PULVERMETALLURGISCH HERGESTELLTER, VERSCHLEISSBESTÄNDIGER WERKSTOFF

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen pulvermetallurgisch hergestellten, verschleißbeständigen Werkstoff aus einer Legierung, sowie ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Werkstoffes, dessen Verwendung und ein Pulvermaterial.

[0002] Verschleißbeständige Legierungen auf der Basis von Eisen sind weit verbreitet im Einsatz. Hierbei wird der Verschleißwiderstand aus der Härte der martensitischen Metallmatrix und dem Gehalt an harten Karbiden, Nitriden oder Boriden der Elemente Chrom, Wolfram, Molybdän, Vanadium, Molybdän, Niob oder Titan erzielt. Zu dieser Gruppe zählen Kalt- und Schnellarbeitsstähle ebenso wie weiße Gusseisen und Hartauftragschweißlegierungen.

[0003] Im Bemühen um feine Karbide, deren homogene Verteilung und hohe Gehalte, zur Verbesserung der Verschleißbeständigkeit, wurden pulvermetallurgische Stahllegierungen entwickelt. Das Ausgangspulver dieser Werkstoffe ist ein legiertes Pulver, das durch Verdüsen einer Schmelze erzeugt wird. Üblicherweise werden derartige Pulver in dünne Blechkapseln gefüllt, die nach dem Evakuieren und Dichtschweißen in speziellen Autoklaven unter Verwendung der heißisostatischen Presstechnik (HIP) bei einer Temperatur unterhalb des Schmelzpunktes und bei einem isostatischen Gasdruck von bis zu 2.000 bar zu einem dichten Körper kompaktiert werden. Durch anschließendes Warmumformen (Schmieden oder Walzen) werden die kompaktierten Kapseln zu Halbzeugen aus Werkzeugstahl umgearbeitet, die in unterschiedlichen Abmessungen auf dem Markt erhältlich sind. Aus diesen Halbzeugen werden im allgemeinen Werkzeuge gefertigt, die durch eine als Härten bekannte Wärmebehandlung ihre Gebrauchshärte erhalten. Das Härten besteht aus einem Austenitisieren und Abkühlen mit solch einer Geschwindigkeit, dass überwiegend hartes Martensitgefüge gebildet wird. Mit zunehmender Wanddicke des Werkstückes wird die dazu erforderliche Abkühlgeschwindigkeit im Kern nicht mehr erreicht und die hohe Härte des Martensits kann nur bis in einer gewissen Tiefe des Werkstückes eingestellt werden. Sie wird als Einhärtungstiefe bezeichnet. In diesem Fall ist der Kern nicht durchgehärtet.

[0004] Es sind eine Vielzahl von Pulverzusammensetzungen für verschleißbeständige Werkstoffe bekannt, diese reichen im Hinblick auf ihre Durchhärtbarkeit jedoch für dickwandige Verbundteile im allgemeinen nicht aus. Beispielhaft seien hier ein Stahlmatrix-Hartstoff-Verbundwerkstoff genannt, offenbart in der DE 3508982, sowie ein pulvermetallurgisch hergestelltes Stahlerzeugnis mit hohem Vanadiumkarbidanteil, wie in der DE 2937724 sowie der EP 0515018 beschrieben.

