wird eine gleichmäßige Verteilung erzielt. Begünstigt wird dieser Verteilvorgang durch den Rühreffekt, den die stromführenden Elektroden in Verbindung mit dem starken magnetischen Feld um den Strompfad jeweils erzeugen. Dieser Verteileffekt zeigt sich vor allem beim Zuführen von Sinterkarbid oder Hartmetallschrott. Hierbei umhüllt sich die Elektrode 31 durch das Magnetfeld mit den Hartmetallkörnern 13. Durch gleichmäßiges Pendeln und kontinuierliches Abschmelzen der Elektrode 13 wird eine homogene Hartstoffverteilung erzielt.

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Als Vorprodukt für Walzerzeugnisse ist der sogenannte Knüppel geeignet, der zum Beispiel mit Querschnitten von 4o χ 4o, 5o χ 5o, 6o χ 6o mm¹ erzeugt wird. Für eine fehlerfreie Einschmelzung der Hartstoffe pendeln mindestens 2 bis 3 Elektroden 13 kreuzweise über dem quadratischen Querschnitt. In gleicher Weise werden die Hartstoffe 31 kreuzweise pendelnd in die Schmelzen 12 bzw. S3 eingestreut. Wird auf diese kreuzweise Pendelung verzichtet, dann können Einschnürungen des Stabes an der Kokillenwand entstehen, die in der Regel mit Schlacke gefüllt sind. Ein Einstreuen der Hartstoffe in der Mitte des quadratischen Querschnittes führt zu einer säulenartigen Anhäufung und beim späteren Auswalzen zu einem bruchgefährdeten Kristallisationsstab.

Bei der Wahl der Verteilung der Hartstoffzuführung über den Querschnitt ist zu beachten, daß Schmelzkarbide immer die Tendenz haben, sich entsprechend der geringeren Abkühlungsgeschwindigkeit im Zentrum des Knüppels anzuhäufen, während die Sinterkarbide, zum Beispiel Hartmetallschrott, weitaus mehr durch das einwirkende' Magnetfeld bestrebt sind, an die Kokillenwände zu wandern. Der fertige Stab zeigt im letzteren Fall auch auf der Oberfläche Hartstoffe, was im allgemeinen sehr erwünscht ist.

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Knüppelquerschnitte über 7o χ 7o mm¹ führen leichter zu dem beschriebenen mittig ausgebildeten Kristallisationsstab. Dies ist eine Folge der inhomogenen Temperaturverteilung über den Querschnitt der Schmelze und damit der hocherhitzten Schmelzkaverne in der Querschnittsmitte. Flachprofile sind in dieser Minsicht problemloser herzustellen. Die Fig. 1 ist beispielhaft für alle anderen Querschnittsformen.

Nach dem Erstarren verläßt der Knüppel die Kokille im rotwarmen Zustand. Die Austrittstemperaiur liegt etwa bei 9oo bis looo° C. Im weiteren Abwärtslauf erkaltet zuerst die Schlackeschicht 15 und springt von der Oberfläche zum größten Teil ab.

Bei separater Erschmelzung des Matrixmaterials wird die Metallschmelze Sl durch den Schmelzeinluuf SE in den Schlackefangbehälter SF gefüllt, wo sie durch die Schlackefanger 21, 22 die von oben bzw. unten in sie hineinragen, gereinigt wird, von wo sie durch ein steuerbares Bodenventil V in den Gießtrichter T abläuft. Dieser ist im senkrechten Schnitt rotationssymmetrisch so ausgestaltet, daß die auslaufende Schmelze S2 nicht in Rotation gerät und somit keine Luft aufnimmt.

