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DE4231695C2 - Use of steel for tools - Google Patents

Use of steel for tools

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Publication number
DE4231695C2
DE4231695C2 DE4231695A DE4231695A DE4231695C2 DE 4231695 C2 DE4231695 C2 DE 4231695C2 DE 4231695 A DE4231695 A DE 4231695A DE 4231695 A DE4231695 A DE 4231695A DE 4231695 C2 DE4231695 C2 DE 4231695C2
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DE
Germany
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steel
nitrogen
max
chromium
nitrogen content
Prior art date
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DE4231695A
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Hans Prof Dr Ing Berns
Joachim Dr Ing Lueg
Joachim Dr Ing Menzel
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ENERGIETECHNIK ESSEN GMBH, 45143 ESSEN, DE
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VER SCHMIEDEWERKE GmbH
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Description

Die Erfindung betrifft die Verwendung eines korrosionsbeständigen, verschleißfesten, pulvermetallurgisch erzeugten Stahls als Werkstoff zur Herstellung von Werkzeugen.The invention relates to the use of a corrosion-resistant, wear-resistant, steel produced by powder metallurgy as a material for Manufacture of tools.

Werkzeugstähle werden zum Trennen oder Umformen oder allgemein zum Be- oder Verarbeiten von Feststoffen verwendet. Werkzeugstähle, die z. B. bei der Verarbeitung von Kunststoffen und Lebensmitteln korrosionschemischen und abrasiven Beanspruchungen ausgesetzt sind, enthalten Metallkarbide, wie Vanadiumkarbide, welche den Verschleißwiderstand erhöhen, ferner Chromgehalte im Bereich von 13 bis 26% und Molybdängehalte bis 5% zur Sicherung einer ausreichenden Korrosionsbeständigkeit. Aufgrund der mechanischen Beanspruchung von Werkzeugen müssen die dafür verwendeten Stähle neben hoher Druckfestigkeit auch eine ausreichende Zähigkeit besitzen, die durch ein homogenes und feinkörniges Werkstoffgefüge erreicht werden kann. Aus diesem Grund werden solche zähen Werkzeugstähle bevorzugt auf pulvermetallurgischem Weg, in der Regel durch heißisostatisches Pressen, aus legierten Pulvern hergestellt. Tool steels are used for cutting or forming or generally for processing or processing solids used. Tool steels, e.g. B. in processing of plastics and food corrosion chemical and exposed to abrasive stresses Metal carbides, such as vanadium carbides, which the Increase wear resistance, also chrome contents in the Range from 13 to 26% and molybdenum contents up to 5% Ensuring adequate corrosion resistance. Due to the mechanical stress on tools the steels used for this must be in addition to high Compressive strength also have sufficient toughness, through a homogeneous and fine-grained material structure can be reached. For this reason, such will be tough Tool steels preferably by powder metallurgy, in usually by hot isostatic pressing, from alloyed Powders made.  

Die DE-OS 38 15 833 nennt zum Stand der Technik für solche pulvermetallurgisch hergestellten Werkzeugstähle den Stahl X 225 CrVMo 13 4 mit 2,25% C, 0,4% Si, 0,4% Mg, 13% Cr, 4,1% V, 1,1% Mo, Rest Fe sowie den Stahl CPM T 440 V mit 2,2% C, 0,5% Mg, 0,5% Si, 17,5% Cr, 5,75% Mo, Rest Fe.DE-OS 38 15 833 calls for the prior art for such tool steel produced by powder metallurgy the steel X 225 CrVMo 13 4 with 2.25% C, 0.4% Si, 0.4% Mg, 13% Cr, 4.1% V, 1.1% Mo, balance Fe and the Steel CPM T 440 V with 2.2% C, 0.5% Mg, 0.5% Si, 17.5% Cr, 5.75% Mo, balance Fe.