[0005] Aus der US 5,900,560 sind korrosionsbeständige pulvermetallurgische Werkzeugstahlgegenstände mit viel Vanadium und einer verbesserten Verschleißfestigkeit bekannt. Die beschriebene Legierung umfasst hierbei im Wesentlichen 1,4 - 3,77 Gew.-% Kohlenstoff, 0,2 - 2,0 Gew.-% Mangan, bis zu 0,10 Gew.-% Phosphor, bis zu 0,10 Gew.-% Schwefel, bis zu 2,0 Gew.-% Silizium, 0,3 - 1,8 Gew.-% Nickel, 11,5 - 14,5 Gew.-% Chrom, bis zu 3 Gew.-% Molybdän, 8,0 - 15,0 Gew.-% Vanadium, 0,03 - 0,46 Gew.-% Stickstoff, Rest Eisen. Ferner wird eine Bemessungsregel zu Einstellung der Anteile an Kohlenstoff und Nickel bereitgestellt, welche auf einer Einstellung der Legierungsbestandteile Chrom, Molybdän sowie Vanadium beruht. Die Zugabe des Nickelanteils dient hierbei insbesondere dazu, die Härtbarkeit des Materials zu erhöhen. Im Einzelnen werden Nickelzugaben in konkreten Bereichen von 0,30 - 1,80, und 0,30 - 1,00 % sowie 0,30 - 0,60 % vorgeschlagen. Für Einsätze, bei denen die gefertigten Gegenstände nicht schnell von der Austenitisierungstemperatur abgekühlt werden können, wird ein Nickelgehalt von 0,30 - 1,00 % oder 0,30 % als besonders geeignet angegeben.

[0006] Die HIP-Technik kann nicht nur bei der Herstellung von Halbzeugen aus pulvermetallurgisch hergestelltem Stahl eingesetzt werden, sondern eignet sich auch zum Aufbringen einer aus Pulver hergestellten Schicht mit einer Dicke im mm- bis cm-Bereich auf einem kostengünstigen, meist zähen Stahlsubstrat. Diese im englischen Sprachraum als HIP-Cladding bezeichnete Technologie wird zunehmend verbreiteter zur Herstellung von stark verschleißbeanspruchten Bauteilen verwendet, die in der Aufbereitungstechnik und der Polymerverarbeitung Anwendung finden. Als verschleißbeständige Schichtwerkstoffe kommen hierbei u.a. verdüste Stahlpulver zur Anwendung, denen mit Blick auf einen hohen Verschleißwiderstand teilweise noch Hartstoffpulver zugesetzt werden. Auf diese Weise lassen sich heute bereits Werkstücke mit extrem verschleißbeständigen Schichten versehen, die herkömmliche, nicht auf dem pulvermetallurgischen Wege hergestellte Verschleißbauteile in der Lebensdauer um ein Vielfaches übertreffen. Neue HIP-Anlagen werden für immer größere Bauteile hergestellt, die somit auch in ihrer Wandstärke größer werden. Daraus erwächst für die nach dem Hippen notwendige Wärmebehandlung großwandiger Verbundbauteile das Problem der mangelnden Einhärtung.

[0007] Ziel dieser Wärmebehandlung ist die martensitische Durchhärtung des Schichtwerkstoffes, der im Betrieb weitgehend durch Verschleiß aufgezehrt wird und deshalb durchgängig hart sein muss. Wegen der großen Riss- und Verzuggefahr bei hartstoffhaltigen Legierungen und schroffer Abkühlung in Wasser oder Öl scheiden diese Abkühlmedien insbesondere bei dicken Wandstärken wegen der damit verbundenen hohen thermischen Spannungen aus. Es werden daher Schichtwerkstoffe gefordert, die auch bei langsamer Abkühlung großer Verbundbauteile, z.B. an Luft, in Vakuumöfen mit Stickstoffdruck < 6 bar oder in der HIP-Anlage durchgreifend in die harte, für einen hohen Verschleißwiderstand notwendige, Martensitphase übergeführt werden können. Die heute bekannten Stahlpulver sind zu diesem Zweck ungeeignet, da sie für Halbzeuge und Werkstücke kleinerer Wandstärken optimiert wurden.

[0008] Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung Legierungen für die Herstellung von Werkstoffen bereitzustellen, die es ermöglichen, dass ihre Matrix auch bei sehr langsamer Abkühlung in den harten verschleißbeständigen Martensit übergeführt werden kann.

[0009] Diese Aufgabe wird durch einen verschleißbeständigen Werkstoff mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Hierbei ist T_H die Härtetemperatur.