Die Trichtermiindung TVi ist dicht über der Schlackeschmelze 12 im Bereich der trichterförmigen Erweiterung 11 der Kokille K angeordnet. Durch die Höhe h2 der Schmelze S2 im Gießtrichter T ist die Zuflußmenge S23 zur Kokille K bestimmt. Es kann vorgesehen werden, daß die Ventilsteuerung VS des Bodenventils V abhängig von der Höhe h2 erfolgt. In der dargestellten ausführung hingegen wird das Gewicht des gefüllten Gießrichters T, der auf einer Feder F gelagert ist und an dem sich ein Gewichtsmelder Gm befindet, laufend ermittelt und als Regelgröße verwandt, so daß der Zufluß S12 in den Trichter T dem Abfluß S23 entspricht, der eine vorgegebene Größe hat, die wiederum dem Abzug des erstarrten Materials relativ entspricht, wobei die Anfangsbedingung dadurch gegeben ist, daß eine vorgegebene Metallschmelzenhöhe in der Kokille erreicht ist, und wobei die Abzugsgeschwindigkeit der Abzugsvorrichtung Z durch eine vorgegebene Strang-Austrittstemperatur am Temperaturmelder TS 3 unterhalb der Kokille K bestimmt ist.

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Die Schlackeschmelze 12 befindet sich im trichterförmigen oberen Beieich 11 der Kokille K, der mit einem Randaufsatz 1, der nicht von Kühlwasser durchströmt ist, sondern nur durch Wärmeleitung zur Kokille gekühlt wird, abschließt. Die Schlackeschmelzenhöhe h wird durch Einstreuen von Schlackepulver SP mit einer Schlackedosiervorrichtung Sd, zum Beispiel einer Rüttelvorrichtung, ständig gehalten.

Die Hartstoffkörner 3o sind in einem Behälter 4o bevorratet, aus dem durch eine steuerbare Rüttelvorrichtung R untenseitig dosiert der Körnerstrom 31 über einen Schlauch 41 und die Sch !auch mündung 42, die vorzugsweise nahe der Elektrode 31 endet und mit dem Pendelantrieb A/P der Elektrode 13 mitbewegt wird, der Schlackeschmelze 12 zugeführt. Wie bereits erwähnt, werden die Hartstoffkörner 31, wenn sie magnetisch permeabel sind, an der Elektrode 13 durch das Magnetfeld des elektrischen Stromes gehalten und in der Schlackeschmelze 12 mit dem sich ständig umlagernden Strompfadj insbesondere auch durch das darumliegende Magnetfeld/mitgenommen und über die Oberfläche verteilt und zum Teil bis zum Trichteransatz 11 der Kokille K mitgenommen. Durch die Ausgestaltung des Trichteransatzes 11 in Verbindung mit der Höhe hl der Schlackeschmelze 12 über dessen Unterkante wird die Verteilung der Hartstoffkörner 32,33 bzw. 34 in der Schlackeschmelze 12, der Schmelze S3 bzw. letztlich dem erstarrten Material 14 über den Querschnitt bestimmt, so daß durch ein weiteres Trichteransatzvolumen die Hartstoff konzentration zur Oberfläche hin erhöht wird,, wenn der Trichter weiter ist

Während des laufenden kontinuierlichen Prozesses stellen sich in verschiedenen Höhen der Kokilleninnenwand unterhalb dieser und in dem Randaufsatz 1 Temperaturen ein, die die Lage der Schlackeoberfläche, der Metallschmelzen-. oberfläche und bis zu einem gewissen Grad der Erstarrungszone wiedergeben. Deshalb sind dort Temperaturmelder TSl, TS2, TS3 angeordnet, die mit der Steuervorrichtung ST verbunden sind, die mit den gemeldeten Signalen folgendes steuert:

1. die Schlackedosiervorrichtung Sd,

2. die Höhe der Schmelze S3 über den Materialzufluß S23,13',31, die zu einander in einem vorgegebenen Verhältnis stehen,

3. die Abzugsgeschwindigkeit der Abzugsvorrichtung Z und

4. die Stromzufuhr des Generators G, der mit der Kokille K einerseits und der Elektrode 13 andererseits verbunden ist.