Diese Stähle besitzen wegen ihres hohen Anteils an vanadiumreichen Karbiden eine ausreichende Verschleißfestigkeit. Die Korrosionsbeständigkeit dieser Stähle ist jedoch begrenzt, weil in den verschleißhemmenden Karbiden auch höhere Anteile an Chrom abgebunden sind, die der Matrix zur Bildung einer korrosionshemmenden Passivschicht nicht mehr zur Verfügung stehen. Aus diesem Grunde wird in der DE-OS 38 15 833 vorgeschlagen, den Chromgehalt dieser Stähle zu erhöhen. Der Stahl soll 2 bis 3,5% C, bis 1,5% Si, bis 1,5% Mn, 23 bis 27% Cr, 0,5 bis 2,5% Mo, 3 bis 6% V, Rest Fe enthalten und damit verschleißfest und korrosionsbeständig sein. Aufgrund des sehr hohen Chromgehaltes, der den Stahl teuer macht, bleibt hier über das zu Karbid gebundene Chrom hinaus genug Chrom in der Matrix vorhanden, um eine ausreichende Korrosionsbeständigkeit zu gewährleisten.These steels have because of their high proportion vanadium-rich carbides are sufficient Wear resistance. The corrosion resistance of this However, steels is limited because in the wear-resistant carbides also have higher proportions of chromium are tied that of the matrix to form a corrosion-inhibiting passive layer is no longer available To be available. For this reason, in the DE-OS 38 15 833 proposed to increase the chromium content of these steels increase. The steel should be 2 to 3.5% C, to 1.5% Si, to 1.5% Mn, 23 to 27% Cr, 0.5 to 2.5% Mo, 3 to 6% V, Rest Fe contained and thus wear-resistant and be corrosion resistant. Because of the very high Chromium content, which makes the steel expensive, remains here enough beyond the chromium bound to carbide Chromium is present in the matrix to be sufficient To ensure corrosion resistance.

Aus den DE 26 58 813 A1 und DE 27 05 052 A1 ist ein pulvermetallurgisch erzeugter Schnellarbeitsstahl bekannt, der mindestens 0,40% N, 1,6 bis 15% V, Kohlenstoff in einer Menge, die der Beziehung 0,5 + 0,2 V (C + N) 0,8 + 0,2 V genügt, und bis zu 15% Cr, bis zu 10% Mo, bis zu 20% W und bis zu 15% Co enthält. Diese Stähle sind jedoch infolge der hohen Kohlenstoffgehalte und größtenteils zu niedrigen Chromgehalte nicht ausreichend korrosionsbeständig. Der schon zu niedrige Chromgehalt wird dabei durch zwangsläufig auftretende Chromkarbidbildung noch weiter gesenkt. Zur Chromkarbidbildung kommt es, weil der vorgesehene Zusatz des Karbid- und Nitridbildners Vanadium nicht ausreicht, um Kohlenstoff und Stickstoff wirksam abzubinden. Infolge der weitgesteckten Analysengrenzen wird dem Fachmann keine klare Lehre für eine optimale Einstellung der chemischen Zusammensetzung des Stahls gegeben, um einerseits eine ausreichende Korrosionsbeständigkeit, andererseits aber auch hohe Verschleißfestigkeit und Härte zu erreichen.From DE 26 58 813 A1 and DE 27 05 052 A1 is a high-speed steel produced by powder metallurgy known to have at least 0.40% N, 1.6 to 15% V, Carbon in an amount corresponding to the relationship 0.5 + 0.2 V  (C + N) 0.8 + 0.2 V is sufficient, and up to 15% Cr, contains up to 10% Mo, up to 20% W and up to 15% Co. However, these steels are due to the high Carbon levels and mostly too low Chromium levels not sufficiently corrosion-resistant. Of the Chromium content that is already too low is caused by this inevitably occurring chromium carbide formation  lowered. Chromium carbide formation occurs because of the intended addition of the carbide and nitride former Vanadium is insufficient to carbon and nitrogen set effectively. As a result of the wide-ranging Analysis experts will no clear teaching for the expert an optimal setting of the chemical composition of the steel given, on the one hand, an adequate Corrosion resistance, but also high Achieve wear resistance and hardness.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen Werkzeugstahl zu schaffen, der sparsam mit dem teuren Chrom legiert ist und dennoch hohe Korrosionsbeständigkeit neben hoher Verschleißfestigkeit und Härte aufweist.The invention is based on the object To create tool steel that is economical with the expensive Chromium is alloyed and still high Corrosion resistance in addition to high wear resistance and has hardness.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß die Verwendung eines Stahls mit (in Masse-%)
max. 0,3% Kohlenstoff
max. 1,0% Silizium
max. 1,5% Mangan
13 bis 20% Chrom
0,5 bis 3,0% Molybdän
1 bis 3,5% Stickstoff
und Gehalten an Niob und/oder Vanadium und/oder Titan in einer gerade ausreichenden Menge zur stöchiometrischen Abbindung des über den in der Stahlmatrix maximal löslichen Anteil hinausgehenden Stickstoffgehalts zu Nitriden, Rest Eisen einschließlich herstellungs­ bedingter Verunreinigungen, als Werkstoff zur Herstellung von pulvermetallurgisch erzeugten Werkzeugen, die hohe Korrosionsbeständigkeit, ausgedrückt durch einen Potentialbereich von 200 bis 1200 mV bei einer Stromdichte von höchstens 10 µA/cm² in 1-n-H₂SO₄ bei 23°C, und hohe Verschleißbeständigkeit, ausgedrückt durch einen abrasiven Verschleißwiderstand im Stift-Scheibe-Versuch von Wab -1 < 6 · 10-4, und eine Härte von mindestens 57 HRC im vergüteten Zustand aufweisen müssen, vorgeschlagen.
To achieve this object, the use of a steel with (in mass%)
Max. 0.3% carbon
Max. 1.0% silicon
Max. 1.5% manganese
13 to 20% chromium
0.5 to 3.0% molybdenum
1 to 3.5% nitrogen
and contents of niobium and / or vanadium and / or titanium in an amount sufficient to stoichiometrically bind the nitrogen content to nitrides, which exceeds the maximum soluble content in the steel matrix, the rest iron including production-related impurities, as a material for the production of tools produced by powder metallurgy, the high corrosion resistance, expressed by a potential range of 200 to 1200 mV at a current density of at most 10 µA / cm² in 1-n-H₂SO₄ at 23 ° C, and high wear resistance, expressed by an abrasive wear resistance in the pin-disc test by W from -1 <6 · 10 -4 , and must have a hardness of at least 57 HRC in the tempered state.