[0010] Entscheidend für das Erreichen des martensitischen Gefüges auch bei langsamer Abkühlung ist der Legierungsgehalt in der Metallmatrix. Prinzipiell wirken sich alle in der Metallmatrix gelösten Legierungselemente günstig aus, die in den nachfolgend gezeigten ZTU-Schaubildem die "Perlitnase" nach rechts verschieben. Dazu gehören neben dem Kohlenstoff die Elemente Chrom, Molybdän, Vanadium, vor allem aber auch Nickel, das aus diesem Grund in den erfindungsgemäßen Legierungen Verwendung findet. Zwar ist die austenitstabilisierende Wirkung von Nickel bekannt, jedoch hat es in nennenswerten Gehalten keinen Eingang in die bisher bekannten PM-Legierungen gefunden. Das Einstellen eines gewünschten Nickelgehaltes in der Metallmatrix ist relativ einfach, da sich Nickel nicht an der für einen hohen Verschleißwiderstand notwendigen Karbidbildung beteiligt. Wegen der Anwesenheit der aus der Schmelze ausgeschiedenen Karbide ist der Nickelgehalt in der Matrix etwas höher als in der Legierung. Der Nickelgehalt wirkt hauptsächlich in der Metallmatrix und erweitert mit zunehmendem Gehalt das Austenit-gebiet. Es kann davon ausgegangen werden, dass der Nickelgehalt in der Metallmatrix je Volumenprozent an Karbid um 0,025 wt% oberhalb des Gehaltes an Nickel in der Legierung liegt. Die austenitstabilisierende Wirkung des Nickels ermöglicht es, die Legierungen auch bei sehr langsamer Abkühlung in den harten verschleißbeständigen Martensit zu überführen.

[0011] Da neben dem Nickelgehalt für die Austenitstabilisierung insbesondere der Kohlenstoff von Bedeutung ist, gerade der aber in verschiedenen Karbidtypen in unterschiedlichen Gehalten gebunden wird, muss er mit Blick auf die gewünschte Härtbarkeit mit den übrigen Legierungselementen in Beziehung gesetzt werden. Dabei steht der in den Summanden S1 und S2 berechnete C-Gehalt für den Anteil an Kohlenstoff, der in den verschiedenen Karbidtypen unauflösbar gebunden wird.

[0012] Der Summand S3 repräsentiert einen Anteil an Kohlenstoff, der bei ausreichendem Molybdängehalt in der Legierung über die Wahl der Austenitisierungstemperatur in der Metallmatrix gelöst werden kann. Mit Zunahme der Härtetemperatur werden mehr molybdänhaltige Karbide aufgelöst. Dadurch wird der Austenit reicher an Molybdän und Kohlenstoff, die das Austenitgebiet erweitern und dadurch die kritische Abkühlgeschwindigkeit erhöhen.

[0013] Da die Karbidbildung mit den Elementen Cr, Mo, V und W jeweils in einer gewissen Bandbreite funktioniert, wurden die Faktoren a, b und c eingeführt.

[0014] Die Dimensionierung der anderen genannten Elemente, die die "Perlitnase" im ZTU-Schaubild nach rechts verschieben, ist sehr viel komplexer, da ein Teil von ihnen einerseits in nicht mehr auflösbaren aus der Schmelze ausgeschiedenen Karbiden, ein anderer Teil in beim Härten wiederauflösbare Karbide abgebunden wird.

[0015] Der erfindungsgemäße Werkstoff kann kostengünstig durch bekannte Maßnahmen gehärtet werden, wobei auch dickwandige Bauteile ohne erhöhte Kosten durchgehärtet werden.

[0016] Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann der Anteil an Vanadium in der Legierung des verschleißbeständigen Werkstoffes weniger als 11,5 Gew.-%, vorzugsweise weniger als 9,5 Gew.-%, besonders bevorzugt unter 6,0 Gew.-% betragen. Hierbei ist besonders bevorzugt, wenn der Volumenanteil des Vanadiumcarbids in der Legierung weniger als 18,5 Vol.-% beträgt. Entsprechende Bereiche haben sich bei der Ausübung der Erfindung als besonders geeignet erwiesen.

