DE2508851A1 - Sintered hard metal alloy of iron, or iron-containing, boride - dispersed through metallic phase - Google Patents
Sintered hard metal alloy of iron, or iron-containing, boride - dispersed through metallic phaseInfo
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Abstract
Description
Sinterhartmetalllegierung aus eisenhaltigem Borid und Verfahren zu ihrer Herstellung Die Erfindung betrifft eine Sinterhartmetallegierung aus eisenhaltigem Borid, die überwiegend aus einer harten Phase besteht, die sich hauptsächlich aus Eisenborid oder einem eisenhaltigen Mehrfachborid zusammensetzt. Sintered carbide alloy made from ferrous boride and method too Their manufacture The invention relates to a sintered carbide alloy made of ferrous Boride, which consists predominantly of a hard phase, which is mainly composed of Composed of iron boride or an iron-containing multiple boride.
Für die Herstellung von metallischen, spanabhebenden Werkzeugen, Netallformen, Metallziehwerkzeugen und ähnlichem sind Schnellschneidstähle bekannt. Als Hartlegierungswerkstoff mit einer großeren Härte als Schnellschneidstähle sind Sintercarbidlegierungen bekannt, wie 7.B. Werkstoffe, die Wolfrämcarbid oder ein Wolframdoppelcarbid, Titan, Tantal, Niob usw. und Kobalt als metallischen Bindestoff enthalten.For the production of metal cutting tools, metal molds, High-speed cutting steels are known to metal drawing tools and the like. As a hard alloy material Sintered carbide alloys are known to be harder than high-speed steels, like 7.B. Materials containing tungsten carbide or a tungsten double carbide, titanium, tantalum, Contain niobium, etc. and cobalt as a metallic binder.
Da jedoch ein solches Sintercarbid als Hauptelement Wolfram entt, beträgt sein spezifisches Gewicht ungefähr 13 bis 15, und zudem ist der Rohstoff teuer. Weiterhin nehmen Wolfram-Vorräte ständig ab. Folglich sind Ersatzwerkstoffe von großer technischer Bedeutung.However, since such a cemented carbide contains tungsten as the main element, its specific gravity is approximately 13 to 15, and in addition the raw material is expensive. Furthermore, tungsten stocks are constantly decreasing. Hence are Substitute materials of great technical importance.
Werkstoffe~mit Eigenschaften, die zwischen den Eigenschaften von Schnellschneidstahl und Sintercarbid liegen, sind kaum bekannt, und Werkstoffe mit solchen spezifischen Eigenschaften sind vielseitig verwendbar.Materials ~ with properties that lie between the properties of high-speed steel and cemented carbide are hardly known, and materials with such specific Properties can be used in many ways.
Die Erfindung zielt darauf ab, die oben aufgezeigten SchWierigkeiten zu überwinden. Insbesondere befaßt sich die Erfindung mit einer Hartmetall-Legierung, die eine größere Härte als Schnellschneidstahl aufweist, beispielsweise eine Härte und Festigkeit, die denen von Sintercarbid entspricht. Die Hartmetallegierung gemäß der Erfindung weist ein geringes spezifisches Gewicht auf und kann mit geringen Herstellungskosten hergestellt werden, und weiterhin besteht nicht die Gefahr der Rohstoffknappheit. Weiterhin befaßt sich die Erfindung mit einem Verfahren zur Herstellung einer solchen Hartmetallegierung.The invention aims to solve the difficulties outlined above to overcome. In particular, the invention is concerned with a hard metal alloy, which has a greater hardness than high-speed steel, for example a hardness and strength equivalent to cemented carbide. The hard metal alloy according to the invention has a low specific weight and can with low Manufacturing costs are produced, and there is still no risk of Scarcity of raw materials. The invention also relates to a method of production such a hard metal alloy.
Die Erfindung beinhaltet einen Hartmetallwerkstoff, der als Ersatzwerkstoff für Scnellschneidstahl, Sintercarbid oder Werkzeugstahl bestimmt ist.The invention includes a hard metal material as a replacement material is intended for high-speed cutting steel, cemented carbide or tool steel.
Erfindungsgemäß zeichnet sich eine Sinterhartmetallegierung aus eisenhaltigem Borid durch ein Gefüge mit überwiegend harter Phase aus, die sich größtenteils aus Eisenborid oder einem eisenhaltigen Mehrfachborid zusammensetzt, wobei das Eisenborid teilweise durch ein nicht eisenhaltiges Borid oder Mehrfachborid ersetzt ist und mit einer metallischen Phase, die überwiegend wenigstens eines der Elemente Cu, Co, Ni, Fe, Cr, No, W, Ti, Zr, S;, V, Nb, Ta, Legierungen dieser Metalle und Legierungen mit überwiegendem Anteil dieser Metalle enthciI+e wobei der Borgehalt 3 bis 20 Gew.-% beträgt. Die metallische Phase enthält überwiegend wenigstens eines der Metalle Cu, Co, Nq F Fe, Metalle der Gruppen IV-a, V-a und VI-a des Periodischen Systems und Legierungen dieser Metalle. -Ein Verfahren zum Herstellen einer Sinterhartmetallegierung ist erfindungsgemäß so ausgebildet, daß ein Legierungspulver, bestehend aus einem Eisenborid oder einem eisenhaltigen Mehrfachborid, wobei teilweise Eisenborid durch.ein Borid mit wenigstens einem nicht eisenhaltigen Element mit einem Gehalt von ungefähr 1 Gew.-%, bezogen auf den Gesamtrohstoff, als Ausgangsmaterial ersetzt ist, und aus wenigstens einem Borid bildenden MetallDulver oder Legierungspulver mit einem höheren Schmelzpunkt als Eisenborid gemischt wird, daß die Mischung gepreßt und-der Grünpreßkörper durch Erhitzen Vakuum oder in einer atmosphäre aus reduzierendem Gas oder Edelgas gesintert wird, wobei sich ein Borid oder Mehrfachborid mit hohem Schmelzpunkt und großer Härte während der Sinterung und der gleichzeitigen Verdichtung auf 90 bis 100% der Gesamtdichte bildet, und wobei das Mischungsverhältnis der beiden Ausgangspulver so abgestimmt wird, daß der Borgehalt in der Legierung 3 bis 20 Gew.-% beträgt.According to the invention, a sintered carbide alloy is made of ferrous Boride is characterized by a structure with a predominantly hard phase, which is largely made up of Iron boride or an iron-containing multiple boride composed, the iron boride is partially replaced by a non-ferrous boride or multiple boride and with a metallic phase that predominantly contains at least one of the elements Cu, Co, Ni, Fe, Cr, No, W, Ti, Zr, S ;, V, Nb, Ta, alloys of these metals and alloys containing a predominant proportion of these metals, the boron content being 3 to 20% by weight amounts to. The metallic phase predominantly contains at least one of the metals Cu, Co, Nq F Fe, Metals of groups IV-a, V-a and VI-a of the periodic Systems and alloys of these metals. -A method of making a cemented carbide alloy is according to the invention designed so that an alloy powder consisting of a Iron boride or an iron-containing multiple boride, some of which are iron boride Boride with at least one non-ferrous element at a content of approximately 1% by weight, based on the total raw material, is replaced as starting material, and of at least one boride-forming metal powder or alloy powder with a higher melting point than iron boride is mixed that the mixture is pressed and-der Green compacts by heating vacuum or in a reducing atmosphere Gas or noble gas is sintered, being a boride or multiple boride with high Melting point and great hardness during sintering and simultaneous compression to 90 to 100% of the total density, and the mixing ratio of the two The starting powder is adjusted so that the boron content in the alloy is 3 to 20% by weight amounts to.
Weitere Merkmale der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben.Further features of the invention are specified in the subclaims.