Bevorzugt besteht der erfindungsgemäß zu verwendende Stahl aus:
max. 0,1% Kohlenstoff
max. 1,0% Silizium
max. 1,0% Mangan
14 bis 17% Chrom
1 bis 2% Molybdän
1 bis 3,5% Stickstoff
und Gehalten an Niob und/oder Vanadium und/oder Titan in einer gerade ausreichenden Menge zur stöchiometrischen Abbindung des über den in der Stahlmatrix maximal löslichen Anteil hinausgehenden Stickstoffgehalts zu Nitriden, Rest Eisen einschließlich herstellungsbedingter Verunreinigungen.
The steel to be used according to the invention preferably consists of:
Max. 0.1% carbon
Max. 1.0% silicon
Max. 1.0% manganese
14 to 17% chromium
1 to 2% molybdenum
1 to 3.5% nitrogen
and contents of niobium and / or vanadium and / or titanium in an amount just sufficient to stoichiometrically bind the nitrogen content to nitrides, which exceeds the maximum soluble content in the steel matrix, the rest iron including production-related impurities.

Mehr als 0,3% Kohlenstoff würde die unerwünschte Bildung von Chromkarbid hervorrufen. Daher sollte nicht mehr als 0,3%, vorzugsweise nicht mehr als 0,1% C im Stahl enthalten sein.More than 0.3% carbon would make the undesirable formation of chromium carbide. Therefore, should not be more than 0.3%, preferably not more than 0.1% C in the steel be included.

Die Elemente Silizium und Mangan sind übliche Stahlbegleiter und sollten höchstens in den angegebenen Mengen vorhanden sein.The elements silicon and manganese are common Steel companion and should not exceed the specified Quantities are available.