[0017] Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform kann die Legierung des verschleißbeständigen Werkstoffes 2,0 - 2,5 Gew.-% Kohlenstoff, max. 1,0 Gew.-% Silizium, max. 0,6 Gew.-% Mangan, 12,0 - 14,0 Gew.-% Chrom, 1,0 - 2,0 Gew.-% Molybdän, 1,1 - 4,2 Gew.-% Vanadium, 2,0 - 3,5 Gew.-% Nickel Rest Eisen und unvermeidbare Verunreinigungen umfassen. Diese spezifische Zusammensetzung hat sich in der Praxis als besonders geeignet erwiesen.

[0018] Vorteilhafterweise kann die Legierung 1 - 6 Gew.-% Co aufweisen.

[0019] Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann die Legierung 0,3 bis 3,5 Gew.-% N aufweisen. In einigen Anwendungen hat sich die Zugabe von Stickstoff als vorteilhaft erwiesen.

[0020] Der Anteil an Nickel beträgt zwischen 2,0 und 3,5 %. In der Praxis hat sich erwiesen, dass ein entsprechender Nickelgehalt insbesondere bei der Abschreckung des Werkstoffes an ruhender Luft besonders geeignet ist.

[0021] Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann der Ni-Gehalt zwischen 1,3 und 2,0 % betragen. Eine Legierung mit einem entsprechenden Anteil an Nickel eignet sich insbesondere für die Abkühlung durch Gas ≤ 6 bar. Für höhere Abschreckdrücke eignet sich ein Ni-Gehalt von 1,0 bis 1,3 %.

[0022] Alternativ wird die Aufgabe gelöst durch einen Werkstoff mit den Merkmalen des Anspruchs 4. Dieser verschleißbeständige Werkstoff erfüllt die Bedingung C_Legierung [w %] = S1 + S2_K + S3, wobei S2_K = (Mo + W/2 + Cr - b -12)/5 mit 6 < b < 8 und Cr > 12. Diese Bedingung wird in dem Fall eingesetzt, dass eine korrosionsbeständige Legierung gewünscht wird. Hierbei ist eine Voraussetzung, dass in der Metallmatrix ein Mindest-Chromgehalt von 12 % gelöst ist. In diesem Fall wird für den Summanden S2 der obigen Gleichung der Summand S2_K eingesetzt, welcher den notwenigen Chromgehalt berücksichtigt.

[0023] Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann der verschleißbeständige Werkstoff durch ein Verfahren hergestellt werden, wobei zunächst eine Schmelze hergestellt wird und die Schmelze durch eines der folgenden Verfahren weiterverarbeitet wird: Verdüsen der Schmelze zu einem Pulver oder Sprühkompaktieren der Schmelze. Der erfindungsgemäße Werkstoff kann folglich durch verschiedene Verfahren hergestellt werden und ermöglicht so einerseits die Herstellung von Pulvern und andererseits durch Einsatz der Sprühkompaktierung die Herstellung der unterschiedlichsten Halbzeuge, wie auch Endprodukte.

[0024] Eine andere bevorzugte Ausführungsform umfasst ein Herstellungsverfahren, bei welchem zunächst eine Schmelze gebildet und anschließend zu einem Halbzeug gegossen wird und wobei das Halbzeug zur Erzeugung von Spänen und/oder Pulver weiterverarbeitet wird.

[0025] Vorteilhafterweise kann das Pulver bei hohem Druck und/oder erhöhter Temperatur zu einem Halbzeug oder Endprodukt kompaktiert werden. Auch hier bieten sich eine Vielzahl möglicher Kompaktierverfahren an, hierbei wird beispielhaft kaltisostatisches Pressen, uniaxiales Pressen, Strangpressen, Pulverschmieden, heißisostatisches Pressen, Diffusionslegieren und Sintern genannt. In der Praxis ist es somit möglich, ein geeignetes Verfahren ohne Beschränkung auszuwählen um ein Endprodukt herzustellen.