Die erfindungsgemäße Sinterhartmetallegierung weist eine höhere Härte als Schnellschneidstahl auf, und die Härte und Festigkeit sind mit jenen des Sintercarbids vergleichbar. Die erfindungsgemäße Sinterhartmetallegierung besitzt vorzugsweise eine ausreichende Korrosionsbeständigkeit bei Raumtemperatur, eine hohe Oxydationsbeständigkeit bei hohen Temperaturen, eine große Härte und eine hohe Festigkeit. Die Sinterhartmetallegierung gemäß der Erfindung weist den Vorteil auf, daß sie billiger herzustellen und leichter als Sintercarbid ist. Die erfindungsgemäße Sinterhartmetallegierung bildet einen hochfesten Werkstoff mit großer Härte, der als Ersatzwerkstoff für Sintercarbid und Schnellschtieidstahl verwendbar ist.The cemented carbide alloy according to the invention has a higher hardness than high-speed steel, and the hardness and strength are with those of cemented carbide comparable. The cemented carbide alloy according to the invention preferably has adequate corrosion resistance at room temperature, high resistance to oxidation at high temperatures, great hardness and high strength. The cemented carbide alloy according to the invention has the advantage that it is cheaper to manufacture and easier to manufacture than cemented carbide. The cemented carbide alloy according to the invention forms a high-strength material with great hardness, which is used as a substitute for cemented carbide and high-speed cut steel can be used.
Nachstehend wird die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung an Ausführungsbeispielen naher erläutert.The invention is described below with reference to the accompanying drawing Embodiments explained in more detail.
Die einige Figur zeigt ein Diagramm, das den Zusammenhang zwischen dem Chromgehalt und der Gewichtszunahme bei der Oxydation einer Eisen-8o/o, Bor-Chromlegierung zeigt.The some figure shows a diagram showing the relationship between the chromium content and the increase in weight during the oxidation of an iron-8o / o, boron-chromium alloy shows.
Die erfindungsgemäße Hartmetallegierung weist ein Gefüge auf, das überwiegend aus einer harten Phase, die sich aus einem eisenhaltigen Borid oder Mehrfachborid zusammensetzt,und einer Metall- oder Legierungsphase besteht. Die harte Phase besteht aus Eisenborid oder einem eisenhaltigen Mehrfachborid, wobei ein Teil des Eisenborids durch ein oder mehrere nicht-eisenhaltige Boride und nicht-eisenhaltige Mehrfachboride ersetzt ist.The hard metal alloy according to the invention has a structure that predominantly from a hard phase, which consists of a ferrous boride or Composed multiple boride, and a metal or alloy phase consists. the hard phase consists of iron boride or an iron-containing multiple boride, where part of the iron boride by one or more non-ferrous borides and non-ferrous ones Multiple boride is replaced.
Bor stellt einen Hauptbestandteil der Sinterhartmetallegierung gemäß der Erfindung dar, das eine harte Phase als Borid bildet, und das Bor verleiht der Legierung die Härte. Der Borgehalt in der Sinterhartmetallegierung gemäß der Erfindung beträgt 3 bis 20 Gew.-o/o, vorzugsweise 5 bis 15 Gew.-%. Wenn der Borgehalt geringer als 3 Gew.- ist, ist die Härte der Sinterharzmetalllegierung nicht ausreichend.Boron is a main component of the cemented carbide alloy according to FIG of the invention, which forms a hard phase as boride, and the boron imparts the Alloy the hardness. The boron content in the cemented carbide alloy according to the invention is 3 to 20% by weight, preferably 5 to 15% by weight. When the boron content is lower than 3% by weight, the hardness of the sintered resin metal alloy is insufficient.
Der untere Grenzwert für den Borgehalt beträgt folglich 3 Gew.-%, vorzugsweise 5 Gew.-o/o. Wenn im Gegensatz dazu der Borgehalt zu hoch ist, ist die Dichte der Sinterlegierung gering, wodurch sich eine Reduzierung der Scherbruchfestigkeit ergibt, und gleichzeitig kann nur schwerlich eine ausreichende Zähigkeit erzielt werden. Erfindungsgemäß beträgt der obere Grenzwert des Borgehalts 20 Gew.-%, vorzugsweise 15 Gew.-%.The lower limit for the boron content is therefore 3% by weight, preferably 5% by weight. Conversely, if the boron content is too high, that is The density of the sintered alloy is low, resulting in a reduction in the shear strength and at the same time it is difficult to obtain sufficient toughness will. According to the invention, the upper limit of the boron content is 20% by weight, preferably 15% by weight.
Der Eisengehalt eines Legierungspulvers, das eine boridbildende harte Phase aufweist, beträgt 20 bis 96 Gew.-%, vorzugsweise 30 bis 95 Gew.-%, bezogen auf die gesamte Sinterlegierung.The iron content of an alloy powder that is a boride-forming hard one Has phase is 20 to 96 wt .-%, preferably 30 to 95 wt .-%, based on the entire sintered alloy.
Eisen ist ein iatiptbestandteil der Sinterlegierung gemaß der Erfindung, der die nachstehenden, bevorzugten Eigenschaften aufweist: Einen Sinterkörper aus eisenhaltigem Borid weist eine große Härte und Zähigkeit auf. Wenn z.B. Elemente, wie Cr, No, W, Ti, Zr, V, Ni und Co in entsprechenden Mengen zugesetzt werden, läßt sich eine hohe Korrosionsbeständigkeit, hohe Wärmebeständigkeit und hohe Oxydationsbeständigkeit erzielen, die mit jenen des rostfreien Stahls oder hitzebeständigen Stahles vergleichbar sind. Dabei ist die Härte verbessert, und diese hohe Härte und Festigkeit können selbst bei hohen Temperaturen beibehalten werden. Pulver, das aus Borid mit Eisen als Hauptbestandteil besteht, kann industriell leicht hergestellt werden.Iron is a component of the sintered alloy according to the invention, which has the following preferred properties: A sintered body ferrous boride has great hardness and toughness. For example, if elements, such as Cr, No, W, Ti, Zr, V, Ni and Co can be added in appropriate amounts high corrosion resistance, high heat resistance and high oxidation resistance achieve comparable to those of stainless steel or heat-resistant steel are. The hardness is improved, and this high hardness and strength can be achieved can be maintained even at high temperatures. Powder made from boride with iron as the main component can be easily produced industrially.
Die Eisenvorräte sind groß und die Kosten relativ niedrig.The iron supplies are large and the costs are relatively low.
Während des Sintervorgangs wandern Teile von B oder Fe in die Metallphase. Aus diesem Grunde ist der Eisengehalt bei dem eingangs aufgeführten Ausgangspulver auf die gesamte Sinterlegierung bezogen.During the sintering process, parts of B or Fe migrate into the metal phase. For this reason, the iron content of the starting powder listed at the beginning is the same based on the entire sintered alloy.
Das eisenhaltige Mehrfachborid, das die harte Phase bildet, enthält zusätzlich zu Bor und Eisen ein oder mehrere Borid bildende Elemente, wie Cr, Mo, W, V, Nb, Ta, Ti, Zr, Hf, Mn, Co, Ni und Si. Ihre Boride oder Mehrfachboride mit Eisen verleihen der Legierung eine große Härte, und Al, Si, C, N und ähnliche Elemente sind in geringen Mengen als Verunreinigungen in dem Rohmaterial enthalten. Die Mehrfachborid bildenden Elemente Cr, Mo, Ti, Zr und weitere bewirken nicht nur eine Erhöhung des Schmelzpunktes und der Härte des Borids, sondern bewirken auch eine hohe Korrosionsbeständigkeit bei Raumtemperatur sowie eine hohe Oxydationsbeständigkeit bei hohen Temperaturen. Insbesondere tritt in der Sinterlegierung vorzugsweise Cr auf, was der Sinterlegierung eine ausreichende Korrosionsbeständigkeit und Oxydationsbeständigkeit verleiht. Ni und Co bewirken eine Zunahme der Korrosionsbeständigkeit und der Oxydationsbeständigkeit.The iron-containing multiple boride that forms the hard phase contains in addition to boron and iron, one or more boride-forming elements, such as Cr, Mo, W, V, Nb, Ta, Ti, Zr, Hf, Mn, Co, Ni and Si. Your borides or multiple borides with Iron gives the alloy great hardness, and Al, Si, C, N and the like elements are contained in small amounts as impurities in the raw material. The multiple boride forming elements Cr, Mo, Ti, Zr and others not only cause an increase in the Melting point and the hardness of the boride, but also cause high corrosion resistance at room temperature and high resistance to oxidation at high temperatures. In particular, Cr, which is the sintered alloy, preferably occurs in the sintered alloy gives sufficient resistance to corrosion and oxidation. Ni and Co cause an increase in corrosion resistance and oxidation resistance.