Chrom im Bereich von 13 bis 20%, vorzugsweise 14 bis 17%, sichert die Korrosionsbeständigkeit, wobei mindestens 13% erforderlich sind, um eine ausreichende Korrosionsbeständigkeit zu erreichen. Mehr als 20% Chrom verteuern den Stahl unnötig. Dem gleichen Zweck wie Chrom dient ein Molybdänzusatz von 0,5 bis 3%, vorzugsweise 1 bis 2%. Die oberen Grenzen der Gehaltsbereiche von Chrom und Molybdän wurden festgelegt, um den Gehalt an Restaustenit einzuschränken und Deltaferrit zu vermeiden.Chromium in the range of 13 to 20%, preferably 14 to 17%, ensures corrosion resistance, whereby at least 13% are required to be adequate To achieve corrosion resistance. More than 20% chrome make steel unnecessarily expensive. The same purpose as chrome is used a molybdenum addition of 0.5 to 3%, preferably  1 to 2%. The upper limits of the Chromium and molybdenum content ranges have been established to limit the content of residual austenite and Avoid delta ferrite.

Die Verschleißfestigkeit des Stahls wird durch die Elemente Stickstoff in Verbindung mit Vanadium, Niob und Titan sichergestellt. Dabei genügen 1% Stickstoff, um die Verschleißfestigkeit in ausreichendem Maß zu erhalten, während bei mehr als 3,5% Stickstoff die Be- und Verarbeitbarkeit drastisch verschlechtert wird. Insbesondere wird die Warmumformbarkeit dann stark eingeschränkt, wenn mehr als 3,5% Stickstoff im Stahl enthalten sind. Die Menge an Vanadium und/oder Niob und/oder Titan wird so auf den jeweiligen Stickstoffgehalt des Stahls abgestimmt, daß die über den Anteil an gelöstem Stickstoff hinausgehende Menge stöchiometrisch zu Vanadiumnitrid und/oder Niobnitrid und/oder Titannitrid abgebunden ist.The wear resistance of the steel is determined by the Elements combined with vanadium, niobium and nitrogen Titan ensured. 1% nitrogen is sufficient to sufficient wear resistance obtained, while with more than 3.5% nitrogen the loading and processability deteriorates drastically. In particular, the hot formability then becomes strong restricted if more than 3.5% nitrogen in the steel are included. The amount of vanadium and / or niobium and / or titanium is so on the respective Nitrogen content of the steel matched that over the Proportion of dissolved nitrogen stoichiometric to vanadium nitride and / or niobium nitride and / or titanium nitride is set.

"Stöchiometrisch" heißt dabei, daß gerade nur soviel an den Nitridbildnern zugesetzt wird, wie zur Abbindung der über den gelösten Anteil hinausgehenden Menge an Stickstoff erforderlich ist. Ein stöchiometrischer Überschuß von Vanadium, Niob und/oder Titan würde die Härtbarkeit beeinträchtigen, während ein stöchiometri­ scher Unterschuß deshalb den Korrosionswiderstand beeinträchtigt, weil sich dann der freibleibende Stickstoff mit Chrom zu Chromnitrid verbinden könnte, wodurch der Grundmasse das zur Sicherung der Korrosionsbeständigkeit notwendige Chrom entzogen würde. Die Elemente Vanadium, Niob und Titan besitzen zu Stickstoff eine größere Affinität als die übrigen den Stahl bildenden Elemente Eisen, Chrom oder Molybdän. Dadurch wird erreicht, daß sich Nitride vom Typ MN (M = Niob, Vanadium, Titan) bilden. Diese Nitride sind härter als Chromnitride und erhöhen dementsprechend den Verschleißwiderstand des Stahls gegenüber Stählen, die Chromnitrid enthalten. Entscheidend ist aber wie gesagt der Umstand, daß Chrom in der Stahlmatrix gelöst bleibt, sich also nicht mit Stickstoff zu Chromnitrid verbindet, weswegen der Korrosionswiderstand nicht beeinträchtigt wird."Stoichiometric" means that there is only so much on is added to the nitride formers, as for setting the amount in excess of the amount resolved Nitrogen is required. A stoichiometric Excess vanadium, niobium and / or titanium would Impair curability during a stoichiometric shear deficit therefore the corrosion resistance impaired because then the subject Could combine nitrogen with chromium to form chromium nitride, whereby the basic mass to secure the Corrosion resistance necessary chrome would be removed. The elements have vanadium, niobium and titanium Nitrogen has a greater affinity than the rest of the Steel forming elements are iron, chrome or molybdenum. This ensures that nitrides of the MN (M = niobium, vanadium, titanium). These are nitrides  harder than chromium nitrides and accordingly increase the Wear resistance of steel to steels that Chromium nitride included. But as I said, it is crucial the fact that chrome remains dissolved in the steel matrix, does not combine with nitrogen to form chromium nitride, which is why the corrosion resistance is not impaired becomes.

