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DE1219693B - Use of a metal powder mixture based on high-speed steel as a material for cutting tools manufactured by powder metallurgy - Google Patents

Use of a metal powder mixture based on high-speed steel as a material for cutting tools manufactured by powder metallurgy

Info

Publication number
DE1219693B
DE1219693B DEB64939A DEB0064939A DE1219693B DE 1219693 B DE1219693 B DE 1219693B DE B64939 A DEB64939 A DE B64939A DE B0064939 A DEB0064939 A DE B0064939A DE 1219693 B DE1219693 B DE 1219693B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
metal powder
speed steel
powder mixture
carbide
vanadium
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.)
Pending
Application number
DEB64939A
Other languages
German (de)
Inventor
Raymond Leonard Sands
John Francis Watkinson
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.)
Birmingham Small Arms Co Ltd
Original Assignee
Birmingham Small Arms Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from GB2554160A external-priority patent/GB1004142A/en
Application filed by Birmingham Small Arms Co Ltd filed Critical Birmingham Small Arms Co Ltd
Priority to DEB64939A priority Critical patent/DE1219693B/en
Publication of DE1219693B publication Critical patent/DE1219693B/en
Pending legal-status Critical Current

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C33/00Making ferrous alloys
    • C22C33/02Making ferrous alloys by powder metallurgy
    • C22C33/0257Making ferrous alloys by powder metallurgy characterised by the range of the alloying elements
    • C22C33/0278Making ferrous alloys by powder metallurgy characterised by the range of the alloying elements with at least one alloying element having a minimum content above 5%
    • C22C33/0292Making ferrous alloys by powder metallurgy characterised by the range of the alloying elements with at least one alloying element having a minimum content above 5% with more than 5% preformed carbides, nitrides or borides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C29/00Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides
    • C22C29/02Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on carbides or carbonitrides
    • C22C29/06Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on carbides or carbonitrides based on carbides, but not containing other metal compounds
    • C22C29/067Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on carbides or carbonitrides based on carbides, but not containing other metal compounds comprising a particular metallic binder

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Int. α.:Int. α .:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:
Number:
File number:
Registration date:
Display day:

C22cC22c

Deutsche KL: 40 b-39/52 German KL: 40 b -39/52

1 219 693
B 64939 VI a/40 b
27. November 1961
23.Juni 1966
1,219,693
B 64939 VI a / 40 b
November 27, 1961
June 23, 1966

Die Erfindung bezieht sich auf die Verwendung einer Metallpulvermischung auf Schnelldrehstahlbasis als Werkstoff für auf pulvermetallurgischem Wege hergestellte Schneidwerkzeuge.The invention relates to the use of a high-speed steel-based metal powder mixture as a material for cutting tools manufactured by powder metallurgy.

Die Herstellung von Schneidwerkzeugen aus üblichen Schnelldrehstählen ist meistens mit hohen Ausschußzahlen an fehlerhaften Vorblöcken, einem umfangreichen und schwierigen verformungstechnischen Bearbeitungsaufwand zur Homogenisierung der Gußstruktur und mit Materialverlusten durch materialabtragende Herstellungsmethoden bei kompliziert gestalteten Schneidwerkzeugen verbunden.The production of cutting tools from common high-speed steels is mostly with high Reject numbers of defective blooms, an extensive and difficult deformation-technical Machining effort to homogenize the cast structure and with material losses Material-removing manufacturing methods associated with complicated cutting tools.