Die Elektrode 13 ist entweder aus einem ausreichend hochschmelzenden Material, zum Beispiel Wolfram oder wassergekühlt. Sie ist mit einer Pendeloder Rühreinrichtung A/P verbunden, die die Elektrode 13 etwa 1/4 bis 1/2 der Höhe h der Schlackeschmelze 12 in diese eintauchend - zur Vermeidung von Kurzschluß im mittleren Bereich der Oberfläche - fortlaufend im Zeitraum von Sekunden zyklisch bewegt.

Für die Verfahrensvariante, daß die Elektrode 13 aus Zuschlag material besteht, hat diese außer einem Pendelantrieb einen Vorschubantrieb. Dieser wird gemäß den Legierungsanteilen proportional zu dem Schmelzezufluß S23 gesteuert.

Für die Zuführung des Zugschlagmaterials oder unter Umständen auch des gesamten Schmelzematerials durch die Elektrode können in der Schweißtechnik bekannte Röhrchen oder gebörtelte Bänder mit eingelegten Zuschlagstoffen verwendet werden. Die Zuschlagstoffe können vorteilhaft aus Zwei- oder Dreistoffmaterialien zusammengestellt werden, so daß die gewünschte Gesamtbilanz entsteht und der Schmelzpunkt der Mehrstoffmaterialien vorteilhaft abgesenkt ist. So können zweckmäßig Ferroverbindungen mit den Legierungsbestandteilen wie Ferrosilizium, -mangan, -chrom, -wolfram oder auch Dreistoffsysteme wie Fe«Cr«C; Fe»Si«Mn, Fe*W»C verwandt werden. Das Trägermaterial kann zweckmäßig unlegiert ferritisch oder mit Chrom und/oder Nickel legiert sein.

Die Stromstärke des Generators G oder dessen entsprechende Spannung wird so groß gewählt, daß das Abschmelzen bei etwa 1/3 Eintauchtiefe in die Schlackeschmelze 12 erreicht ist. Eine kombinierte Verwendung einer inerten " Elektrode mit einer Zuschlagelektrode in Parallelschaltung ist bei größerem Strombedarf und kleiner Zuschlagmenge unter Umständen erforderlich.

Als Steuervorrichtung ST ist ein programmgesteuerter Prozessor vorgesehen, dessen Programm dem Verfahren gemäß ausgestaltet ist. Von der Steuervorrichtung ST führen Steuersignalleitungen-mit Endbuchstaben a-zu den entsprechenden Antrieben und Steuerleitung Gs zum Generator G, der ein

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steuerbarer Transformator mit oder ohne Gleichrichter mit oder ohne nachgeschaltete Impulsquelle ist wie diese für Schweißanlagen verwendet werden. Bei Spannungssteuerung tritt eine erhöhte Turbulenz in der Schlackeschmelze wegen der verstärkten Auswirkung der negativen Widerstandscharakteristik der Schlacke auf, was im allgemeinen vorteilhaft ist.

Die Randbedingungen: Austrittstemperatur, Schlackenhöhe, Schrnelzenhöhe, Zuschlagverhältnis, Petvlelwege, Schlacketemperatur usw., der Steuervorgänge zur Durchführung des Verfahrens werden durch eine Eingabevorrichtung E, zum Beispiel eine Tastatur, in die Steuervorrichtung ST eingegeben. Betriebsdaten und eventuelle Störungen werden von ihr an eine Ausgabevorrichtung A, zum Beispiel Anzeigetafel oder einen Drucker gegeben. Die Antriebe und Vorratsbehälter für Schmelze Sl, Schlackepulver SP, Hartstoffe, Elektrode und die Kühlw.isserversorgung sind mit geeigneten Meldern in bekannter Weise ausgerüstet, die die Zustände laufend über die Rückmeldeleitungen RM an die Steuervorrichtung ST melden. Für die Beherrschung der Anfangs- und Endphase ist eine Uhr CL mit der Steuervorrichtung ST verbunden, aus deren Signal die Zeitkonstanten, die in der Anordnung gegeben sind, bis sich ein Gleichgewichtszustand einstellt, abgeleitet und berücksichtigt werden, was im Programm vorgegeben ist. Bei der ersten Inbetriebnahme wird dazu die Steuerung von Hand vorgenommen bzw. der Satz der Randbedingungen fest vorgegeben und der zeitliche Verlauf der Meßsignale ermittelt. Bei späteren Inbetriebnahmen werden diese gemessenen Abweichungen dem Verlauf entsprechend in die Regelungsvorgaben eingeführt. Entsprechendes gilt für
zwischenzeitliche oder längere Stillsetzungen bei Vorratsergänzungen, Strangentnahme, Materialwechsel und ähnliches.