[0026] Vorteilhafterweise kann das Pulver auch durch thermisches Spritzen weiterverarbeitet werden.

[0027] Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann das Halbzeug oder ein Endprodukt auf die Härtetemperatur erwärmt und anschließend abgeschreckt werden. Hierbei kann zum Abschrecken ein Verfahren gewählt werden aus der Gruppe umfassend: Abschrecken in einem Öl-, Salz- oder Polymerbad, Abschrecken in einem Wirbelbett oder Sprühnebel, Nieder- und Hochdruckgasabschreckung.

[0028] Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform kann das Halbzeug oder ein Endprodukt auf die Härtetemperatur erwärmt und anschließend abgekühlt werden. Zu den bevorzugten Verfahren zur Abkühlung zählen hierbei, Abkühlung an leicht bewegter Luft, Abkühlung an ruhender Luft, Ofenabkühlung unter Normalatmosphäre oder Schutzgas, Abkühlung in einer HIP-Anlage.

[0029] Das Abschrecken bzw. Abkühlen dient hierbei in erster Linie zum Zwecke der Härtung.

[0030] Vorteilhafterweise kann die Abkühlung durch eine isotherme Haltestufe unterbrochen werden (unterbrochene Härtung).

[0031] Bevorzugt kann im Anschluß an die Abkühlung von der Härtetemperatur ein ein- oder mehrmaliges Anlassen in dem Temperaturbereich von 150 - 750°C durchgeführt werden, um so eine gewünschte Eigenschaftskombination von Härte und Zähigkeit zu erzielen.

[0032] Gemäß einer bevorzugten Verwendung, wird der erfindungsgemäße Werkstoff als Pulver eingesetzt. In der Form eines Pulvers kann der Werkstoff durch eine Vielzahl unterschiedlicher Verfahren in eine gewünschte Halbzeugform oder Endform überführt werden. Hierzu zählt auch die Einsatzform als ein Schichtbestandteil von Verbundbauteilen, insbesondere auch als Matrixpulver für Hartstoff-Metallmatrix-Verbunde (Metal Matrix Composites).

[0033] Ein Einsatzbereich ist die Verwendung des verschleißbeständigen Werkstoffes zur Herstellung von Voll- und Hohlwalzen. Entsprechende Walzen können unter anderem zum Zwecke der Zerkleinerung, Brikettierung und Kompaktierung von natürlichen, chemischen oder mineralischen Aufgabegütern eingesetzt werden, insbesondere von Zementklinker, Erz und Gestein. Ferner können entsprechende Walzen auch zum Zwecke des Bewegens und Transportierens verschleißfördernder Produkte eingesetzt werden, insbesondere von metallischen Walz- und Schmiedeerzeugnissen.

[0034] Noch ein anderer Einsatzbereich ist die Verwendung des verschleißbeständigen Werkstoffes zur Herstellung von Ringen, welche auf vollen oder hohlen Walzenkörpern angeordnet werden. In diesem Fall besteht nicht die ganze Walze, sondern nur eine Außenschicht aus dem verschleißbeständigen Werkstoff. Entsprechende Walzen können in dem gleichen Aufgabenbereich wie oben angeführt eingesetzt werden.

[0035] Vorteilhafterweise können volle oder segmentierte Ringe aus dem verschleißbeständigen Werkstoff durch Aufschrumpfen auf vollen oder hohlen Walzen angeordnet werden. Dies ist ein in der Praxis bewährtes Verfahren zur Aufbringung der Ringe.

[0036] Vorteilhafterweise kann der verschleißbeständige Werkstoff zur Herstellung von dickwandigen oder kompakten Bauteilen verwendet werden. Entsprechende Bauteile können unter anderem auf dem Gebiet des Verschleißschutzes in der Gewinnung und Verarbeitung sowie dem Transport natürlicher, chemischer oder mineralischer Güter, sowie metallischer Güter, polymerer Güter, sowie keramischer Güter eingesetzt werden.