Bei Anwendung metallkeramischer Verfahren mit vorlegierten Pulvern für die Herstellung solcher Gegenstände kann der Metallverlust herabgesetzt werden, wenn es sich um Formen mit nur geringer Nachbearbeitung handelt. Wenn jedoch für das Pulver eine Zusammensetzung gewählt wird, die der eines herkömmlichen legierten Schnelldrehstahls entspricht, ist das auf pulvermetallurgischem Wege hergestellte Erzeugnis einem Schmiedeprodukt ähnlich. Das gesinterte Material ist aber durch völliges Fehlen von Karbidausscheidungen gekennzeichnet.When using metal-ceramic processes with pre-alloyed powders for the production of such Objects can be reduced if they are shapes with only lower levels of metal loss Post-processing is about. However, if a composition is chosen for the powder that corresponds to the corresponds to a conventional alloyed high-speed steel, it is produced by powder metallurgy Product similar to a forged product. The sintered material, however, is completely absent characterized by carbide precipitates.

Aus der britischen Patentschrift 778 268 ist ein Metallpulver für die Herstellung metallkeramischer Gegenstände bekannt, das aus einer Mischung eines Werkzeugstahlpulvers mit 20 bis 90 Volumprozent Titankarbidpulver und einer Eisenlegierung mit wenigstens 60% Fe als Rest besteht. Das Titankarbid kann teilweise ersetzt werden durch ein oder mehrere der folgenden Karbide: bis zu 35% Vanadinkarbid, bis zu 35% Zirkoniumkarbid, bis zu 20% Niobkarbid und bis zu 10% Tantalkarbid.British Patent 778 268 discloses a metal powder for the manufacture of metal-ceramic mixers Articles known that consist of a mixture of a tool steel powder with 20 to 90 percent by volume Titanium carbide powder and an iron alloy with at least 60% Fe as the remainder. The titanium carbide can be partially replaced by one or more of the following carbides: up to 35% vanadium carbide, up to 35% zirconium carbide, up to 20% niobium carbide and up to 10% tantalum carbide.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Metallpulvermischung auf Schnelldrehstahlbasis zu entwickeln, die eine wirtschaftliche Herstellung von Schneidwerkzeugen auf pulvermetallurgischem Wege ermöglicht.The invention is based on the object of a metal powder mixture based on high-speed steel develop the economical production of cutting tools by powder metallurgy enables.

Die Erfindung besteht somit in der Verwendung einer Metallpulvermischung, bestehend aus 0,1 bis 50 Gewichtsprozent eines oder mehrerer der pulverförmigen Karbide von Vanadin, Molybdän, Chrom und Titan, Rest pulverförmiger Schnelldrehstahl mit bis zu 2% Kohlenstoff, bis zu 5% Chrom, bis zu 10% Vanadin und bis zu 22% Wolfram, als Werkstoff für auf pulvermetallurgischem Wege hergestellte Schneidwerkzeuge.The invention thus consists in the use of a metal powder mixture consisting of 0.1 to 50 percent by weight of one or more of the powdered carbides of vanadium, molybdenum, chromium and titanium, the remainder being powdery high-speed steel with up to 2% carbon, up to 5% chromium, up to 10% vanadium and up to 22% tungsten, as a material for powder metallurgy Cutting tools.

Dabei kann der pulverförmige Schnelldrehstahl aus 0,76 bis 1,2% Kohlenstoff, 4 bis 4,75% Chrom, 1,4 bis 3,75% Vanadin, 6 bis 22% Wolfram, bis zu 5,5% Molybdän und bis zu 17% Kobalt bestehen und 70 bis 99^k der Mischung bilden, die als Werk-The powdery high-speed steel can consist of 0.76 to 1.2% carbon, 4 to 4.75% chromium, 1.4 to 3.75% vanadium, 6 to 22% tungsten, up to 5.5% molybdenum and up to 17% cobalt and form 70 to 99 ^ k of the mixture, which is

Verwendung einer Metallpulvermischung auf
Schnelldrehstahlbasis als Werkstoff für auf
pulvermetallurgischem Wege hergestellte
Schneidwerkzeuge
Use of a metal powder mixture
High-speed steel base as a material for on
manufactured by powder metallurgy
Cutting tools

Anmelder:Applicant:

The Birmingham Small Arms Company Limited, Small Heath, Birmingham (Großbritannien)The Birmingham Small Arms Company Limited, Small Heath, Birmingham (Great Britain)

Vertreter:Representative:

Dr.-Ing. A. van der Werth, Patentanwalt,Dr.-Ing. A. van der Werth, patent attorney,

Hamburg-Harburg 1, Wilstorfer Str. 32Hamburg-Harburg 1, Wilstorfer Str. 32

Als Erfinder benannt:Named as inventor:

John Francis Watkinson,John Francis Watkinson,

Raymond Leonard Sands,Raymond Leonard Sands,

Solihull, Warwickshire (Großbritannien)Solihull, Warwickshire (UK)

stoff für auf pulvermetallurgischem Wege hergestellte Schneidwerkzeuge verwendet wird.material is used for cutting tools manufactured by powder metallurgy.

Auch kann die erfindungsgemäß zu verwendende Metallpulvermischung zusätzlich bis zu 5% mindestens eines der Oxyde von Aluminium und' Titan in Pulverform enthalten.The metal powder mixture to be used according to the invention can also add up to at least 5% one of the oxides of aluminum and 'titanium contained in powder form.

Die Metallpulvermischung für den erfindungsgemäßen Verwendungszweck kann bis zu 10% eines Doppelkarbids von Eisen und Wolfram, extrahiert aus Schnelldrehstahl, in Pulverform enthalten.The metal powder mixture for use in the present invention can be up to 10% of one Double carbide of iron and tungsten, extracted from high-speed steel, contained in powder form.

Selbstverständlich können die erfindungsgemäßen Metallpulvermischungen auch noch weitere in solchen Mischungen übliche Bestandteile enthalten, z. B.Of course, the metal powder mixtures according to the invention can also contain other mixtures of these Mixtures contain common ingredients, e.g. B.

Kobalt, Bor, Borkarbid, Bornitrid, Niobkarbid, um die Eigenschaften der Endprodukte durch solche Zusätze in an sich bekannter Weise zu beeinflussen.Cobalt, boron, boron carbide, boron nitride, niobium carbide to enhance the properties of the end products through such To influence additives in a known manner.

Die Schnelldrehstahlpulverbasis kann auf beliebige Weise erhalten sein. Schnelldrehstähle mit einem Gehalt an Wolfram und/oder Molybdän, Chrom und Vanadin mit oder ohne Kobalt und/oder Bor haben sich jedoch als besonders geeignet herausgestellt, und zwar in Anteilen bis zu 22% Wolfram, bis zu 10% Molybdän, bis zu 5% Chrom, bis zu 10% Vanadin, bis zu 15% Kobalt, bis zu 3% Bor und bis zu 2% Kohlenstoff. Normalerweise ist eine Legie-The high speed steel powder base can be obtained in any way. High speed steels with one Contain tungsten and / or molybdenum, chromium and vanadium with or without cobalt and / or boron however, it has been found to be particularly suitable, namely in proportions of up to 22% tungsten, up to 10% molybdenum, up to 5% chromium, up to 10% vanadium, up to 15% cobalt, up to 3% boron and up 2% carbon. Usually an alloy

609 580/338609 580/338

rung mit mehr als etwa 5% Vanadin.und eine. Legierung mit mehr als etwa 0,5% Bor nicht schmiedbar. tion with more than about 5% vanadium. and one. alloy not malleable with more than about 0.5% boron.