Bei der Erschmelzung empfiehlt sich eine Schlackentemperatur zwischen 1.7oo° C und 2.ooo° C zu verwenden, soweit der Hartstoff Walframkarbid oder Hartmetallschrott ist.

Das zugeführte Schlackepulver SP kann aus bekannten Gemischen bestehen, zürn Beispiel 45 % Silizium- und Titanoxid, Io % Kalzium- und Magnesiumoxid, 4o % Aluminium- und Manganoxid, 5 % Kalzium fluor id oder 35 % Siliziumoxid, 2o % Magnesiumoxid, 25 % Aluminiumoxid, Io % Kalziumfluorid u.a.

Die Austrittstemperatur des Materials aus der Kokille K kann bei etwa I.000⁰ C, das heißt unter dem Schmelzpunkt des Matrixmaterials liegen. Damit die Hartstoffkörner 32 in der Schlackeschmelze 12 nur oberflächlich schmelzen, ist die Schlackenhöhe h und Schlackeschmelzetemperatur geeignet im Verhältnis zur jeweiligen Durchlaufzeit durch die Schlackeschmelze 12 zu wählen. Die Korngröße und -gestalt und das spezifische Gewicht der Körner und der Schlackeschmelze 12 ist dafür maßgebend.

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt einer Materialprobe von einer Matrix mit hoher Chromdotierung und Wolframkarbid-Hartstoffkörnereinlagerung in elektronenmikroskopischer Vergrößerung. Der Hartstoff Hl ist von einer wenige Mikrometer tiefen Diffusionszone Dl dicht umgeben. Dendrite D2 mit mikrometerdünnen Asten ziehen sich in geringer Konzentration durch die Matrix Ml. Der Zwischenraum zwischen den Dendriten D2 ist dicht gefüllt.

Fig. 3 zeigt in geringerer Vergrößerung einen Schnitt durch eine Matrix aus St 37-2, d.i. unlegierter Stahl mit ca. o,18 % Kohlenstoffgehalt, mit eingelagerten Sinterhartmetallkörnern aus WC+TaC+TiC, mit H2 beziffert. Die innere Diffusionszone ist wegen der geringen Vergrößerung nicht zu erkennen. Die Dendritenzone D2o erstreckt sich etwa loo Mikrometer in die Matrix. Etwa 3o Mikrometer weiter erstreckt sich die Diffusionszone D 3o der Hartstoffe darüberhinaus, und weiter entfernt liegt reines Matrixmaterial M2.

Es liegt im Rahmen der Erfindung nach dem Verfahren Gußstücke in einer nach unten geschlossenen, teilbaren Kokille herzustellen, wobei zu Beginn des Prozesses die heiße Schlackeschmelze in die Kokille verbracht wird und dann •nach und nach die Metallschmelze und Harstoffkörner eingebracht werden, wobei die Schlackeschmelze stets über die Elektrode geheizt wird. Auf diese Weise können ohne Nachbearbeitung Meißel, Bohrer oder Bohrerteile, Baggerzähne oder Teile davon usw. hergestellt werden, wobei vorteilhaft die Hartstoffdotierung dem Verwendungszweck gemäß örtlich, zum Beispiel an der Schneide oder den Seitenflächen erhöht werden kann, indem zu bestimmten Zeiten und/ oder mit bestimmter Pendelung oder mit veränderter Körnung das Granulat zugeführt wird. Die Steuervorrichtung ST ist bei angepaßtem Programm füi das Verfahren geeignet, gemäß Zeitvorgaben auch Einzelgießvorgänge zu steuern.