[0037] Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform betrifft die Erfindung ein Pulver zur Herstellung eines verschleißbeständigen Werkstoffes, umfassend: 1,5 - 5,5 Gew.-% Kohlenstoff, 0,1 - 2,0 Gew.-% Silizium, max. - 2,0 Gew.-% Mangan, 3,5 - 30,0 Gew.-% Chrom, 0,3 - 10 Gew.-% Molybdän, 0 - 1 0 Gew.-% Wolfram, 0,1 - 30 Gew.-% Vanadium, 0 - 12 Gew.-% Niob, 0,1 - 12 Gew.-% Titan, 2,0 - 3,5 Gew.-% Nickel, sowie optional 1 - 6 Gew.-% Kobalt und opitional 0,3 - 3,5 Gew.-% Stickstoff, Rest Eisen und herstellungsbedingte Verunreinigungen, wobei der Gehalt an Kohlenstoff folgende Bedingung erfüllt:

mit: S1 = (Nb + 2(Ti + V - 0,9))/a, S2 = (Mo + W/2 + Cr - b)/5, S3 = c + (T_H - 900) • 0,0025, wobei 7 < a < 9,6 < b < 8, 0,3 < c < 0,5 und 900°C < T_H < 1220°C.

[0038] Vorteilhafterweise kann das Pulver als Halbzeug verwendet werden. Hierdurch wird unter anderem ermöglicht, dass ein Abnehmer das Halbzeug in die gewünschte Endform überführt.

[0039] Ein weiterer Einsatzbereich ist die Verwendung des Pulvers in Pulverform oder als Halbzeug als Schichtwerkstoff oder Schichtbestandteil von Verbundbauteilen.

[0040] Noch ein weiterer Einsatzbereich ist die Verwendung des Pulvers als Matrixpulver für Hartstoff-Metallmatrix-Verbundelemente. Entsprechende Hartstoff-Metallmatrix-Verbundelemente eignen sich insbesondere für die Herstellung von Halbfabrikaten und Verbundbauteilen.

[0041] Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden anhand einer Zeichnung erläutert, diese soll jedoch den Umfang der Erfindung nicht beschränken.
Es zeigt

Figur 1a und Figur 1b

Zeit-Temperatur-Umwandlungsschaubilder einer erfindungsgemäßen Legierung (PM1) sowie eines kommerziell erhältlichen PM-Stahles

Figur 2

Härte-Anlasstemperaturen einer erfindungsgemäßen Legierung (PM1) sowie eines kommerziell erhältlichen PM-Stahles (X230CrVMo13-4)

Figur 3a

das Gefüge eines kommerziell erhältlichen PM-Stahles (X230CrVMo13-4)

Figur 3b

ein Gefügebild einer erfindungsgemäßen Legierung (PM).

[0042] Die Wärmebehandlungscharakteristik härtbarer Stähle und Legierungen wird im allgemeinen anhand von Zeit-Temperatur-Umwandlungsschaubildern (ZTU-Schaubilder) beurteilt. Das in Figur 1 dargestellte ZTU-Schaubild dient zum Vergleich einer erfindungsgemäßen Legierung mit einem handelsüblichen pulvermetallurgischem Stahl mit der Zusammensetzung X230CrVMo13-4 (Werkstoff Nr. 1.2380). Da die Martensitbildung für die genannte Werkstoffgruppe unabdingbar ist, muss die Abkühlung von der Härtetemperatur (hier 1.050°C) so schnell erfolgen, dass im Schichtwerkstoff die weichen Gefügephasen Ferrit und Perlit vermieden werden. Aus diesem Grund gilt der Abkühlgeschwindigkeit erhöhte Aufmerksamkeit, die in der Wärmebehandlungstechnik durch die Abkühlzeit von 800°C auf 500°C beschrieben wird. Durch die Division der Abkühlzeit (in Sekunden) durch 100, wird der Abkühlparameter λ gebildet, der für einige Abkühlkurven in Abbildung 1 als Zahlenwert notiert ist.