Bei der Abstimmung der Gehalte an Niob, Vanadium und Titan auf den Stickstoffgehalt ist zu berücksichtigen, daß im Mittel etwa 0,6% Stickstoff im Stahl gelöst sein kann. In Abhängigkeit vom Chromgehalt kann sich dieser mittlere Gehalt aber auch ändern. Der nun über den gelösten Stickstoffanteil hinaus in einer Menge von 0,4 bis 2,9% enthaltene Stickstoffgehalt erfordert bei stöchiometrischer Abbindung dem Atomgewichtsverhältnis Atom-% M:Atom-% N entsprechende Mengen an Nitridbildnern (Vanadium, Niob, Titan).When matching the levels of niobium, vanadium and Titanium on the nitrogen content is to be considered that an average of about 0.6% nitrogen is dissolved in the steel can. Depending on the chromium content, this can mean salary but also change. The now over the dissolved nitrogen in an amount of 0.4 contains up to 2.9% nitrogen content stoichiometric setting the atomic weight ratio Atom% M: atom% N corresponding amounts of nitride formers (Vanadium, niobium, titanium).

Ist z. B. der Stickstoffgehalt 1,6%, so verbleibt abzüglich der gelösten Menge von rd. 0,6% ein Überschuß von 1% Stickstoff. Zur stöchiometrischen Abbindung dieses freien Stickstoffgehalts würde man bei Anwesenheit allein von Niob entsprechend dem Atomgewichtsverhältnis von 92,9 : 14 = 6,6% Niob benötigen.Is z. B. the nitrogen content 1.6% remains minus the amount released by approx. A surplus of 0.6% of 1% nitrogen. For stoichiometric setting this free nitrogen content would be present of niobium alone according to the atomic weight ratio of 92.9: 14 = need 6.6% niobium.

Der im Stahl gelöste Stickstoff von im Mittel 0,6% geht beim Austenitisieren in Lösung und bleibt auch nach dem Härten und einer Anlaßbehandlung bei Temperaturen unterhalb 300°C weitgehend in Lösung. Bei einem Stickstoffgehalt im bevorzugten Bereich von 1 bis 1,6%, der im unteren Teil des beanspruchten Bereichs liegt, ist die Verarbeitbarkeit, insbesondere die Warmumformbarkeit, am günstigsten. Allerdings ist der Verschleißwiderstand geringer als bei höherem Stickstoffzusatz. Wenn man einen Stickstoffgehalt im mittleren Bereich von 1,6 bis 2,5% wählt, hat man bei guter Verarbeitbarkeit auch noch einen guten Verschleißwiderstand. Wenn es auf beide Eigenschaften ankommt, liegt hier das Optimum. Wenn jedoch die gute Verarbeitbarkeit weniger, ein hoher Verschleißwiderstand aber mehr im Vordergrund steht, so wird ein Stickstoffgehalt im oberen Teil, nämlich von 2,5 bis 3,5%, empfohlen. Selbstverständlich variieren im selben Verhältnis auch die Zugabemengen an Nitridbildern einzeln oder zu mehreren.The nitrogen dissolved in the steel is on average 0.6% when austenitizing and remains in solution after Hardening and tempering treatment at temperatures below 300 ° C largely in solution. At a Nitrogen content in the preferred range from 1 to 1.6%, which is in the lower part of the claimed range the processability, especially the hot formability, the cheapest. However, the wear resistance less than with higher nitrogen addition. If you have one  Nitrogen content in the middle range from 1.6 to 2.5% If you choose, you also have one with good workability good wear resistance. If it is on both When it comes to properties, the optimum lies here. If however, the good workability is less, a higher one Wear resistance is more in the foreground, so is a nitrogen content in the upper part, namely from 2.5 to 3.5%, recommended. Of course, vary in the addition ratio of nitride images has the same ratio individually or in groups.