Die erfindungsgemäß hergestellten Gegenstände zeichnen sich durch Warm- und Kalthärte, begrenztes Kornwachstum und insbesondere durch gute Kerbschlagzähigkeit aus. Die Kalthärte wird durch den Zusatz eines oder mehrerer Karbide von Vanadium, Molybdän, Chrom und Titan und/oder Borkarbid und/oder Bornitrid begünstigt.-Die Wärmhärte kann ebenfalls durch die Kalthärtezusätze und in bestimmten Fällen durch Aluminiumoxyd- und/ oder Titanoxydzusätze erhöht werden. Die Doppelkarbidzusätze bewirken eine Beschränkimg des" Kornwachstums. Auf die Zähigkeit des Materials wirken sich Titanzusätze von bis zu 5% günstig aus.The objects produced according to the invention are characterized by hot and cold hardness, limited Grain growth and especially good notched impact strength. The cold hardness is through the addition of one or more carbides of vanadium, Molybdenum, chromium and titanium and / or boron carbide and / or boron nitride favor the heat hardness can also be achieved by the cold hardening additives and in certain cases by aluminum oxide and / or titanium oxide additions are increased. The double carbide additives have the effect of restricting the " Grain growth. Titanium additives of up to 5% have a beneficial effect on the toughness of the material.

Das Schnelldrehstahlbasispulver. hat eine bei der Fertigung von Sintergegenständen übliche Größe.The high-speed steel base powder. has a size that is customary in the manufacture of sintered objects.

Die ■ Pülverzusätze besitzen vorzugsweise eine* Teilchengröße von 1 bis 10 Mikron.The powder additives preferably have a particle size from 1 to 10 microns.

Die Herstellung von Schneidwerkzeugen erfolgt in bekannter Weise durch sorgfältiges Vermischen des Basispulvers und der Zusätze sowie durch Pressen und Sintern dieser" Mischung zu der gewünschten Form.Cutting tools are manufactured in a known manner by carefully mixing the Base powder and the additives as well as by pressing and sintering this "mixture to the desired Shape.

Es können auch zunächst Barren hergestellt werden, die durch anschließendes Schmieden oder Pressen zu Schneidwerkzeugen weiterverarbeitet werden. Dabei bleiben die charakteristischen Eigenschaften des gesinterten Schnelldrehstahls, wie feine Korngröße und einheitliche Struktur, erhalten.Ingots can also be produced first by forging or pressing can be further processed into cutting tools. The characteristic properties remain of the sintered high-speed steel, such as fine grain size and uniform structure.

Schnelldrehstähle, die als Basispulver mit den genannten Zusätzen für die Herstellung von Gegenständen mit den verbesserten, vorstehend erwähnten Eigenschaften benutzt wurden, sind nachstehend zusammengefaßt. " : - 'High speed steels which have been used as base powder with the additives mentioned for the manufacture of articles with the improved properties mentioned above are summarized below. " : - '

AA. BB. CC. DD. EE. FF. o,Fo, F 0,820.82 1,21.2 0,840.84 0,820.82 0,760.76 4,754.75 5,05.0 4,54.5 4,54.5 4,75.4.75. 4,254.25 - 5,55.5 - - 1,61.6 1,7. .·.1.7. . ·. 3,753.75 1,41.4 1,61.6 1,41.4 18,518.5 22,022.0 13,513.5 6,06.0 20,020.0 18,018.0 5,75.7 17,017.0 - - 10,510.5 — -- - Restrest Restrest Restrest Restrest Restrest Restrest

Kohlenstoff carbon

Chrom '. Chrome '.

Molybdän molybdenum

Vanadin Vanadium

Wolfram tungsten

Kobalt cobalt

Eisen sowie Desoxydierungsmittel und Verunreinigungen Iron as well as deoxidizers and impurities

0,830.83

4,04.0

5,05.0

1,91.9

6,56.5

Restrest

Beispiel 1example 1

3535

Ein Schnelldrehstahlbasispulver mit 0,76% Kohlenstoff, 4,25% Chrom, 1,4% Vanadin und 18% Wolfram, (gemäß F in obiger Tabelle), das etwa 74% des. endgültigen Pulvers darstellt, enthält einen Zusatz von 10% Molybdänkarbid, 10% Titankarbid, 1% Aluminiumoxyd und 5% Doppelkarbide. A high-speed steel base powder with 0.76% carbon, 4.25% chromium, 1.4% vanadium and 18% Tungsten, (according to F in the table above), which represents about 74% of the final powder, contains one Addition of 10% molybdenum carbide, 10% titanium carbide, 1% aluminum oxide and 5% double carbides.