Der Bestandteil von Cr, Mo, W, V, Nb, Ta, Ti, Zr und H* bewirken eine Zunahme der Härte bei flawtemperatur und ermöglichen eine gleichbleibende Härte und E'estigkeit bei hohen Temperaturen. Wenn die Sinterlegierung zur Herstcllung von spanabhebenden Werkzeugen für Metalle und Metallformen zur Warmumformung von Metallen bestimmt ist, d.h. eine Sinterlegierung, die bei hoher Temperatur eine große Härte und hohe Festigkeit aufweist, benötigt wird, werden entsprechende Mengen dieser metallischen Elemente, wie z*B. Mo, Cr und W, zugesetzt. Der Gehalt jedes dieser Elemente liegt innerhalb eines Bereiches von 1 bis 50 Gew.-°%O, bezogen auf die Sinterlegierung.The constituents of Cr, Mo, W, V, Nb, Ta, Ti, Zr and H * cause one Increase in hardness at flaw temperature and enable constant hardness and strength at high temperatures. When the sintered alloy to manufacture of cutting tools for metals and metal molds for hot forming of Metals, i.e. a sintered alloy which, at high temperature, has a having great hardness and high strength, appropriate amounts are required these metallic elements, such as z * B. Mo, Cr and W added. The salary each of these elements is within a range of 1 to 50% by weight, based on the sintered alloy.
Bei der Sinterlegierung gemäß der Erfindung wird die Metallphase durch wenigstens eines der Elemente Cu, Ni, Co, Fe, Cr, Mo, W, Ti, Zr, V, Nb, Ta, Hf, Legierungen dieser Metalle und Legierungen, die überwiegend aus diesen Metallen bestehen, gebildet.In the sintered alloy according to the invention, the metal phase is through at least one of the elements Cu, Ni, Co, Fe, Cr, Mo, W, Ti, Zr, V, Nb, Ta, Hf, Alloys of these metals and alloys consisting predominantly of these metals exist, formed.
Diese Metallphase wirkt vermutlich als Bindung. Unter diesen Metallen, die die metallische Legierungs- oder Metallphase bilden, weist Cu oder eine Cu-Legierung einen relativ geringen Schmelzpunkt auf, und folglich bildet sich kaum Borid mit Cu.This metal phase presumably acts as a bond. Among these metals which form the metallic alloy or metal phase comprises Cu or a Cu alloy has a relatively low melting point, and consequently boride hardly forms with it Cu.
Cu oder eine Cu-Legierung ist bei einer Sintertemperatur schmelzbar und bildet eine flüssige Phase, die eine Zunahme der Dichte der Sinterlegierung bewirkt. Der Cu-Gehalt liegt ungefähr in einem Bereich von 2 bis 30 Gew.-%.Cu or a Cu alloy is meltable at a sintering temperature and forms a liquid phase, which increases the density of the sintered alloy causes. The Cu content is approximately in a range from 2 to 30% by weight.
Die die Metallphase bildenden Elemente aus Cu, Co, Fe und Ni weisen einen höheren Schmelzpunkt als Eisenborid auf. Bei höherer Sinterungstemperatur bilden diese folglich eine eutektische Liquidphase mit Eisenborid, und demzufolge kann eine Liquidphasen-Sinterung erfolgen. Ein so hergestellter Sinterkörper weist kaum Poren auf, und es läßt sich ungefähr die Gesamtdichte von 100% erzielen, so daß der Sinterkörper dicht gepackt und gepreßt ist. Die Schrumpfung bei der Liquidphasen- Sinterung beträgt ungefähr 10 bis 25, und eine gleichmäßige Schrumpfung kann ohne Formänderung des Preßkörpers durch Regelung der Sintertemperatur und der Metallgehalte erzielt werden. Beispielsweise weist ein Zylinder nach der Sinterung einen Außendurchmesser von 80 mm, einen Innendurclunesser von 60 mm und eine Höhe von 40 mm auf, wobei bei der Sinterung eine gleichmäßige Schrumpfung ohne Beeinträchtigung der Kreisförmigkeit des Körpers auftritt. Es kann somit ein gesinterter Zylinder mit einer ungefähren Gesamtdichte von 100% hergestellt werden.The elements of Cu, Co, Fe and Ni that make up the metal phase have has a higher melting point than iron boride. At higher sintering temperatures consequently they form a eutectic liquid phase with iron boride, and consequently a liquid phase sintering can take place. A sintered body produced in this way has hardly any pores, and approximately the total density of 100% can be achieved, see above that the sintered body is tightly packed and pressed. The shrinkage in the liquid phase Sintering is about 10 to 25, and shrinkage can be uniform without changing shape of the compact achieved by regulating the sintering temperature and the metal content will. For example, a cylinder has an outside diameter after sintering of 80 mm, an inner diameter of 60 mm and a height of 40 mm, whereby a uniform shrinkage during sintering without impairing the circularity of the body occurs. It can thus be a sintered cylinder with an approximate Total density of 100% can be produced.
Eisen-Borlegierungen sowie Eisen selbst sind nur wenig korrosions- und rostbeständig. Eine Eisen-8°O Borlegierung ist unter Einfluß von Wasser beispielsweise restlos verrostet. Im Gegensatz dazu rostet eine Eisen-8Sb Bor-13% Chromlegierung kaum.Iron-boron alloys and iron itself are only slightly corrosive and rustproof. An iron-8 ° O boron alloy is under the influence of water, for example completely rusted. In contrast, an iron-8Sb boron-13% chromium alloy rusts barely.
Ferner sind bei Eisen-Borlegierungen die Oxydationsbeständigkeit bei hohen Temperaturen und ihre Härte und Festigkeit bei solchen Temperaturen gering. Um die Korrosionsbeständigkeit, die Rostbeständigkeit und Oxydationsbeständigkeit zu erhöhen, ist es erforderlich, Cr, No, Ti, Zr und ähnliches in die harte Boridphase oder die metallische Phase oder in beide zuzugeben.Furthermore, the oxidation resistance of iron-boron alloys is high temperatures and their hardness and strength at such temperatures are low. About the corrosion resistance, rust resistance and oxidation resistance to increase, it is necessary to put Cr, No, Ti, Zr and the like in the hard boride phase or to add the metallic phase or both.
Insbesondere ist Chrom ein Hauptelement, das diese Eigenschaften verbessert, und Chrom wird in einer Menge von 5 bis 50 Gew.-%, bezogen auf die Sinterlegierung, zugesetzt.In particular, chromium is a major element that improves these properties, and chromium is used in an amount of 5 to 50% by weight, based on the sintered alloy, added.
In der einzigen Figur ist der Zusammenhang zwischen dem Chromgehalt und der Gewichtszunahme bei der Oxydation bei einer Eisen-8% Bor-Chromlegierung aufgezeigt, die in Luft 1 Std. lang bei 7000C erwärmt wurde. Wie der Figur zu entnehmen ist, nimmt mit zunehmendem Cr-Gehalt die Gewichtszunahme bei der Oxydation ab, und wenn der Chromgehalt ungefähr 17 Gew.-% oder mehr beträgt, ist die Gewichtszunahme bei der Oxydation nahezu Null.The only figure shows the relationship between the chromium content and the weight gain upon oxidation for an iron-8% boron-chromium alloy shown, which was heated in air for 1 hour at 7000C. As can be seen from the figure , the increase in the weight of the oxidation decreases as the Cr content increases, and when the chromium content is about 17% by weight or more, the weight increase is almost zero in the case of oxidation.
Nickel und Kobalt spielen bei der Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit und der Oxydationsbeständigkeit eine untergeordnete Rolle. Der Gehalt diser Metalle liegt innerhalb eines Bereiches von 1 bis 50 Gew.-, bezogen auf die Sinterlegierung.Nickel and cobalt play in improving corrosion resistance and the resistance to oxidation is a subordinate one Role. Of the The content of these metals is within a range from 1 to 50% by weight, based on on the sintered alloy.
