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Molybdänfreie Chromstahllegierungen von hoher Warmfestigkeit
Bei kobaltfreien Stahllegierungen für Warmarbeitswerkzeuge wurde der Zusatz von Molybdän zur Erhöhung der Anlassbeständigkeit als wesentlich angesehen. Zu derartigen Molybdänstählen wurde auch schon der Zusatz von Beryllium oder Titan im Ausmass von 0-1 bis 2% vorgeschlagen.
Nunmehr ergab sich die Notwendigkeit, infolge der Beschaffungsschwierigkeiten auch an Molybdän einzusparen, so dass die Aufgabe zu lösen war, auch ohne diesen Zusatz leistungsfähige Warmarbeitsstähle herstellen zu können.
Der Erfindung liegt nun die Erkenntnis zugrunde, dass auch mit molybdänfreien Stählen Warmarbeitswerkzeuge von derselben Leistung, wie sie bisher von molybdänhältigen oder hochlegierten Wolframstählen erzielt werden konnten, hergestellt werden können, wenn einem Chromstahl mit 0'5% bis 4% Chrom die eng umgrenzten Mengen von 0-2-0-5% Titan beilegiert werden.
Dieser Erfolg ist umso überraschender, weil man bisher glaubte, zur Erhaltung der Festigkeit bei Temperaturen über 6000 C nicht nur Molybdän, sondern auch Titanmengen bis 2% zusetzen zu müssen, während sich erfindungsgemäss ergab, dass durch den Zusatz grösserer Titanmengen ein Mehrerfolg nicht erzielt werden kann und daher Mengen über 0. 5% Titan zwecklos sind.
Ausführungsbeispiele :
EMI1.1
<tb>
<tb> 1. <SEP> 2.3.
<tb>
C... <SEP> 0-42-0-48% <SEP> 0-42-0-48% <SEP> 0-29-0-35%
<tb> Si.. <SEP> 0-50-0-70% <SEP> 0-50-0-70% <SEP> 0-50-0-70%
<tb> Mn.. <SEP> 0-20-0-40% <SEP> 0-20-0-40% <SEP> 0-20-0-40%
<tb> Cr.. <SEP> 1-40-1-70% <SEP> 1-40-1-70% <SEP> 2-80-3-20%
<tb> Ti... <SEP> 0-25-0-35% <SEP> 0-25-0-35% <SEP> 0-25-0-35%
<tb> V... <SEP> 0-40-0-50% <SEP> 0-25-0-35% <SEP> 0-60-0-70%
<tb> W..-0-30-0-40% <SEP> 4-20-4-50%
<tb>
Die Legierungen 1 und 2 sind für Schrauben und Nietmatrizen besonders geeignet, während die Legierung 3 vorteilhaft für Matrizen und Dorne von Metallstrangpressen für die Schwermetallverarbeitung Verwendung finden.
Der Stahl 2 leistet soviel wie ein Warmarbeitsstahl mit 4-5% Wolfram, und Stahl 3 soviel wie der bekannte Warmarbeitsstahl mit etwa 9% Wolfram.
Der Stahl 3 ergibt ohne bzw. mit Titan im Vergleich zu einem, mit 9% Wolfram legierten Warmarbeitsstahl folgende Brinellhärten bei erhöhten Temperaturen, die ein Anhaltspunkt für die Leistung als Warmarbeitsstahl sind :
EMI1.2
<tb>
<tb> 6500 <SEP> C <SEP> 7000 <SEP> C
<tb> Stahl <SEP> 3 <SEP> ohne <SEP> Titan....... <SEP> 465 <SEP> BE <SEP> 349 <SEP> BE
<tb> Stahl <SEP> 3 <SEP> mit <SEP> 0-35% <SEP> Titan.. <SEP> 528 <SEP> BE <SEP> 408 <SEP> BE
<tb> Stahl <SEP> mit <SEP> 2 <SEP> 5% <SEP> Cr, <SEP> 9% <SEP> W
<tb> und <SEP> 0-5% <SEP> V........... <SEP> 491 <SEP> BE <SEP> 351 <SEP> BE
<tb>
Gegenüber dem titanfreien Stahl ergibt also derselbe Stahl mit 0. 35% Titan eine Steigerung von 63 bzw. 59 BE, d. s. dz bzw.