Besonders hoch wird der Verschleißwiderstand und die Festigkeit, wenn der Stahl nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung martensitisches Gefüge hat. Dieses Gefüge wird durch eine entsprechende Härtung erzeugt.The wear resistance and the Strength when the steel is preferred Embodiment of the invention has a martensitic structure. This structure is hardened accordingly generated.

Die Herstellung erfolgt wegen des hohen Stickstoffgehal­ tes auf pulvermetallurgischem Weg. Dazu wird in üblicher Weise eine im Rahmen der beanspruchten Zusammensetzung liegende Stahllegierung ohne Stickstoff erschmolzen und zu Pulver verdüst. Anschließend wird das Pulver bei erhöhten Temperaturen in einem stickstoffhaltigen Gas aufgestickt. Danach erfolgt das Heißkompaktieren des Pulvers, z. B. durch heißistostatisches Pressen. Die so pulvermetallurgisch hergestellten Rohlinge können durch Warmumformung weiterverarbeitet werden.The production takes place because of the high nitrogen content tes by powder metallurgy. This is done in more common Wise one within the claimed composition lying steel alloy melted without nitrogen and atomized into powder. Then the powder is added elevated temperatures in a nitrogenous gas embroidered on. This is followed by hot compacting the Powder, e.g. B. by hot isostatic pressing. The so blanks produced by powder metallurgy can be produced by Hot forming can be processed further.

Die Eigenschaften der erfindungsgemäß zu verwendenden Stähle werden anhand zweier in den Analysenrahmen fallender Legierungen A und B im Vergleich mit dem eingangs erwähnten, bekannten pulvermetallurgisch erzeugten Werkzeugstahl CPM T 440V (Stahl C) sowie dem schmelzmetallurgisch erzeugten, nichtrostenden martensitischen Stahl X 35 CrMo 17 (Werkstoffnummer 1.4122), Stahl D, welcher für extrem korrosiv beanspruchte Werkzeuge und Bauteile eingesetzt wird, näher erläutert.The properties of those to be used according to the invention Steels are based on two in the analysis frame falling alloys A and B compared to the known powder metallurgy mentioned at the beginning produced tool steel CPM T 440V (steel C) and the stainless steel produced by melt metallurgy martensitic steel X 35 CrMo 17 (material number 1.4122), steel D, which is extremely corrosive  stressed tools and components are used, explained in more detail.

Tabelle 1 enthält eine Analysenübersicht von zwei erfindungsgemäß zu verwendenden Stählen A und B sowie von zwei Vergleichsstählen C und D und deren Härtewerte nach einer Härtung 1050°C, 30 min/Öl der Stähle A, B und D bzw. für Stahl C 1100°C, 30 min/Öl in Verbindung mit einer Anlaßbehandlung von 150°C, 2 h/Luft.Table 1 contains an analysis overview of two Steels A and B to be used according to the invention and of two comparative steels C and D and their hardness values hardening 1050 ° C, 30 min / oil of steels A, B and D or for steel C 1100 ° C, 30 min / oil in connection with a tempering treatment of 150 ° C, 2 h / air.

Tabelle 1 Table 1

Nach den in Tabelle 1 eingetragenen Härtewerten liegen die erfindungsgemäß zu verwendenden Stähle A und B gleich gut mit den bekannten Stählen C und D. Bei einer konstanten Grundmassenhärte der Stähle A, B und C von jeweils 57 HRC steigt der abrasive Widerstand mit zunehmendem Volumenanteil an verschleißhemmenden Hartphasen. Der Verschleißwiderstand kann nach dem in VDI Fortschritt-Berichte "Stickstofflegierte Werkzeugstähle" Reihe 5, Nr. 188 (1990) S. 129 beschriebenen Stift-Scheibe-Versuch ermittelt werden. Die Ergebnisse solcher Versuche sind in Fig. 1 dargestellt. Aus Fig. 1 geht hervor, daß der Stahl B aufgrund seiner hohen Menge an Metallnitrid das beste Verschleißverhalten zeigt. According to the hardness values entered in table 1 the steels A and B to be used according to the invention are the same well with the well-known steels C and D. With one constant basic hardness of steels A, B and C from the abrasive resistance increases with 57 HRC each increasing volume share of wear-resistant Hard phases. The wear resistance can be according to the in VDI Progress Reports "Nitrogen Alloyed Tool Steels" Row 5, No. 188 (1990) p. 129 Pin-disc experiment can be determined. The results such attempts are shown in Fig. 1. From Fig. 1 shows that the steel B due to its large amount shows the best wear behavior on metal nitride.  