Elemente, wie Cr, Mo, W, V, Nb, Ta, Ti, Zr und Hf bewirken eine Zunahme der Härte bei Raumtemperatur und eine Zunahme der Härte und Festigkeit bei hoher Temperatur. Wenn beispielsweise ein Sinterkörper bei hohen Temperaturen eine hohe Härte und Festigkeit aufweisen soll, beispielsweise bei einem spanabhebenden Werkzeug bzw. einem Schneidwerkzeug für Metalle und bei Metallformen für Umformvorgänge bei hohen Temperaturen müssen diese Metallelemente in die harte Phase oder die Metallphase oder in beiden Phasen zugesetzt werden. Der Gehalt jedes dieser Elemente liegt innerhalb eines Bereiches von 1 bis 50 Gew.-%, bezogen auf die Sinterlegierung.Elements such as Cr, Mo, W, V, Nb, Ta, Ti, Zr and Hf cause an increase the hardness at room temperature and an increase in hardness and strength at high Temperature. For example, if a sintered body has a high temperature at high temperatures Should have hardness and strength, for example in a cutting tool or a cutting tool for metals and metal molds for forming processes These metal elements must be in the hard phase or the metal phase at high temperatures or added in both phases. The content of each of these elements is within a range from 1 to 50% by weight, based on the sintered alloy.
Legierungen des Eisen-Borsystems können erschmolzen und vergossen werden, jedoch sind die Fließfähigkeit und die Vergießbarkeit sehr gering. Aus diesem Grunde bilden sich Blasen oder Hohlräume, so daß beim Gießen Risse auftreten. Da die Gußlegierung eine geringe Festigkeit aufweist und spröde ist, kann sie keinem Warm- oder Kaltumformen unterworfen werden. Da weiterhin die Gußlegierung eine zu hohe Härte aufweist, ist die Bearbeitung einer solchen Gußlegierung sehr schwierig. Aus diesem Grunde ist eine solche Gußlegierung praktisch kaum verwendbar. Da hingegen bei der vorliegenden Erfindung aufgrund der Pulvermetallurgie eine Liquidphasen-Sinterung erfolgt, kann eine Sinterlegierung des Eisen-Borsystems erzielt werden, die eine harte Phase und eine Metallphase aufweist, die insbesondere kaum Poren enthält und so dicht gepackt ist, daß sich nahezu die Gesamtdichte von 1000/0 ergibt, wobei eine ausreichende Festigkeit gewährleistet ist. Aus diesem Grunde kann erfindungsgemäß ein Gegenstand aus einer Sinterlegierung des Eisen-Borsystems hergestellt werden, dessen Endgestalt die exakten entsprechenden Abmessungen aufweist, ohne daß eine zusätzliche Bearbeitung erfolgen muß, und das nach der Erfindung hergestellte Erzeugnis ist vielseitig verwendbar. Falls die Form eines Gegenstandes kompliziert ist und eine Bearbeitung erforderlich wird, wird diese am Rohmaterial des Grünpreßkörpers oder nach dem Vorsintern bei einer geringen Temperatur durchgeführt, und daraufhin wird der Körper zum Enderzeugnis gesintert.Alloys of the iron-boron system can be melted and cast however, the flowability and pourability are very poor. For this Basically, bubbles or cavities form, so that cracks appear during casting. There the cast alloy has a low strength and is brittle, it cannot do any Be subjected to hot or cold forming. Since the cast alloy continues to be one too has high hardness, machining such a cast alloy is very difficult. For this reason, such a cast alloy can hardly be used in practice. On the other hand liquid phase sintering in the present invention due to powder metallurgy takes place, a sintered alloy of the iron-boron system can be achieved, the one hard phase and a metal phase, which in particular contains hardly any pores and is so densely packed that almost the total density of 1000/0 results, where sufficient strength is guaranteed. For this reason, according to the invention an object is made from a sintered alloy of the iron-boron system, whose final shape has the exact corresponding dimensions without a additional processing must be carried out, and the product manufactured according to the invention is versatile. If the shape of an object is complicated and a Machining is required, this is done on the raw material of the green compact or carried out after pre-sintering at a low temperature, and then is the body sintered into the final product.
Bei der Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung treten nahezu keine Nachteile auf.When carrying out the method according to the invention almost occur no disadvantages.
Die Sinterhartmetallegierung gemäß der Erfindung wird dadurch hergestellt, daß ein eiseiihaltiges Borid mit einem Metall oder einem Metallegierungspulver gemischt wird, daß die Pulvermischung preßgeformt und der Grünpreßkörper gesintert wird.The cemented carbide alloy according to the invention is produced by that a Eiseiihaltiges boride mixed with a metal or a metal alloy powder is that the powder mixture is compression molded and the green compact is sintered.
Es bildet sich hierbei eine Liquidphase in der Metallphase oder zwischen dem Borid und dem Metall beim Sintern, so daß eine dichte Sinterlegierung erhalten wird. In der Metallphase befindet sich eine geringe Menge an Bor. Wenn die Metallkomponente in das Legierungspulver, das die harte Phase bildet, anfangs in einer Menge zugegeben wird, die größer als der Metallgehalt in dem Borid ist, die die harte Phase der Endlegierung bildet, kann das Ausgangspulver direkt gesintert werden, ohne daß eine zusätzliche Beimengung eines Metallpulvers, das die Metallphase bildet, nötig ist.A liquid phase forms in the metal phase or between the boride and the metal during sintering, so that a dense sintered alloy is obtained will. There is a small amount of boron in the metal phase. If the metal component in the alloy powder constituting the hard phase, initially added in an amount which is greater than the metal content in the boride which is the hard phase of the Forms final alloy, the starting powder can be sintered directly without a additional admixture of a metal powder, which forms the metal phase, is necessary.
Vorteilhafterweise kann das Boridpulver, das die harte Phase der Sinterharzmetallegierung bildet, nach dem sogenannten Wasser-Zerstäubungs- oder Gas-Zerstäubungsverfahren hergestellt werden, bei dem eine schmelzflüssige Legierung, die Eisen, Ferrobor und entsprechend weitere Zusatzelemente enthält, aus kleinen Öffnungen austritt und bei dem der schmale Strom der schmelzflüssigen Legierung unter einem Wasserstrahl mit hohem Druck oder Argon unter hohem Druck oder Stickstoffgas, das aus Düsen austritt, zerstäubt wird. Ferner kann eine solche Hartmetallsinterlegierung auch erschmolzen werden, die Schmelze anschließend zur Bildung eines Boridlegierungs-Gußblocks verfestigt werden, und schließlich wird der Gußblock mechanisch pulverisiert. Dann muß das Ferroborpulver mit Pulver eines Borids oder anderer Elemente gemischt werden. Ferner kann das Boridpulver als Ausgangsmaterial dadurch hergestellt werden, daß CaO Bz03 5H20 oder Bortrioxid (B203) mit Eisen oder Eisenoxid und einem Borid bildenden Element außer Eisen gemischt wird, und daß diese Mischung einer Kohlenstoffreduktion oder thermischen Reduktion unter Verwendung von Aluminium und Magnesium unterworfen wird.Advantageously, the boride powder, which is the hard phase of the sintered resin metal alloy forms, according to the so-called water atomization or gas atomization process Manufactured using a molten alloy containing iron, ferroboron and accordingly contains further additional elements, emerges from small openings and in which the narrow stream of molten alloy under a jet of water high pressure or high pressure argon or nitrogen gas leaking from nozzles, is atomized. Furthermore, such a hard metal sintered alloy can also be melted are then solidified to form a boride alloy ingot will, and finally the ingot is mechanically pulverized. Then the ferroboron powder must be mixed with powder of a boride or other elements. Furthermore, the boride powder be prepared as a starting material that CaO Bz03 5H20 or boron trioxide (B203) mixed with iron or iron oxide and a boride-forming element other than iron and that this mixture is a carbon reduction or thermal reduction using aluminum and magnesium.