Beispiel 2Example 2

4545

Ein Schnelldrehstahlbasispulver mit 0,83% Kohlenstoff, 4% Chrom, 5% Molybdän, 1,9% Vanadin und 6,5% Wolfram (gemäß G in obiger Tabelle), das etwa 95% des endgültigen Pulvers darstellt, enthält einen Zusatz von 5 % Vanadinkarbid. -50A high-speed steel base powder with 0.83% carbon, 4% chromium, 5% molybdenum, 1.9% vanadium and 6.5% tungsten (according to G in the table above) which is about 95% of the final powder an addition of 5% vanadium carbide. -50

Beispiel 3Example 3

Ein Schnelldrehstahlpulver mit 0,76% Kohlenstoff, 4,25% Chrom, 1,4% Vanadin, 18% Wolfram (gemäß F in obiger Tabelle), das 99% des endgültigen Pulvers darstellt, enthält einen Zusatz von 1% -Titankarbid, welches die Kerbschlagfestigkeit verbessert.A high speed steel powder with 0.76% carbon, 4.25% chromium, 1.4% vanadium, 18% tungsten (according to F in the table above), which represents 99% of the final powder, contains an addition of 1% titanium carbide, which improves the notched impact strength.

Beispiel 4Example 4

Ein Schnelldrehstahlpulver mit 0,76% Kohlenstoff, 4,25% Chrom, 1,4% Vanadin, 18,0% Wolfram (gemäß F in obiger Tabelle), das 90% des endgültigen Pulvers darstellt, enthält einen Zusatz von 10% Niobkarbid, welches in starkem Maße die Schneidleistung bei hohen Geschwindigkeiten verbessert. A high speed steel powder with 0.76% carbon, 4.25% chromium, 1.4% vanadium, 18.0% Tungsten (according to F in the table above), which represents 90% of the final powder, contains an additive of 10% niobium carbide, which greatly improves cutting performance at high speeds.