Aber auch bei geringerer Metallnitridmenge, wie sie der Stahl A enthält, ist das Verschleißverhalten noch ebenso gut wie das des Vergleichsstahls C. Dieser erlangt seinen hohen Verschleißwiderstand aber durch den hohen Kohlenstoffgehalt, der wie oben erwähnt jedoch einen entsprechenden Anteil an Chrom zur Chromcarbidbildung bindet, wodurch eine Verschlechterung des Korrosions­ verhaltens eintritt.But also with a smaller amount of metal nitride, like the one Steel contains A, the wear behavior is still the same good as that of the comparative steel C. This attains its high wear resistance but due to the high Carbon content, however, as mentioned above appropriate proportion of chromium for chromium carbide formation binds, causing deterioration in corrosion behavior occurs.

Dies kann durch Korrosionsvergleichsteste dokumentiert werden, deren Ergebnisse in Fig. 2 dargestellt sind. Fig. 2 zeigt zur Kennzeichnung des Korrosionswiderstandes Stromdichte-Potentialkurven der Stähle A bis D in verdünnter Schwefelsäure als Elektrolyt. Zur Aufnahme solcher Kurven schaltet man die Stahlprobe als Elektrode unter Zuhilfenahme einer Hilfselektrode in den zu untersuchenden Elektrolyten innerhalb eines Stromkreises und mißt die sich zwischen Stahlprobe und einer Kalomelelektrode bei einer Stromdichte i µA/cm² einstellende Spannung (Potential U in mV). Die sich dabei einstellenden Potentialbereiche sind ein Maß für die Passivität des Stahls im Elektrolyten. Ein Stahl ist umso "passiver", oder mit anderen Worten, umso korrosionsbeständiger in einem korrosiven Medium, je weiter der sogenannte Passivierungsbereich und je niedriger für diesen Bereich die entsprechende Passivstromdichte i ist (siehe auch DE-Fachbuch "Handbuch der Sonderstahlkunde", Band 1, S. 745-759, Verlag Stahleisen mbH, Düsseldorf (1956.)). Im vorliegenden Fall wiesen die Stromdichte-Potentialkurven aus, daß die erfindungsgemäß zu verwendenden stickstofflegierten Stähle A und B abgesenkte Passivstromdichten gegenüber denen der bekannten Stähle C und D aufweisen. Das läßt eine bessere Korrosionsbeständigkeit der erfindungsgemäß zu verwendenden Stähle A und B gegenüber den bekannten Stählen C und D erkennen.This can be documented by corrosion comparison tests, the results of which are shown in FIG. 2. Fig. 2 shows for the identification of the corrosion resistance current density-potential curves of the steels A to D in dilute sulfuric acid as electrolyte. To record such curves, the steel sample is switched as an electrode with the help of an auxiliary electrode in the electrolyte to be examined within a circuit and the voltage between the steel sample and a calomel electrode is measured at a current density i µA / cm² (potential U in mV). The potential ranges that arise are a measure of the passivity of the steel in the electrolyte. A steel is the more "passive", or in other words, the more corrosion-resistant in a corrosive medium, the wider the so-called passivation area and the lower the corresponding passive current density i for this area (see also the German specialist book "Handbuch der Sonderstahlkunde", volume 1 , Pp. 745-759, Verlag Stahleisen mbH, Düsseldorf (1956.)). In the present case, the current density-potential curves showed that the nitrogen-alloyed steels A and B to be used according to the invention have reduced passive current densities compared to those of the known steels C and D. This shows a better corrosion resistance of steels A and B to be used according to the invention compared to the known steels C and D.