Ein Metallpulver, das eine Metallphase bildet, wird mit der so hergestellten Hartmetallegierung eines eisenhaltigen Borids gemischt, und die Mischung wird in einen grünen Preßkörper in eine entsprechende Form mit Hilfe von Pressen oder isostatischem Kaltpressen umgeformt. Daraufhin wird der Grünpreßkörper im Vakuum oder in einer Atmosphäre eines reduzierenden oder inerten Gases, wie z.B. Wasserstoffgas, Argon- oder Stickstoffgas erfärmtt so daß sich in dem Preßkörper teilweise eine lokale Liquidphase bildet, wobei die Dichte des Sinterkörpers ungefähr auf die Gesamtdichte von 100% zunimmt. Werden jedoch eisenhaltige Mehrfachboridpulver, die eine relativ große Menge eines Borids mit hohem Schmelzpunkt enthalten, wie z.B.A metal powder, which forms a metal phase, is produced with the Hard metal alloy of ferrous boride mixed, and the mixture is turned into a green compact into a corresponding shape by means of pressing or isostatic Cold pressing formed. Thereupon the green compact in a vacuum or in a Atmosphere of a reducing or inert gas, such as hydrogen gas, argon or nitrogen gas heated so that in the pressed body partially a local Liquid phase forms, the density of the sintered body being approximately equal to the total density increases by 100%. However, iron-containing multiple boride powders, which are a relatively contain a large amount of a high melting point boride, e.g.
TiB2 (Schmelzpunkt zwischen 2800 und 30000C), WB (Schmelzpunkt zwischen 2400 und 28000C), NbB2 (Schmelzpunkt bei 30000C), ZrB2 (Schmelzpunkt bei 2990 bis 3090°C) und MoB2 (Schmelzpunkt bei 21O00C), verwendet, muß die Schmelztemperatur entsprechend erhöht werden, wenn das Zerstäubungsverfahren, bei dem das Rohmaterial zu Beginn erschmolzen und das schmelzflüssige Material unter einem Wasserstrahl oder Gasstrahl zerstäubt wird, angewandt wird. Hierbei treten jedoch Schwierigkeiten bei der Pulverherstellung nach dem Zerstäubungsverfahren auf. Zur Überwindung dieser Nachteile kann ein sogenanntes Gas-Borverfahren angewandt werden, jedoch ist die industrielle Durchführung dieses Verfahrens mit Schwierigkeiten verbunden. In diesem Zusammenhang konnte festgestellt werden, daß ein gesinterter Preßkörper mit einer höheren Härte und einer höheren Festigkeit dadurch erzielt werden kann, daß ein Pulver eines boridbildenden Metalls oder Legierung mit hohem Schmelzpunkt einem Eisenboridpulver oder einem eisenhaltigen Mehrfachborid mit einem niedrigen Schmelzpunkt beigement wird, wobei dieser Vorgang relativ einfach ausgeführt werden kann, daß die Mischung formgepreßt und der Preßkörper gesintert werden, wobei bei der Sinterung ein Borid mit einem hohen Schmelzpunkt durch die Reaktion von Eisenborid mit einem boridbildenden Element mit einem hohen Schmelzpumkt gebildet wird, wobei gleichzeitig eine Liquidphase auftritt, und wobei das Mischungsverhältnis der beiden Pulver so bemessen ist, daß eine für eine metallische Bindungsphase ausreichende Menge in dem Gefüge zurück bleibt.TiB2 (melting point between 2800 and 30000C), WB (melting point between 2400 and 28000C), NbB2 (melting point at 30000C), ZrB2 (melting point at 2990 to 3090 ° C) and MoB2 (melting point at 21O00C), must be the melting temperature be increased accordingly when the atomization process in which the raw material at the beginning melted and the molten material under a jet of water or gas jet is atomized, is applied. However, difficulties arise here in powder production by the atomization process. To overcome this Disadvantages can be used a so-called gas-boron process, however industrial implementation of this process associated with difficulties. In this Connection could be determined that a sintered compact with a higher hardness and higher strength can be achieved thereby may be a powder of a boride-forming metal or alloy with a high melting point an iron boride powder or an iron-containing multiple boride with a low Melting point is attached, this process can be carried out relatively easily can be that the mixture is compression molded and the compact is sintered, with sintering a boride with a high melting point by the reaction of iron boride is formed with a boride-forming element having a high melting pumice, wherein at the same time a liquid phase occurs, and the mixing ratio of the two Powder is dimensioned so that one is sufficient for a metallic bond phase Amount remains in the structure.
Ferner kann der so hergestellte Sinterkörper, der ein hochsdimelzendes Borid enthält, fein gemahlen werden, anschliessend wird ein Pulver eines eine Metallphase bildenden Metalls oder einer Legierung dem zuerst hergestellten Pulver beige-.mengt,dann wird die Mischung formgepreßt,und der Formkörper wird schließlich gesintert, so daß sich eine Sinterharzmetalllegierung ergibt.Furthermore, the sintered body produced in this way, which is a high-dimelative Contains boride, finely ground, then a powder of a metal phase forming metal or an alloy is added to the powder produced first, then the mixture is compression molded and the molding is finally sintered, so that a sintered resin metal alloy results.
Die Teilchengröße des Ausgangspulvers hat einen Einfluß auf die Festigkeit der Sinterlegierung. Wenn beispielsweise die Teilchengröße des Pulvers groß ist, nimmt die Dichte bei der Sinterung ab und die Festigkeit sinkt ebenfalls (Scherbruchfestigkeit). Vorzugsweise wird deshalb ein Boridpulver, das eine harte Phase bildet, mit einem Metall oder einem Legierungspulver, das eine Metallphase bildet, beispielsweise mit einer Kugelmühle oder einer Vibrationskugelmuhle, gemischt, und die Mischung wird gemahlen oder in feine Teilchen pulverisiert. Dadurch nimmt die Teilchengröße des Pulvers unterhalb 43 ijm (325 mesh) ab, und vorzugsweise ist die Teilchengröße geringer als 20 Fm.The particle size of the starting powder has an influence on the strength the sintered alloy. For example, if the particle size of the powder is large, the density decreases during sintering and the strength also decreases (shear strength). Preferably, therefore, a boride powder that forms a hard phase with a Metal or an alloy powder that forms a metal phase, for example with a ball mill or a vibrating ball mill, mixed, and the mixture is ground or pulverized into fine particles. This increases the particle size of the powder is below 43 ijm (325 mesh), and preferably the particle size is less than 20 Fm.
Um eine ausreichende Scherbruchfestigkeit zu erzielen, muß unbedingt die Dichte des Sinterkörpers so erhöht werden, daß er nahezu die Gesamtdichte von 100% errreicht. Bei der Sinterhartmetallegierung gemäß der Erfindung kann die Festigkeit des Sinterkörpers ausreichend erhöht werden,da die Verdichtung sehr ein fach nahezu auf die Gesamtdichte von 100% bei der Sinterung in der Liquidphase, wie oben beschrieben, möglich ist.In order to achieve sufficient shear strength, it is essential the density of the sintered body can be increased so that it is almost the total density of 100% achieved. In the cemented carbide alloy according to the invention, the strength can of the sintered body can be increased sufficiently, since the compression is very simple almost to the total density of 100% during sintering in the liquid phase, as described above, is possible.
Bei der Sinrerhartmetallegierung gemäß der Erfindung wird die Dichte durch die Sinterung in der Liquidphase erhöht. Ferner kant ein Sinterkörper mit hoher Dichte nach dem isostatischen Warmpreßverfahren, dem Warmpreßverfahren oder nach dem Elektrosinterverfahren hergestellt werden, wobei diese Verfahren einzeln auftreten oder mit dem Sintervorgang in der Liquidphase kombiniert werden können.In the hard metal alloy according to the invention, the density becomes increased by sintering in the liquid phase. Furthermore, a sintered body is also edging high density by hot isostatic pressing, hot pressing or be produced by the electric sintering process, these processes individually occur or can be combined with the sintering process in the liquid phase.