[0043] Dem in Figur 1 a dargestellten ZTU-Schaubild für den Stahl X230CrVMo13-4 ist zu entnehmen, dass in einem Bauteil nur in den Bereichen, in denen der Abkühlparameter λ < 9 ist, die für einen hohen Verschleißwiderstand notwendige hohe Härte erzielt werden kann. So liefert beispielsweise eine Abkühlung mit λ = 55 eine Härte von nur 345 HV30, eine solche Härte ist jedoch für Anwendungen als Werkzeug völlig unzureichend. Da λ im Inneren dickwandiger Bauteile größer ist als am Rand, und zudem vom Abkühlmedium abhängt, wird die Durchhärtbarkeit von Stahl häufig am Beispiel zylindrischer Körper beschrieben. Für diese einfache Geometrie ist der Wärmeübergang beim Abschrecken in verschiedenen Medien (Luft, Öl, Wasser) bekannt, so dass λ -Werte für das Innere der Zylinder angegeben werden können. Mit λ = 9 als Grenzwert für die kritische Abkühlgeschwindigkeit für den pulvermetallurgischen Stahl X230CrVMo13-4 kann dieser Stahl unter den in der nachfolgenden Tabelle 1 genannten Randbedingungen durchgehärtet werden. Die Tabelle enthält keine Angaben zur Wasserabschreckung, da diese technisch wegen der zu erwartenden Härterisse infolge zu schroffer Abkühlung nicht infrage kommt.

[0044] Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Legierung und insbesondere der Zugabe von Nickel und Molybdän kann anhand des ZTU-Schaubildes in Figur 1b beschrieben werden, das für eine Legierungsvariante PM1 mit 12,5 % Cr, 3 % Ni, 1,5 % V, 2 % Mo, 2,5 % C, 0,2 % Ti, Rest Eisen (X250CrNiVMo13-3-2-2) bestimmt wurde. Im Vergleich zum herkömmlichen nickelfreien Stahl X230CrVMo13-4 ist das Perlitfeld durch die Nickel- und Molybdänzugabe auf der logarithmisch dargestellten Zeitachse weit nach rechts und der Beginn der martensitischen Umwandlung (Martensit-Start-Temperatur) nach unten verschoben worden. Die Zugabe von Nickel und Molybdän führt in Verbindung mit hoher Härtetemperatur zur Zunahme an Restaustenit, da die Martensit-Finish-Temperatur tiefer unter Raumtemperatur gedrückt wird.

[0045] Dadurch ergeben sich wärmebehandlungstechnische Vorteile, die mit herkömmlichen pulvermetallurgischen Legierungen bisher nicht zu erzielen sind. Die den Abkühlkurven zugeordneten Härtewerte belegen, dass mit der hier beispielsweise gezeigten Legierung das weiche, perlitische Gefüge zum Beispiel bei λ = 55 vermieden werden kann. Figur 1b weist für eine derartige Abkühlung der Legierung PM1 eine Makrohärte zwischen 763 und 814 HV30 auf, im Vergleich zu der Härte des herkömmlichen pulvermetallurgischen Stahles von nur 345 HV30. Folglich können auch erheblich größere Schicht- bzw. Wandstärken auch an Luft durchgehärtet werden, ohne dass auf schroffe Abschreckmittel zurückgegriffen werden muss (Tabelle 1). Die heutzutage häufig eingesetzte Vakuumhärtung mit Druckgasabschreckung kann durch die deutlich kostengünstigere und zudem sichere Abkühlung an ruhender Luft ersetzt werden.

[0046] Darüber hinaus eröffnen die erfindungsgemäßen Legierungen bei Anwendung der HIP-Technologie die Möglichkeit, selbst dickwandige Bauteile bei der üblicherweise vorliegenden langsamen Abkühlung von HIP-Temperatur (λ ca. 130) martensitisch zu härten (siehe Figur 1b). Durch diese Maßnahme kann der Prozess der anschließenden teueren Vakuumhärtung vollständig eingespart werden. Da die Abkühlung in vielen HIP-Anlagen auch unter Druck erfolgen kann, kann der mit dem Hartphasengehalt steigenden Rissgefahr zusätzlich durch isostatischen Druck entgegengetreten werden.