Claims (6)

1. Verwendung eines Stahls bestehend aus (in Masse-%)
max. 0,3% Kohlenstoff
max. 1,0% Silizium
max. 1,5% Mangan
13 bis 20% Chrom
0,5 bis 3,0% Molybdän
1 bis 3,5% Stickstoff
und Gehalten an Niob und/oder Vanadium und/oder Titan in einer gerade ausreichenden Menge zur stöchiometrischen Abbindung des über den in der Stahlmatrix maximal löslichen Anteil hinausgehenden Stickstoffgehalts zu Nitriden, Rest Eisen einschließlich herstellungsbedingter Verunreinigungen, als Werkstoff zur Herstellung von pulvermetallurgisch erzeugten Werkzeugen, die hohe Korrosionsbeständigkeit, ausgedrückt durch einen Potentialbereich von 200 bis 1200 mV bei einer Stromdichte von höchstens 10 µA/cm² in 1-n-H₂SO₄ bei 23°C, und hohe Verschleißbeständigkeit, ausgedrückt durch einen abrasiven Verschleißwiderstand im Stift-Scheibe-Versuch von Wab -1 < 6 · 10-4, und eine Härte von mindestens 57 HRC im vergüteten Zustand aufweisen müssen.
1. Use of a steel consisting of (in mass%)
Max. 0.3% carbon
Max. 1.0% silicon
Max. 1.5% manganese
13 to 20% chromium
0.5 to 3.0% molybdenum
1 to 3.5% nitrogen
and levels of niobium and / or vanadium and / or titanium in a just sufficient amount for stoichiometric setting of the nitrogen content to nitrides, which exceeds the maximum soluble content in the steel matrix, the rest iron including manufacturing-related impurities, as a material for the production of tools produced by powder metallurgy, the high corrosion resistance, expressed by a potential range from 200 to 1200 mV at a current density of not more than 10 uA / cm in 1-n-H₂SO₄ at 23 ° C, and high wear resistance, expressed by an abrasive wear resistance in the pin-on-disk test of W from -1 <6 · 10 -4 , and must have a hardness of at least 57 HRC in the tempered state.
2. Verwendung eines Stahls bestehend aus (in Masse-%)
max. 0,1% Kohlenstoff
max. 1,0% Silizium
max. 1,0% Mangan
14 bis 17% Chrom
1 bis 2% Molybdän
1 bis 3,5% Stickstoff
und Gehalten an Niob und/oder Vanadium und/oder Titan in einer gerade ausreichenden Menge zur stöchiometrischen Abbindung des über den in der Stahlmatrix maximal löslichen Anteil hinausgehenden Stickstoffgehalts zu Nitriden, Rest Eisen einschließlich herstellungsbedingter Verunreinigungen, für den Zweck nach Anspruch 1.
2. Use of a steel consisting of (in mass%)
Max. 0.1% carbon
Max. 1.0% silicon
Max. 1.0% manganese
14 to 17% chromium
1 to 2% molybdenum
1 to 3.5% nitrogen
and levels of niobium and / or vanadium and / or titanium in a just sufficient amount for stoichiometric setting of the nitrogen content, in addition to the maximum soluble portion in the steel matrix, to nitrides, balance iron including manufacturing-related impurities, for the purpose according to claim 1.
3. Verwendung eines Stahls der Zusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2 mit einem Stickstoffgehalt im Bereich von 1,0 bis 1,6% für den Zweck nach Anspruch 1.3. Use of a steel according to the composition Claim 1 or 2 with a nitrogen content in the range from 1.0 to 1.6% for the purpose of claim 1. 4. Verwendung eines Stahls der Zusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2 mit einem Stickstoffgehalt im Bereich von über 1,6 bis 2,5% für den Zweck nach Anspruch 1.4. Use of a steel according to the composition Claim 1 or 2 with a nitrogen content in the range from over 1.6 to 2.5% for the purpose of claim 1. 5. Verwendung eines Stahls der Zusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2 mit einem Stickstoffgehalt im Bereich von über 2,5 bis 3,5% für den Zweck nach Anspruch 1.5. Use of a steel according to the composition Claim 1 or 2 with a nitrogen content in the range from over 2.5 to 3.5% for the purpose of claim 1. 6. Verwendung eines Stahls der Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 mit martensitischem Gefüge für den Zweck nach Anspruch 1.6. Use of a steel according to the composition one of claims 1 to 5 with martensitic structure for the purpose of claim 1.
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