Ein nach dem Verfahren gemäß der Erfindung hergestellter Sinterkörper weist eine Rockwell A-Härte von 82 bis 94 (dieser Wert entspricht einer Vickers-Härte von750 bis 2000) und eine Scherbruchfestigkeit von 50 bis 200 kg/m2, gemessen nach dem JIS H 5501-Verfahren mit einer Spitze aus einer Sintermetallegierung, auf.A sintered body produced by the method according to the invention has a Rockwell A hardness of 82 to 94 (this value corresponds to a Vickers hardness from 750 to 2000) and a shear strength of 50 to 200 kg / m2, measured according to the JIS H 5501 method with a tip made of a sintered metal alloy.
Die Sinterhartmetallegierung gemäß der Erfindung ist für die Verwendungsfälle bestimmt, bei denen bisher Schnellschneidstäbe oder Sintercarbidlegierungen genommen wurden.The cemented carbide alloy according to the invention is for the use cases determined, where previously high-speed cutting rods or cemented carbide alloys were taken became.
Insbesondere kann die Sinterhartmetallegierung gemäß der Erfindung zur Herstellung von Werkzeugen, Ziehformen oder Lochdornen, zum Ziehen, Abstrecken oder Gesenkschmieden von Metallen bestimmt sein, die unter Raumtemperatur oder hoher Temperatur eingesetzt werden, sowie für Metallformen für das Kalt- oder Warmumformen für Schneidwerkzeuge bzw. spanabhebende Werkzeuge und auch für warmfeste Legierungen, die hohen Temperaturen ausgesetzt sind, bestimmt sein. Weiterhin kann die erfindungsgemäße Sinterhartmetallegierung auch dort verwendet werden, wo eine hohe Rostbeständigkeit, hohe Oxydationsbeständigkeit, große Äharte und hohe Festigkeit erforderlich sind.In particular, the cemented carbide alloy according to the invention for the production of tools, drawing molds or piercing mandrels, for drawing, ironing or die forging of metals intended to be below room temperature or higher Temperature can be used, as well as for metal molds for cold or hot forming for cutting tools or cutting tools and also for heat-resistant alloys, exposed to high temperatures. Furthermore, the inventive Cemented carbide alloy can also be used where there is a high level of rust resistance, high resistance to oxidation, Great hardness and high strength are required.
Die Sinterhartmetallegierung gemäß der Erfindung ist auch für die Herstellung von Verbundmaterialien geeignet, wobei die Sinterhartmetallegierung auf ein anderes Netallsubstrat aufgetragen oder durch Aufsprühen auf ein anderes Metallsubstra-t aufgetragen wird.The cemented carbide alloy according to the invention is also suitable for Manufacture of composite materials suitable, the cemented carbide alloy applied to another metal substrate or by spraying onto another Metal substrate is applied.
Zur Erläuterung der Erfindung sind einige Ausführungsbeispiele beschrieben.Some exemplary embodiments are described to explain the invention.
Beispiel 1 Eine schmelzflüssige Legierung wurde durch Schmelzen von Eisen, Ferrobor und Ferrochrom als Ausgangsmaterialien mit einem Hochfrequenzinduktionsofen hergestellt und mit einem Wasserstrahl unter einem Wasserdruck von 70 kg/cm2 zerstäubt und pulverisiert, so daß sich ein Boridlegierungspulver mit einer Teilchengröße ergab, die geringer als 177 m (80 mesh) war und das 7,8 Gew.-°,b Bor, 11,7 Gew.-°/S Chrom und Rest Eisen und Verunreinigungen in geringen Mengen enthielt.Example 1 A molten alloy was made by melting Iron, ferroboron and ferrochrome as raw materials with a high frequency induction furnace produced and atomized with a water jet under a water pressure of 70 kg / cm2 and pulverized to form a boride alloy powder having a particle size which was less than 177 m (80 mesh) and which was 7.8 wt. °, b boron, 11.7 wt. ° / S Chromium and the remainder iron and impurities contained in small amounts.
Dieses Pulver wurde mit Cr-Pulver, Ni-Pulver und W-Pulver in einem Mischungsverhältnis von 90:5:3:2 gemischt, und die Mischung wurde 48 Std. lang mit Hilfe einer Kugelmühle in einer Äthylalkohollösung gemahlen und dann im Vakuum getrocknet. Die getrocknete Mischung wurde in einer Netallform auf eine Größe von 5,2 mm x 10,4 mm x 3,2 mm unter einem Preßdruck von 3 t/cm2 preßverformt. (In den folgenden Beispielen weist der Grünpreßkörper dieselbe Abmessung, wie oben beschrieben, auf, wenn keine weiteren Angaben gemacht sind). Der so erhaltene Grunpreßkörper wurde bei 11700C in einem Vakuum von 10 4 mm Hg 3 Std.This powder was made with Cr powder, Ni powder and W powder in one Mixing ratio of 90: 5: 3: 2, and the mixture was mixed for 48 hours Using a ball mill, ground in an ethyl alcohol solution and then dried in vacuo. The dried mixture was in a metal mold to a size of 5.2 mm x 10.4 mm x 3.2 mm press-formed under a pressure of 3 t / cm2. (In the following examples the green compact has the same dimension as described above, if none further details are given). The green compact thus obtained was at 11700C in a vacuum of 10 4 mm Hg for 3 hours.
lang gesintert. In den folgenden Beispielen betrug das Vakuum jeweils 10 -4 mm Hg.long sintered. In each of the following examples the vacuum was 10 -4 mm Hg.
Der preßgeformte Sinterkörper weist eine Scherbruchfestigkeit von 130 kg/mm2 unu eine Rockwell-A-Kärte (HRA) von 85 auf.The press-molded sintered body has a shear rupture strength of 130 kg / mm2 and a Rockwell A-hardness (HRA) of 85.
Beispiel 2 Das Mehrfachborid auf Eisenbasis in Beispiel 1 wurde mit einem Cr-Pulver in einem Mischungsverhältnis von 90:10 vermischt, und die Mischung wurde 48 Std. lang mit Hilfe einer Kugelmühle naß gemahlen, im Vakuum getrocknet und unter einem Preßdruck von 3 t/cm2 preßgeformt. Der Grünpreßkörper wurde im Vakuum bei 20000C 3 Std. lang gesintert, und der Sinterkörper wies eine 2 Scherbruchfestigkeit von 115 kg/mm und eine Rockwell A-Härte (ilRA) von 84 auf.Example 2 The iron-based multiple boride in Example 1 was made with a Cr powder mixed in a mixing ratio of 90:10, and the mixture Was wet-ground for 48 hours with the aid of a ball mill, dried in vacuo and press-molded under a molding pressure of 3 t / cm2. The green compact was in vacuo sintered at 20,000 ° C. for 3 hours, and the sintered body had 2 shear rupture strength of 115 kg / mm and a Rockwell A hardness (ilRA) of 84.
Beispiel 3 Das Mehrfachborid auf Eisenbasis im Beispiel 1 wurde mit einem Eisenlegierungspulver vermischt, das 1,3 Gew.-% Ni, 0,6 Gew.-% Mo, 1,6 Gew. -Fó Cu und Rest Eisen en-thielt, wobei das gewichtsbezogene Mischungsverhältnis 90:10 betrug, und die Mischung wurde 48 Std. lang mit Hilfe einer Kugelmühle naß gemachten, im 2 Vakuum getrocknet und unter einem Preßdruck von 3 t/cm2 preßverformt. Der Grünpreßkörper wurde im Vakuum bei 11800C 3 Std.Example 3 The iron-based multiple boride in Example 1 was made with mixed with an iron alloy powder containing 1.3 wt.% Ni, 0.6 wt.% Mo, 1.6 wt. -Fó Cu and remainder iron contained, whereby the weight-related mixing ratio Was 90:10 and the mixture was wet on a ball mill for 48 hours made, dried in 2 vacuum and compression molded under a pressure of 3 t / cm2. The green compact was in a vacuum at 11800C for 3 hours.
lang gesintert, und der gesinterte Preßkörper wies eine Scherbruchfestigkeit von 120 kg/mm2 und eine Rockwell A-Härte (HRA) von 83 auf.sintered for a long time, and the sintered compact exhibited a shear rupture strength of 120 kg / mm2 and a Rockwell A hardness (HRA) of 83.