Eine Vereinfachung der Vorrichtung und deren Steuerung ergibt sich, wenn die Hartstoff körner 31 bereits in vorgegebener Verteilung in dem Elektrodenmaterial eventuell zusammen mit Zuschlagmaterial enthalten sind, da dann die separate Hartstoffdosiervorrichtung R mit dem Behälter 40 entfällt.

Sofern sehr verschiedenartige Legierungen und Dotierungen auf der gleichen Vorrichtung hergestellt werden sollen, ist allerdings eine aufwendigere Lager haltung verschiedener Elektrodenmaterialien erforderlich. Durch eine kombinierte Zuführung von mehreren Elektroden, die mit Zuschlagstoffen einerseits und Hartstoffen andererseits bestückt sind, ist bei beschränkter Lagerhaltung und sehr exakter Dosiermöglichkeit, die für die verschiedenartigen Elektroden einzeln steuerbar sein muß, eine fast unbegrenzte Vielfalt von Materialien oder Werkstücken herzustellen.

Durch die Einlagerung im Trägermaterial, vorzugsweise durch Einbördelung in Bänder, besteht auch die Möglichkeit, stromlos diese Materialbänder dem Schlackebad zuzuführen, wodurch vermöge der benötigten Schmelzwärme für das Trägermaterial lokal im Bereich der Zuführung gemäß der Zuführgeschwindigkeit die Temperatur der Schlackeschmelze gesenkt wird, was in Einzelfällen vorteilhaft genutzt werden kann, da sich die Temperaturverhältnisse auf die Kristallisation beim Erkalten auswirken.

Durch Herstellen und Auswerten von Schliffbildern läßt sich der Einfluß im Bedarfsfall fachmännisch leicht ermitteln.

martensitisch

Mn

Si

Cr

Mo

Sonstiges

1	30-35	0,14	2,	,00	0,5	1/6	0	,36	-
2	42-44	0,20	2,	,40	0,80	3,10	0	/50	-
3	44-48	0,25	2,	50	0,80	5,60	O	,60	V«0,3o
4	44-48	0,25	2,	10	0,60	13,00		-	-
5	40-45	1/8	2,	50	1,80	35,0		-	Cu=3,0 V=I,0
6	54-58	0,50	2,	50	0,80	6,50	1	,2	V«0, 3
7	56-60	0,50	2,	50	0,60	6,00	1	,60	K=I,30
δ	55-60	0,60	1/	50	0,50	4,50	3	,50	W«4,0
9	58-61	1,80	2,	40	0,90	6,00	0	,60	Ti«5,5O ^ •
10	6 2-64	5/0	2,	70	0,70	34,0
11	64-66	4,0 -5,0	2,	50	0,80	25,0			Nb»7,0

- Tab. 1 -

Claims

Patentansprüche

1. Gießverfahren für Metallformlinge und/oder -profilmaterial (14) mit eingelagerten Hartstoffkörnern (33), bei dem eine Metallschmelze (S3) in einer gekühlten Kokille (K) fortlaufend aus einer oberen Heizzone in eine untere Kühlzone mit einer solchen Geschwindigkeit abgesenkt wird, mit der die Erstarrung der Schmelze (S3) fortschreitet, und bei dem in einem entsprechend vorgegebenen Maß Hartstoffkörner (31) in die Metallschmelze (S3) eingebracht werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizzone aus einer Schlackeschmelze (12) besteht, die mittels elektrischer Widerstandsheizung im wesentlichen über die Schmelztemperatur der Hartstoff körner (32) erwärmt ist und deren Höhe (h) so groß ist, daß die Hartstoffkörner (32) nur oberflächlich schmelzen, und daß der abkühlenden Schmelze (S3) laufend jeweils Metallschmelze (S23,13') in dem Maße zugeführt wird, daß ihre Temperatur im wesentlichen unter der Schmelztemperatur der Hartstoffkörner (34) ist.

2. Gießvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zugeführte Metallschmelze (S23) aus einer Schmelzanlage über eine Dosiervorrichtung (ST,VS,T) und/oder aus abschmelzendem Stab- oder Bandmaterial, vorzugsweise Elektrodenmaterial (13') stammt, dessen Menge über den Vorschub einer steuerbaren Antriebsvorrichtung (A/P) bestimmbar ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe der Schlackeschmelze 1 bis 5 cm beträgt und die Schlacketemperatur durchschnittlich bei 1.700⁰C bis 2.000⁰C liegt und die Zusammensetzung der zugeführten Schlacke zum Beispiel·aus 4556 Silizium- und Titanoxid, 10% Kalzium- und Magnesiumoxid, 4056 Aluminium- und Manganoxid und 556 Kalziumfluorid, oder aus 35% Siliziumoxid, 20% Magnesiumoxid, 25% Aluminiumoxid und 10% Kalziumfluorid u.a. besteht.

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4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromzuführung einerseits über die Kokille (K) und andererseits über mindestens eine inerte, vorzugsweise wassergekühlte Elektrode (13), zum Beispiel aus Wolfram, erfolgt und vorzugsweise die Elektrode (13) pendelnd oder kreisend über den mittleren Bereich der Schlackoberfläche und etwa 1/4 bis 1/2 der Schlackenhöhe eintauchend geführt wird und daß die Hartstoffkörner (31) vorzugsweise nahe der Elektrode , vorzugsweise mit dieser pendelnd bzw. kreisend, zugeführt werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromzuführung einerseits über die Kokille (K) und andererseits über mindestens eine Elektrode (13) erfolgt, die aus einer Metallzusammensetzung besteht, die laufend in der Schlackeschmelze (12) abschmilzt, und daß die Elektrode (13) laufend der Schlackeschmelze (12) in dem Maße zugeführt wird, daß sich mit der andererseits zugeführten Metallschmelze (S23) eine vorgegebene Zusammensetzung der Schmelze (S3) bzw. des erstarrten Materials (14) ergibt, und daß die Stromzufuhr bzw. Schlacktemperatur vorzugsweise so gewählt wird, daß die Elektrode (13) in eiwa 1/4 bis 1/2 der Schlackehöhe (h) eintauchend abschmikt, und daß vorzugsweise die Elektrode (13) pendelnd oder kreisend im mittleren Bereich der Schlackeoberfläche geführt wird und daß die Hartstoffkörner (31) mit oder vorzugsweise nahe der Elektrode (13), vorzugsweise mit dieser pendelnd bzw. kreisend, zugeführt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (13) aus einem Band, Rohr oder ähnlichen besteht, auf oder in dem Zuschlagstoffe zur Schmelze (S3) und Hartstoffkörner, zum Beispiel Wolfrainkarbid, gehalten sind, deren Schmelztemperatur unter der Schlacketemperatur aber über den Metallschmeizetemperatur liegt.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß aus einer Schmelzvorrichtung eine Metallschmelze (Sl) in einen vorzugsweise beheizten Schlackefangbehälter (SF) gegossen wird und von diesem vorzugsweise durch ein steuerbares Bodenventil (V) dosiert durch einen Gießtrichter (T) fließend der Schmelze (S3) in der Kokille (K) zugeführt

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wird und vorzugsweise dabei zur Dosierung des Schmelzstromes (S23) die Höhe (h2) oder das Gewicht der Schmelze (S2) im Gießtrichter (T) auf einen vorgegebenen Wert geregelt wird und wobei vorzugsweise die Abzugsgeschwindigkeit des Materials (14) so gesteuert wird, daß unterhalb der Kokille (K) eine vorgegebene Austrittstemperatur (ts3), zum Beispiel I.000⁰ C,' herrscht, und daß abhängig von der Abzugsgeschwindigkeit die Erstarrungsgeschwindigkeit bestimmt wird, durch die die Dosierungen der Schmelzezufuhr und Hartstoffzufuhr bestimmt wird.