Claims (8)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Verwendung einer Metallpulvermischung, bestehend aus 0,1 bis 50 Gewichtsprozent eines oder mehrerer der pulverförmigen Karbide von Vanadin, Molybdän, Chrom und Titan, Rest pulverförmiger Schnelldrehstahl mit bis zu 2% Kohlenstoff, bis zu 5% Chrom, bis zu 10% Vanadin und bis zu 22% Wolfram, als Werkstoff für auf pulvermetallurgischem Wege hergestellte Schneidwerkzeuge. 1. Use of a metal powder mixture consisting of 0.1 to 50 percent by weight of one or more of the powdery carbides of vanadium, molybdenum, chromium and titanium, the remainder being powdery High-speed steel with up to 2% carbon, up to 5% chromium, up to 10% vanadium and up to 22% tungsten, as a material for on cutting tools manufactured by powder metallurgy. 2. Verwendung einer Metallpulvermischung nach Anspruch 1, wobei der pulverförmige Schnelldrehstahl aus 0,76 bis 1,2% Kohlenstoff, 4 bis 4,75% Chrom, 1,4 bis 3,75% Vanadin, 6 bis 22% Wolfram, bis 5,5% Molybdän, bis zu 17% Kobalt besteht und 70 bis 99% der Mischung bildet, für den Zweck nach Anspruch 1.2. Use of a metal powder mixture according to claim 1, wherein the powdery High-speed steel made from 0.76 to 1.2% carbon, 4 to 4.75% chromium, 1.4 to 3.75% vanadium, 6 to 22% tungsten, up to 5.5% molybdenum, up to 17% cobalt and 70 to 99% of the Mixture forms for the purpose of claim 1. 3. Verwendung einer Metallpulvermischung nach den Ansprüchen 1 und 2, wobei die Metallpulvermischung zusätzlich bis zu 5 % mindestens eines der Oxyde von Aluminium und Titan in Pulverform enthält, für den Zweck nach Anspruch 1.3. Use of a metal powder mixture according to claims 1 and 2, wherein the metal powder mixture additionally contains up to 5% of at least one of the oxides of aluminum and titanium in powder form for the purpose according to claim 1. 4. Verwendung einer Metallpulvermischung nach den Ansprüchen 1 bis 3, wobei die Metallpulvermischung bis zu 10% eines Doppelkarbids von Eisen und Wolfram, extrahiert aus Schnelldrehstahl, in Pulverform enthält, für den Zweck nach Anspruch 1.4. Use of a metal powder mixture according to claims 1 to 3, wherein the metal powder mixture up to 10% of a double carbide of iron and tungsten, extracted from high-speed steel, in powder form for the purpose of claim 1. 5. Verwendung einer Metallpulvermischung nach den Ansprüchen 1 bis 4, bestehend aus 10,0% Molybdänkarbid, 10,0% Titankarbid, 1,0% Aluminiumoxyd Und 5,0% eines Doppel-5. Use of a metal powder mixture according to claims 1 to 4, consisting of 10.0% molybdenum carbide, 10.0% titanium carbide, 1.0% aluminum oxide and 5.0% of a double karbids von Eisen und Wolfram in Pulverform und 74°/o pulverförmigem Schnelldrehstahl mit 0,76% Kohlenstoff, 4,25 Vo Chrom, 1,4Vo Vanadin und 18,0Vo Wolfram, für den Zweck nach Anspruch 1.carbides of iron and tungsten in powder form and 74% powdery high-speed steel with 0.76% carbon, 4.25% chromium, 1.4% vanadium and 18.0% tungsten, for the purpose according to Claim 1. 6. Verwendung einer Metallpulvermischung nach den Ansprüchen 1 bis 4, bestehend aus 5% Vanadinkarbid in Pulverform und 95% pulverförmigem Schnelldrehstahl mit 0,83% Kohlenstoff, 4% Chrom, 5% Molybdän, 1,9% Vanadin und 6,5% Wolfram für den Zweck nach Anspruch 1.6. Use of a metal powder mixture according to claims 1 to 4, consisting of 5% vanadium carbide in powder form and 95% powdery high-speed steel with 0.83% Carbon, 4% chromium, 5% molybdenum, 1.9% vanadium and 6.5% tungsten for the purpose according to Claim 1. 7. Verwendung einer Metallpulvermischung nach den Ansprüchen 1 bis 5, bestehend aus 1% Titankarbid in Pulverform und 99% pulverförmigem Schnelldrehstahl mit der Zusammensetzung nach Anspruch 5, für den Zweck nach Anspruch 1.7. Use of a metal powder mixture according to claims 1 to 5, consisting of 1% titanium carbide powder and 99% powder high speed steel with the composition according to claim 5, for the purpose according to claim 1. 8. Verwendung einer Metallpulvermischung nach den Ansprüchen 1 bis 7, wobei diese Mischung noch weitere in solchen Mischungen übliche Bestandteile enthält, wie Kobalt, Bor, Borkarbid, Bornitrit, Niobkarbid.8. Use of a metal powder mixture according to claims 1 to 7, wherein this Mixture also contains other components common in such mixtures, such as cobalt, boron, Boron carbide, boron nitride, niobium carbide. In Betracht gezogene Druckschriften:
Britische Patentschrift Nr. 778 268;
F. Rapatz, »Die Edelstahle«, 1951, 2. Auflage, Springer-Verlag, Berlin, S. 566.
Considered publications:
British Patent No. 778,268;
F. Rapatz, "Die Edelstahle", 1951, 2nd edition, Springer-Verlag, Berlin, p. 566.
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