Beispiel 4 Eine schmelzflüssige Legierung, die durch Erschmelzen von Eisen, Ferrobor und Ferrochrom als Rohmaterial in einem Hochfrequenz-Induktionsofen erhalten wurde, wurde mit dem Wasserzerstäubungsverfahren pulverisiert, so daß sich ein Boridlegierungspulver auf Eisenbasis mit einer Teilchengröße, die geringer als 177 Cm(80 mesh) war, ergab, und 16,6 Gew.-% Bor, 9,5 Gew.-96 Chrom und Rest Eisen enthielt.Example 4 A molten alloy obtained by melting Iron, ferroboron and ferrochrome as raw materials in a high frequency induction furnace was pulverized by the water atomization method so that an iron-based boride alloy powder having a particle size less than 177 cm (80 mesh) and was found to be 16.6 wt% boron, 9.5 wt% chromium and the balance iron contained.
Das Boridlegierungspulver wurde mit Mo-Pulver, Cr-Pulver, Ti-Pulver und Fe-Pulver in einem Mischungsverhältnis von 45:27: 12:7:9 vermischt, und die Mischung wurde 48 Std. lang mit Hilfe einer Kugelmühle naß gemahlen und im Vakuum getrocknet.The boride alloy powder was made with Mo powder, Cr powder, Ti powder and Fe powder mixed in a mixing ratio of 45:27: 12: 7: 9, and the Mixture was wet milled for 48 hours using a ball mill and in vacuo dried.
Das Pulver wurde unter einem Preßdruck von 3 t/cm2 preßverformt.The powder was compression-molded under a molding pressure of 3 t / cm 2.
und der Grünpreßkörper wurde im Vakuum bei 13000C 2 Std. lang gesintert.and the green compact was sintered in vacuo at 13000.degree. C. for 2 hours.
Ein preßverformter Sintergegenstand wies eine Scherbruchfestigkeit von 100 kg/mm2 und eine Rockwell A-Härte (HRA) von 89 auf.A press-molded sintered article exhibited a shear rupture strength of 100 kg / mm2 and a Rockwell A hardness (HRA) of 89.
Beispiel 5 Das Mehrfachboridpulver auf Eisenbasis in Beispiel 4 wurde mit Ti- und Fe-Pulver in einem gewichtsbezogenen Mischungsverhältnis von 70:20:10 gemischt, und die Mischung wurde 48 Std. lang mit Hilfe einer Kugelmühle naß gemahlen und im Vakuum getrocknet.Example 5 The iron-based multiple boride powder in Example 4 was used with Ti and Fe powder in a weight-related mixing ratio of 70:20:10 mixed and the mixture was wet-milled for 48 hours using a ball mill and dried in vacuo.
Das Pulver wurde unter einem Preßdruck von 3 t/cm2 preßverformt und der Grünpreßkörper im Vakuum bei 13000C 2 Std. lang gesintert.The powder was compression-molded under a compression pressure of 3 t / cm 2 and the green compact is sintered in vacuo at 13000C for 2 hours.
Ein preßverformter Sinterkörper wies eine Scherbruchfestigkeit von 78 kg/mm2 und eine Rockwell A-Härte (HRA) von 86 auf.A press-molded sintered body had a shear rupture strength of 78 kg / mm2 and a Rockwell A hardness (HRA) of 86.
Der gesinterte Gegenstand wurde mit Hilfe der Röntgenspektroskopie analysiert, und es wurde festgestellt, daß Fe2B, TiB2, Ti und Fe in geringen Mengen enthalten waren.The sintered article was determined by means of the X-ray spectroscopy analyzed, and it was found that Fe2B, TiB2, Ti and Fe in small amounts were included.
FeB konnte nicht festgestellt werden.FeB could not be detected.
Die Analyse ergab, daß während der Sinterung das Merhfachboridpulver auf Eisenbasis, das ein Eisenborid mit geringem Schmelzpunkt, d.h. FeB (mit einem Schmelzpunkt von 15400C) enthält, mit dem Ti-Pulver rcagierte und ein Borid mit hohem Schmelzpunkt, d.h. TiB2 (mit einem clunvlzpunlrt von 2980°C) bildete.The analysis revealed that during the sintering, the multiple boride powder iron-based, which is a low melting point iron boride i.e. FeB (with a Melting point of 15400C), with the Ti powder and a boride with a high melting point, i.e. TiB2 (with a cluster point of 2980 ° C) formed.
Bei 6 Das Mehrfachborid-Lcgierungspulver auf Eisenbasis von Beispiel 4 wurde mit No-Pulver, Cr-Pulver> Zr-Pulver, Fe-Pulver und Ni-Pulver in einem Mischungsverhältnis von 48:25:10:7:8:2 gemischt, und die Mischung wurde 48 Std. lang mit Hilfe einer Kugelmühle naß gemahlen und im Vakuum getrocknet.At 6 The multiple boride iron-based alloy powder of Example 4 was made with No powder, Cr powder> Zr powder, Fe powder and Ni powder in one Mixing ratio of 48: 25: 10: 7: 8: 2 mixed, and the mixture was mixed for 48 hours. long wet ground with the aid of a ball mill and dried in vacuo.
Das Pulver wurde unter einem Preßdruck von 3 t/cm2 preßverformt, und der Grünpreßkörper wurde im Vakuum bei 13500C 2 Std. lang gesintert.The powder was compression-molded under a molding pressure of 3 t / cm 2, and the green compact was sintered in vacuo at 13500 ° C. for 2 hours.
Der Sinterkörper wies eine Scherbruchfestigkeit von 68 kg/mm2 und eine Rockwell A-Härte (HRA) von 90 auf.The sintered body had a shear rupture strength of 68 kg / mm2 and a Rockwell A hardness (HRA) of 90.
Beispiel 7 Das Mehrfachborid-Legierungspulver auf Eisenbasis von Beispiel 4 wurde mit Mo-Pulver, Nb-Pulver, Ti-Pulver, Cr-Pulver und einem niedriglegierten Stahlpulver in einem Mischungsverhältnis von 43:19:7:7:11:13 gemischt, und die Mischung wurde 48 Std. lang mit Hilfe einer Kugelmühle naß gemahlen und im Vakuum getrocknet.Example 7 The multiple boride iron-based alloy powder of Example 4 was made with Mo powder, Nb powder, Ti powder, Cr powder and a low alloy Steel powder mixed in a mixing ratio of 43: 19: 7: 7: 11: 13, and the mixture Was wet-ground for 48 hours with the aid of a ball mill and dried in vacuo.
Das Pulver wurde unter einem Preßdruck von 3 t/cm2 preßverformt, und der Grünpreßkörper wurde bei 12500C im Vakuum 2 Std. lang gesintert.The powder was compression-molded under a molding pressure of 3 t / cm 2, and the green compact was sintered at 12500C in a vacuum for 2 hours.
Ein preßverformter Sinterkörper wies eine Scherbruchfestigkeit von 83 kg/mm2 und eine Rockwell A-Härte (HRA) von 89 auf.A press-molded sintered body had a shear rupture strength of 83 kg / mm2 and a Rockwell A hardness (HRA) of 89.
Beispiel 8 Das Mehrfachborid-Legierungspulver auf Eisenbasis von Beispiel 4 wurde mit Ke-Pulver, Ti-Pulver, Cr-Pulver, niedriggekohltem Stahlpulver und TiC-Pulver in einem Mischungsverhältnis von 45:27:6:12:9:1 vermischt, und die Mischung wurde 48 Std. lang mit Hilfe einer Kugelmühle naß gemahlen und in Vakuum getrocknet.Example 8 The multiple boride iron-based alloy powder of Example 4 was made with Ke powder, Ti powder, Cr powder, low carbon steel powder and TiC powder mixed in a mixing ratio of 45: 27: 6: 12: 9: 1 and the mixture was mixed Wet-ground for 48 hours using a ball mill and dried in vacuo.
Das Pulver wurde unter einem Preßdruck von 3 t/cm2 preßverformt, und der Grünpreßkörper wurde im Vakuum bei 13000C 2 Std. lang gesintert.The powder was compression-molded under a molding pressure of 3 t / cm 2, and the green compact was sintered in vacuo at 13000 ° C. for 2 hours.
