DE565886C

DE565886C - Hard alloy

Info

Publication number: DE565886C
Application number: DEM103431D
Authority: DE
Original assignee: KUPFER und MESSINGWERKE AKT GE
Current assignee: KUPFER und MESSINGWERKE AKT GE
Priority date: 1928-02-12
Filing date: 1928-02-12
Publication date: 1932-12-06

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.Hard alloy In the past few decades, a number of alloys of iron with carbon, the heavy metals tungsten, molybdenum and chromium and furthermore became known with cobalt or nickel, which depend on the predominant alloy components divide into two large groups. The first group includes the so-called Stellites, which are characterized by an unusually high content of cobalt, on the other hand the chromium content strongly decreases, while iron either at all is not involved or at least only with a few percentages of the salary. The predominance of the Cobalt has relatively good toughness, chemical strength and heat resistance the Stellite, but on the other hand brings a reduced hardness with it, which z. B. the hardness of the alloys of the second main group is significantly inferior.

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.In the second main group, iron plays an essential role as a toughness-imparting component. Cobalt and chromium only come in small amounts before. This hard metal group has due to its relatively high content Tungsten or molybdenum in combination with carbon eire remarkable hardness, the is occasionally increased by the addition of titanium, but the chemical Resistance of this carbide group is relatively low. The alloys of this Group are therefore not suitable for tools for machining such materials, those with their machining, especially those with increased cutting speed associated high temperature chemically act on the cutting tool. as such materials are mentioned here hard rubber, vulcanized fiber, pressboard, pertinax, certain types of paper and the like, materials containing other organic constituents. Anhydrite is given as an example of an inorganic material, apparently its radical affects the edge retention of the drilling or cutting tool.

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.The present invention is an iron alloy that has a Assumes middle position between the two carbide groups described above and to a considerable extent combines the virtues of both groups, without having their disadvantages. The alloys of the present invention stand on the one hand not inferior to the metals of the second group in hardness, on the other hand they have they have a chemical resistance that is at least that of stellite equals. According to the composition, the alloys of the present To understand the invention as originating from the second main group, namely in the Way that the relatively high iron content and the associated, low chemical strength was compensated by adding a ratio, moderate high chromium content. To alleviate the brittleness that such an increase in the Chromium content brings with it, was also cobalt with half the amount of the chromium content admitted. This increase in both the chromium and the cobalt content had to be made, of course lead to a reduction in the heavy metal content. Due to the high chromium content but this reduction in the tungsten content does not mean a reduction in hardness.

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.Characteristic of the present invention and probably the reason for its chemical strength is the following approximate size ratio in parts by weight: tungsten : chromium: cobalt such as 8: 2: i. Of course, the iron content must not exceed 42 percent by weight of the total amount and, on the other hand, not fall below 10 percent in order to achieve sufficient toughness.

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.Changes depending on the desired hardness and permissible brittleness the ratio of the tungsten, chromium and cobalt proportions given in accordance with the invention to iron and to the amount of carbon, which is expediently between i and q. Shares is held. A typical analysis for a medium hard; tough material is z. E.g .: 42% iron, q.o 010 tungsten, i o 0/0 chromium, 5 0J0 cobalt, j 0/0 carbon. In contrast, a very hard, e.g. B. for drawing dies for cellulose threads Sufficiently tough material, the following composition: io01o iron, 64% tungsten, 16 °, J, Chromium, 80o cobalt, 20/0 carbon.

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.It is known that in many hard alloys the tungsten can be completely or but replace a high percentage with molybdenum. For alloys according to the present Invention, such a replacement is only very limited, i. H. in the extreme up to 25% of the tungsten content possible; the cheapest value should be around 1: 2010 des Tungsten content lie.

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.Cobalt is a substitute for increasing chemical strength Due to the nickel, which is related to it, up to half of the cobalt content is possible, namely so that i part nickel replaces r part cobalt. It should be noted, however, that this measure usually decreases the toughness of the alloy without increasing its hardness.

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.A replacement of iron by closely related metals has so far been proven not proven cheap. The fact that small Manganese additives improve the structure of the alloy. Probably the manganese works in this case as a mere reducing agent.

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. .For the purpose of a further increase in hardness, one can use the alloy according to present invention a whole series of other known hardening agents, such as Silicon, boron, zirconium, titanium, nitrogen, vanadium, beryllium, cerium and others. m., except add to the carbon, but no more than a total of q. Proportions, there otherwise the alloy becomes too brittle. .

Claims

PATENT CLAIMS: i. Hard alloy of high mechanical and chemical Strength for tools and implements made of iron, tungsten, chrome, cobalt and Carbon, characterized in that it consists of io to 42% iron, i to q. 0Y, Carbon and tungsten; Chromium and cobalt in an approximate weight ratio of 8: 2: i is composed.

2. Hard alloy according to claim i, characterized in that that half of the cobalt has been replaced by nickel.