8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kokille (K) oberhalb der Schmelze (S3) einen Raum zur Aufnahme der Schlackeschmelze (12) von mindestens der Höhe (h) hat und dieser Raum vorzugsweise sich trichterförmig erweitert und mit einem nicht von Kühlwasser durchflossenen Randaufsatz (l), vorzugsweise aus Stahl, seitlich abgeschlossen ist und die Kokille (K) im übrigen aus einem wassergekühlten Kupfermantel besteht und wobei die Auslegung des Trichteransatzes (11) so gewählt ist, daß in Verbindung mit der Höhe (hl) der Schlackeschmelze (12) in ihm und der Pendeloder Kreisbewegungsamplitude ein vorgegebenes Hartstofdotierungsprofil erzeugt werden kann.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb der Schlackeoberfläche die Mündung (TM) einer Schmelzezuflußdosiervorrichtung, einer Schlackepulverdosiervorrichtung (Sd) und mindestens eine Halterung und ggf. Zuführ- und Pendelvorrichtung (A/P) der Elektrode (13) und ggf. eine Hartstoffdosiervorrichtung (4o,41,42,R) unterhalb der Kokille (K) ggf. eine Abzugsvorrichtung (Z) angeordnet ist.

lo. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelzezuflußdosiervorrichtung aus einem vorzugsweise heizbaren Schlackenfangbehälter (SF) mit einem steuerbaren Bodenventil (V), unter dessen Auslauf ein Gießtrichter (T) angeordnet ist, dessen Auslauf die Mündung (TM) ist und der mit einem Gewichtsmelder (Gm) zur laufenden Bestimmung seines

-ι -

Gewichts verbunden ist, besteht und daß die Gewichtsmeldung zur Steuerung des Bodenventils (V) mittels einer Steuervorrichtung (ST) dient, so daß das Gewicht auf einen vorgegebenen Wert, der der Erstarrungsgeschwindigkeit entspricht, geregelt wird, so daß die Höhe der Schmelze (S3) einen vorgegebenen Wert hat.

11. Vorrichtung nach Anspruch lo, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung (ST) eingangsseitig mit dem Gewichtsmelder (Gm), mit je einem Temperaturmelder (TS1...TS3) im Randaufsatz (l), in der Kokilleninnenwand bzw. an dem Austritt des Materials (14) aus der Kokille, mit Rückmeldern (RM) der Ventilsteuervorrichtung (VS), der Zuführ- und Pendelvorrichtung (A/P), der Schlackedosiervorrichtung (Sd), der Hartstoffdosiervorrichlung (R) eines Generators (G), der den Elektrodenstrom liefert und steuert, und der Abzugsvorrichtung (Z) verbunden ist und ausgangsseitig Steuersignalleitungen (VSa,A/Pa,Sda,Za,Ra,Gs) zur Steuerung der entsprechenden Antriebe bzw. des Stromes oder der Spannung des Generators (G) geführt sind und daß eine Uhr (CL) auf die Steuervorrichtung gemäß dem Verfahren einwirkt, daß sie einem in ihr ent- ; haltenen Programm und über die Eingabevorrichtung (E) vorgegebenen Daten entsprechend den Verfahrensablauf steuert und anforderungsgemäß Betriebs- und Störungsmeldungen auf einer Ausgabevorrichtung (A) anzeigt und/oder meldet, wobei das Signal des Temperaturmelders (TSl) ; im Randaufsatz (l) zur Regelung der Schlackeschmelzehöhe über die Steuerung der Schlackedosiervorrichtung (Sd) und/oder zur Steuerung des Generatorstromes bzw. der -spannung dient und das Signal des Temperaturmelders (TS2) in der Kokillenwand zur Regelung der Höhe der Schmelze (S3) über die Vorgabe zur Dosierung des Schmelzmaterialzuflusses und der Hartstoffzufuhr dient und wobei vorzugsweise die Regelungen gemäß ermittelter Zeitkonstanten der Regelkreise kompensiert betrieben werden.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11 dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung ST die Hartstoffdosiervorrichtung (R) abhängig vom Ablauf vorgegebener Zeitintervalle und/oder vorn jeweils erfolgten Vorschub der