15%, und übertrifft selbst die Brinellhärte des 9% igen Wolframwarmarbeitstahles.
Da Titan in den benötigten Mengen zur Verfügung steht, ermöglicht die Erfindung eine weitgehende Einschränkung der schwierig zu beschaffenden Metalle Wolfram und Molybdän.
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Molybdenum-free chromium steel alloys with high heat resistance
In the case of cobalt-free steel alloys for hot work tools, the addition of molybdenum was seen as essential to increase the tempering resistance. The addition of beryllium or titanium in the amount of 0-1 to 2% to such molybdenum steels has already been proposed.
Now the necessity arose to save molybdenum as a result of the procurement difficulties, so that the task had to be solved to be able to manufacture high-performance hot-work tool steels even without this additive.
The invention is based on the knowledge that hot work tools of the same performance as previously achieved by molybdenum-containing or high-alloy tungsten steels can also be produced with molybdenum-free steels if the narrowly defined quantities are used in a chromium steel with 0'5% to 4% chromium 0-2-0-5% titanium can be alloyed.
This success is all the more surprising because it was previously believed that not only molybdenum but also amounts of titanium up to 2% had to be added to maintain the strength at temperatures above 6000 ° C., while according to the invention it was found that the addition of larger amounts of titanium did not achieve greater success can and therefore amounts above 0.5% titanium are useless.
Embodiments:
EMI1.1
<tb>
<tb> 1. <SEP> 2.3.
<tb>
C ... <SEP> 0-42-0-48% <SEP> 0-42-0-48% <SEP> 0-29-0-35%
<tb> Si .. <SEP> 0-50-0-70% <SEP> 0-50-0-70% <SEP> 0-50-0-70%
<tb> Mn .. <SEP> 0-20-0-40% <SEP> 0-20-0-40% <SEP> 0-20-0-40%
<tb> Cr .. <SEP> 1-40-1-70% <SEP> 1-40-1-70% <SEP> 2-80-3-20%
<tb> Ti ... <SEP> 0-25-0-35% <SEP> 0-25-0-35% <SEP> 0-25-0-35%
<tb> V ... <SEP> 0-40-0-50% <SEP> 0-25-0-35% <SEP> 0-60-0-70%
<tb> W ..- 0-30-0-40% <SEP> 4-20-4-50%
<tb>
Alloys 1 and 2 are particularly suitable for screws and rivet dies, while alloy 3 is advantageously used for dies and mandrels in metal extrusion presses for heavy metal processing.
The steel 2 performs as much as a hot-work steel with 4-5% tungsten, and steel 3 as much as the well-known hot-work steel with about 9% tungsten.
Steel 3 results in the following Brinell hardnesses at elevated temperatures without or with titanium compared to a hot-work steel alloyed with 9% tungsten, which is an indication of its performance as a hot-work steel:
EMI1.2
<tb>
<tb> 6500 <SEP> C <SEP> 7000 <SEP> C
<tb> steel <SEP> 3 <SEP> without <SEP> titanium ....... <SEP> 465 <SEP> BE <SEP> 349 <SEP> BE
<tb> steel <SEP> 3 <SEP> with <SEP> 0-35% <SEP> titanium .. <SEP> 528 <SEP> BE <SEP> 408 <SEP> BE
<tb> Steel <SEP> with <SEP> 2 <SEP> 5% <SEP> Cr, <SEP> 9% <SEP> W
<tb> and <SEP> 0-5% <SEP> V ........... <SEP> 491 <SEP> BE <SEP> 351 <SEP> BE
<tb>
Compared to the titanium-free steel, the same steel with 0.35% titanium results in an increase of 63 or 59 BE, i.e. s. dz or
15%, and even exceeds the Brinell hardness of 9% tungsten hot-work steel.
Since titanium is available in the required quantities, the invention enables the difficult-to-obtain metals tungsten and molybdenum to be largely restricted.
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