DE565886C - Hartlegierung - Google Patents

Description

• Hartlegierung In den letzten Jahrzehnten ist eine Reihe von Legierungen des Eisens mit Kohlenstoff, den Schwermetallen Wolfram, Molybdän und Chrom und ferner mit Kobalt bzw. Nickel bekanntgeworden, die sich nach den vorherrschenden Legierungskomponenten in zwei große Gruppen unterteilen lassen. Die erste Gruppe umfaßt die sogenannten Stellite, die charakterisiert sind durch einen ungewöhnlich hohen Gehalt an Kobalt, demgegenüber der Chromgehalt stark zurücktritt, während Eisen entweder überhaupt nicht oder doch nur mit wenigen Gehaltsprozenten beteiligt ist. Das Überwiegen des Kobalts bedingt eine relativ gute Zähigkeit, chemische Festigkeit und Wärmebeständigkeit der Stellite, bringt aber andrerseits eine verminderte Härte mit sich, die z. B. der Härte der Legierungen der zweiten Hauptgruppe wesentlich nachsteht.
• In der zweiten Hauptgruppe spielt das Eisen eine wesentliche Rolle als Zähigkeit verleihende Komponente. Kobalt und Chrom kommen nur in geringen Anteilen vor. Diese Hartmetallgruppe besitzt zwar infolge ihres relativ hohen Gehalts an Wolfram bzw. Molybdän in Verbindung mit Kohlenstoff eire bemerkenswerte Härte, die gelegentlich noch durch Zugabe von Titan gesteigert wird, jedoch ist die chemische Widerstandsfähigkeit dieser Hartmetallgruppe relativ gering. Die Legierungen dieser Gruppe eignen sich daher nicht für Werkzeuge zur Bearbeitung solcher Werkstoffe, die bei ihrer Zerspannung, und zwar vor allem bei der mit erhöhter Schnittgeschwindigkeit verbundenen hohen Temperatur chemisch auf das Zerspannungswerkzeug einwirken. Als solche Werkstoffe seien hier erwähnt Hartgummi, Vulkanfiber, Preßspan, Pertinax, gewisse Papierarten u. dgl. andere organische Bestandteile enthaltende Materialien. Als Beispiel für einen anorganischen Werkstoff sei das Anhydrit angeführt, das anscheinend durch sein Radikal die Schneidhaltigkeit des Bohr- bzw. Schrämwerkzeugs beeinträchtigt.
• Gegenstand vorliegender Erfindung ist eine Eisenlegierung, die eine Mittelstellung zwischen den beiden vorstehend beschriebenen Hartmetallgruppen einnimmt und bis zu einem beträchtlichen Grade die Vorzüge beider Gruppen in sich vereinigt, ohne ihre Nachteile zu besitzen. Die Legierungen gemäß vorliegender Erfindung stehen einerseits den Metallen der zweiten Gruppe an Härte nicht nach, andrerseits besitzen sie eine chemische Widerstandsfähigkeit, die derjenigen der Stellite mindestens gleichkommt. Der Zusammensetzung nach lassen sich die Legierungen der vorliegenden Erfindung auffassen als entstanden aus der zweiten Hauptgruppe, und zwar in der Weise, daß der verhältnismäßig hohe Eisengehalt und die damit verbundene, geringe chemische Festigkeit kompensiert wurde durch Zugabe eines verhältnis, mäßig großen Chromanteils. Um die Sprödigkeit zu mildern, die eine solche Erhöhung des Chromanteils mit sich bringt, wurde ferner Kobalt mit dem halben Betrage des Chromanteils zugegeben. Diese Erhöhung sowohl des Chrom- als auch des Kobaltanteils mußte natürlich eine Verringerung des Schwermetallanteils nach sich ziehen. Infolge des hohen Chromanteils bedeutet aber diese Verringerung des Wolframgehalts keine Minderung der Härte.
• Charakteristisch für die vorliegende Erfindung und wahrscheinlich der Grund für ihre chemische Festigkeit ist das nachstehende ungefähre M_ engenverhältnis in Gewichtsanteilen: Wolfram: Chrom : Kobalt wie 8 : 2 : i. Dabei darf freilich der Eisengehalt nicht über 42 Gewichtsprozente der Gesamtmenge hinausgehen und andrerseits zwecks Erzielung einer genügenden Zähigkeit io Anteile nicht unterschreiten.
• Je nach der gewünschten Härte und zulässigen Sprödigkeit ändert sich das Verhältnis des in sich erfindungsgemäß gegebenen Wolfram-, Chrom-, Kobaltanteils zum Eisen und zur Menge des Kohlenstoffs, die zweckmäßig zwischen i und q. Anteilen gehalten wird. Eine typische Analyse für ein mittelhartes; zähes Material ist z. B.: 42% Eisen, q.o 010 Wolfram, i o 0/0 Chrom, 5 0J0 Kobalt, j 0/0 Kohlenstoff. Im Gegensatz hierzu besitzt ein sehr hartes, z. B. für Ziehsteine für Cellulosefäden genügend zähes Material folgende Zusammensetzung: io01o Eisen, 64% Wolfram, 16°,J, Chrom, 80o Kobalt, 20/0 Kohlenstoff.
• Bekanntlich läßt sich in vielen Hartlegierungen das Wolfram ganz oder doch zu einem hohen Prozentsatz durch Molybdän ersetzen. Bei Legierungen gemäß vorliegender Erfindung ist ein derartiger Ersatz nur sehr bedingt, d. h. äußerstenfalls bis zu 25 % des Wolframanteils möglich; der günstigste Wert dürfte etwa bei 1:2010 des Wolframanteils liegen.
• Zur Erhöhung der chemischen Festigkeit ist eine Vertretung des Kobalts durch das ihm verwandte Nickel möglich bis zur Hälfte des Kobaltgehalts, und zwar so, daß i Teil Nickel r Teil Kobalt ersetzt. Bemerkt sei jedoch, daß diese Maßnahme gewöhnlich die Zähigkeit der Legierung herabmindert, ohne ihre Härte zu steigern.
• Ein Ersetzen des Eisens durch ihm nahestehende Metalle hat sich bisher nicht als günstig erwiesen. Dagegen spricht auch nicht die Tatsache, daß geringe Manganzusätze das Gefüge der Legierung verbessern. Wahrscheinlich wirkt das Mangan in diesem Falle als bloßes Reduktionsmittel.
• Zum Zwecke einer weiteren Härtesteigerung kann man der Legierung gemäß vorliegender Erfindung noch eine ganze Reihe anderer bekannter Härtemittel, wie Silicium, Bor, Zirkon, Titan, Stickstoff, Vanadin, Beryllium, Cer u. a. m., außer dem Kohlenstoff zusetzen, jedoch höchstens im Gesamtbetrage von q. Anteilen, da sonst die Legierung zu spröde wird. .

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Hartlegierung von hoher mechanischer und chemischer Festigkeit für Werkzeuge und Arbeitsgeräte aus Eisen, Wolfram, Chrom, Kobalt und Kohlenstoff, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus io bis 42 % Eisen, i bis q. 0J, Kohlenstoff sowie Wolfram; Chrom und Kobalt im ungefähren Gewichtsverhältnis 8 : 2 : i zusammengesetzt ist.
2. 2. Hartlegierung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Kobalt bis zur Hälfte durch Nickel ersetzt ist.