Abzugsvorrichtung Z unterschiedlich in der relativen Mengendosierung im Verhältnis zu dem jeweiligen Schmelzezufluß (S23,13') steuert und/oder daß sie die Amplitude, Lage und/oder den zeitlichen Bewegungsablauf der Pendelbewegung entsprechend abhängig steuert, so daß in Erstarrungsrichtung bzw. im Querschnitt des Form lings oder Profilmaterials-Zonen unterschiedlicher Hartstoffkonzentration _{ vorzugsweise an Arbeitsflächen erhöht ι entstehen.

13. Formling oder Profilmaterial nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 hergestellt dadurch gekennzeichnet, daß er Hartstoffkörner (Hl,H2), zum Beispiel Wolfrainkarbid oder Hartmetall enthält, die von einer wenige Mikrometer tiefen Diffusionszone (Dl) eingeschlossen sind, um die eine etwa loo bis 3oo Mikrometer tiefe Dendritzone (D2, D2o) mit relativ geringemVoluinenanteil mit mikrometerdünnen Ästen liegt, über die hinaus sich eine etwa 2o bis 5o Mikrometer tiefe Diffusionszone (D3o) der Hartstoffe erstreckt, und daß der Raum zwischen den Dendriten (D2,D2o), die Diffusionszonen (Dl,D3o) und außen herum dicht mit Matrixmaterial (M2), vorzugsweise einer Stahllegierung gefüllt ist.

14. Formling oder Profilmaterial nach Anspruch 13 dadurch gekennzeichnet, daß Hartstoffanteile zwischen 8 und 25 Gewichtsprozente des Matrixmaterials betragen.

15. Formling oder Profilmaterial nach Anspruch 13 oder 14 dadurch gekennzeichnet, daß die Hartstoffanteile in den den Außenflächen und/oder den Arbeitsflächen, zum Beispiel Werkstückschneiden benachbarten Zonen wesentlich über dem Durchschnitt liegt.

lö. Formlinge oder Profilmaterial nach Anspruch 13,14 oder Anspruch 15 dadurch gekennzeichnet, daß zur Verwendung bei rollender und/oder schlagender Verschleißbeanspruchung die Körnung der Hartstoffe weniger als o,8 mm beträgt oder zur Verwendung bei Reib- und Schneidbeanspruchung die Körnung der Hartstoffe größer als o,8 mm bis mehrere Millimeter ist.

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17. Formling oder Profilmaterial nach einem der Ansprüche 13 bis 16 dadurch gekennzeichnet, daß das Matrixmaterial aus niedrig legiertem Stahl mit o,8 bis 1,8 % Mangan und ca. 1 % Silizium

oder aus martensitischem Stahl

oder aus austenitischem Stahl, zum Beispiel mit u.a.

13 % Cr, S % Ni oder 19 % Cr, 9% Ni und Mo oder 18% Cr,8% Ni, 6 % Mn

oder aus Manganhartstahl mit u.a. 1,2 % C, 12 bis 17 % Mn

oder aus einer Legierung aus etwa 1 %C, 1,8 % Si,17 % Mn,17 % Cr,3,5 % W u.a.

oder aus hochnickelshaltigem Werkstoff besteht.

18. Formling oder Profilmaterial nach einem der Ansprüche 13 bis 16 dadurch gekennzeichnet, daß das Matrixmaterial ein Nichteisen-Metall oder eine NE-Metalllegierung vorzugsweise AlMg3, AlMg5, AlSi 5, AlMgZn 1 ist und die Hartstoffkörner aus Metallkarbid oder -oxid, zum Beispiel Kornud bestehen.

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