Der preßverformte, gesinterte Körper wies eine Scherbruchfestigkeit von 81 kg/mm2 und eine Rockwell A-Härte (HRA) von 88 auf.The press-molded sintered body exhibited a shear rupture strength of 81 kg / mm2 and a Rockwell A hardness (HRA) of 88.
Beispiel 9 Das Fe-16,6SoB-9,5°ó Cr-Pulver von Beispiel 4 wurde mit Fe60% Cr-Pulver, Fe-40% Ti-Pulver und Fe-60r,0 Mo-Pulver in einem Mischungsverhältnis von 40:23,4:17,5:19,1 gemischt, und die Mischung wurde 48 Std. lang mit Hilfe einer Kugelmühle naß gemahlen und im Vakuum getrocknet.Example 9 The Fe-16.6SoB-9.5 ° ó Cr powder from Example 4 was made with Fe60% Cr powder, Fe-40% Ti powder and Fe-60r, 0 Mo powder in a mixing ratio of 40: 23.4: 17.5: 19.1 and the mixture was mixed for 48 hours with the aid of a Ball mill ground wet and dried in vacuo.
Das Pulver wurde unter einem Preßdruck von 3 t/mm2 preßverformt, und der Grünpreßkörper wurde im Vakuum bei 1300°C 1 Std.The powder was compression-molded under a compression pressure of 3 t / mm2, and the green compact was in a vacuum at 1300 ° C for 1 hour.
lang gesintert.long sintered.
Der Sinterkörper wies eine Scherbruchfestigkeit von 95 kg/mm2 und eine Rockwell A-Härte (HRA) von 87 auf.The sintered body had a shear rupture strength of 95 kg / mm2 and a Rockwell A hardness (HRA) of 87.
Die Dichte des gesinterten Körpers betrug 7,01 g/cm3.The density of the sintered body was 7.01 g / cm 3.
Beispiel 10 Reines Eisen und Ferrobor, das 20 Gew.-% Bor enthält, wurden in einem Hochfrequenz-Induktionsofen erschmolzen, so daß sich eine Schmelze mit 8 Gew.-% Bor und Rest Eisen ergab, und die schmelzflüssige Legierung wurde in ein Legierwigspulver mit einer Teilchengröße, die geringer als 177 Fm (80 mesh) ist, zerstäubt. Das Pulver wurde mit Kupferpulver in einem Mischungs verhältnis von 90:10 gemischt, und die Mischung 48 Std. lang mit Hilfe einer Kugelmühle naß und fein gemahlen. Das Pulver wurde unter einem Preßdruck von 3 t/cm2 preßverformt, und der Grünpreßkörper wurde bei 11500C 1 Std. lang in einer trockenen Wasserstoffatmosphäre gesintert.Example 10 Pure iron and ferroboron containing 20% by weight boron, were melted in a high-frequency induction furnace so that a melt with 8 wt% boron and the balance iron, and the molten alloy was turned into an alloy wig powder with a particle size less than 177 Fm (80 mesh) is atomized. The powder was mixed with copper powder in a mixing ratio of 90:10 and wet the mixture for 48 hours using a ball mill and finely ground. The powder was compression molded under a compression pressure of 3 t / cm2, and the green compact was kept at 11500 ° C. for 1 hour in a dry hydrogen atmosphere sintered.
Die Dichte des gesinterten Körpers betrug 7,20 g/cm3, und der Sinterkörper wies eine Scherbruchfestigkeit von 80 kg/mm2 und eine Rockwell A-Härte (HRA) von 87 auf.The density of the sintered body was 7.20 g / cm 3, and that of the sintered body had a shear rupture strength of 80 kg / mm2 and a Rockwell A hardness (HRA) of 87 on.
Beispiel 11 Ein Eisen-8% Bor-13% Chromlegierungspulver wurde mit einem Kupfer-1 0% Antimon-Legierungspulver in einem Mischungsverhältnis von 90:10 gemischt, und ein Sinterkörper wurde aus dieser Mischung auf die in Beispiel 1 beschriebene Weise hergestellt.Example 11 An iron-8% boron-13% chromium alloy powder was made with a Copper-1 0% antimony alloy powder mixed in a mixing ratio of 90:10, and a sintered body was made from this mixture to that described in Example 1 Way made.
Der Sinterkörper wies eine Dichte von 7,22 g/cm3, eine Scherbruchfestigkeit von 120 kg/mm2 und eine Rockwell A-Härte (HRA) von 87 auf.The sintered body had a density of 7.22 g / cm 3 and a shear rupture strength of 120 kg / mm2 and a Rockwell A hardness (HRA) of 87.
Beispiel 12 Dasselbe Eisen-8°/O Bor-135S Chromlegierungspulver, wie in Beispiel 11, wurde mit Kupfer-10% Nickellegierungspulver in einem Mischungsverhältnis von 90:10 gemischt, und aus dieser Mischung wurde auf dieselbe Art und Weise, wie in Beispiel 1 beschrieben, ein Sinterkörper hergestellt.Example 12 The same iron-8 ° / 0 boron-135S chromium alloy powder as in Example 11, was made with copper-10% nickel alloy powder in a mixing ratio of 90:10, and this mixture became in the same way as described in Example 1, a sintered body produced.
Der Sinterkörper wies eine Dichte von 7,20 g/cm3, eine Scherbruchfestigkeit von 150 kg/mm2 und eine Rockwell A-Härte (HRA) von 88 auf.The sintered body had a density of 7.20 g / cm 3 and a shear rupture strength of 150 kg / mm2 and a Rockwell A hardness (HRA) of 88.
Beispiel 13 Eine schmelzflüssige Legierung, die durch Erschmelzen von elektrolytischem Eisen, Chrom, Ferrobor und Ferrozirkon als Rohmaterialien in einem Hochfrequenz-Induktionsofen erhalten wurde, wurde Ln e in ein Mehrfachborid-Legierungspulver zerstäubt, das eine Teilchengröße aufwies, die geringer als 177 tim (80 mesh) war. Das Mehrfachborid-Legierungspulver enthielt 14,9 Gew.-% Bor, 12,9 Gew.-% Chrom, 3,8 Gew.-°S Zirkon und Rest Eisen. Das so erhaltene Boridlegierungspulver wurde mit Ni-Pulver in einem Mischungsverhältnis von 90:10 gemischt, und die Mischung wurde 48 Std. lang mit Hilfe einer Kugelmühle naß gemahlen und unter einem Preßdruck von 3 t/cm2 preßverformt. Der Grünpreßkörper wurde 1 Std. lang bei 12500C im Vakuum gesintert. Der Sinterkörper wies eine Dichte von 6,72 g/cm3, eine Scherbruchfestigkeit von 60 kg/mm2 und eine Rockwell A-Härte (HRA) von 91 auf.Example 13 A molten alloy produced by melting of electrolytic iron, chromium, ferroboron and ferrozirconium as raw materials in was obtained from a high frequency induction furnace, Ln e was turned into a multiple boride alloy powder atomized having a particle size less than 177 tim (80 mesh). The multiple boride alloy powder contained 14.9 wt% boron, 12.9 wt% chromium, 3.8 wt. ° S zirconium and the remainder iron. The boride alloy powder thus obtained became mixed with Ni powder in a mixing ratio of 90:10, and the mixture was wet-milled for 48 hours by means of a ball mill and pressurized of 3 t / cm2 compression deformed. The green compact was vacuumed for 1 hour at 12500C sintered. The sintered body had a density of 6.72 g / cm 3 and a shear rupture strength of 60 kg / mm2 and a Rockwell A hardness (HRA) of 91.
Claims (9)
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| DE19752508851 DE2508851A1 (en) | 1975-02-28 | 1975-02-28 | Sintered hard metal alloy of iron, or iron-containing, boride - dispersed through metallic phase |
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| DE19752508851 Ceased DE2508851A1 (en) | 1975-02-28 | 1975-02-28 | Sintered hard metal alloy of iron, or iron-containing, boride - dispersed through metallic phase |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE2508851A1 (en) |
Cited By (4)
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|---|---|---|---|
| 8131 | Rejection |