[0047] Mit Chrom, Vanadium und Molybdän legierte Stähle ausreichenden C-Gehaltes können beim Anlassen oberhalb von 500°C sekundär gehärtet werden. Dies ermöglicht die Umwandlung des verbliebenen Restaustenits durch mehrmaliges Anlassen im Bereich des Sekundärhärtemaximums.

[0048] In diesem Zusammenhang sind in Figur 2 Härte-Anlasskurven für den PM-Stahl X230CrVMo13-4 und eine gemäß Anspruch 1 legierte Variante PM1 dargestellt. Während der handelsübliche pulvermetallurgische Stahl wegen der gewünschten schnellen Abkühlung mit λ < 9 in Öl gehärtet wurde, wurde der erfindungsgemäße Stahl PM1 mit einem λ von ca. 80 abgekühlt. Zwar ist hierbei die Ansprunghärte wegen hoher Restaustenitgehalte bei der erfindungsgemäßen Legierung etwas geringer als bei dem herkömmlichen Vergleichsstahl, jedoch wird durch mehrmaliges Anlassen im Bereich des Sekundärhärtemaximums und der damit verbundenen Restaustenitumwandlung und Sonderkarbidausscheidung die gleiche Härte wie bei dem herkömmlichen Stahl erreicht.

[0049] Da sich Nickel nicht an der Karbidbildung beteiligt und vollständig in der Metallmatrix gelöst wird, sind die Gefüge des herkömmlichen Ni-freien Stahles X230CrVMo13-4 und der erfindungsgemäßen Legierung hinsichtlich Karbidtyp, -größe und -volumenanteil ähnlich. Entsprechende Gefüge des entsprechenden kommerziell erhältlichen Stahles und der erfindungsgemäßen Legierung sind in Figur 3 dargestellt.

Tabelle 1: Maximal durchhärtbarer Durchmesser von zylindrischen Körpern in mm bei Abkühlung in Luft und öl für einen kommerziell erhältlichen PM-Stahl und eine erfindungsgemäße Legierungsvariante für ausgewählte Abkühlparameter λ.

Bez.	Legierung	Abkühlparameter λ	Luft	Öl
1.2380	X230CrVMo13-4	9	65	320
PM1	X250CrNiVMo13-3-2-2	55	300	900

Ansprüche

1. Verschleißbeständiger pulvermetallurgisch hergestellter Werkstoff umfassend eine Legierung enthaltend:

1,5 - 5,5 Gew.-% Kohlenstoff

0,1 - 2,0 Gew.-% Silizium

max.- 2,0 Gew.-% Mangan

3,5 - 30,0 Gew.-% Chrom

0,3 - 10 Gew.-% Molybdän

0 - 10 Gew.-% Wolfram

0,1 - 30 Gew.-% Vanadium

0 - 12 Gew.-% Niob

0,1 - 12 Gew.-% Titan

2,0 - 3,5 Gew.-% Nickel

optional 1 - 6 Gew.% Kobalt

optional 0,3 - 3,5 Gew.% Stickstoff

Rest Eisen und herstellungsbedingte Verunreinigungen, wobei der Gehalt an Kohlenstoff folgende Bedingungen erfüllt:

mit:





wobei
T_H die Härtetemperatur ist,
7 < a < 9
6 < b < 8
0,3 < c < 0,5
900°C<T_H<1220 °C.

2. Verschleißbeständiger Werkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil an Vanadium weniger als 11,5 Gew.-%, vorzugsweise weniger als 9,5 Gew.-%, besonders bevorzugt weniger als 6,0 Gew.-% beträgt.

3. Verschleißbeständiger Werkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung umfasst:

2,0 - 2,5 Gew.-% Kohlenstoff

max. 1,0 Gew.-% Silizium

max. 0,6 Gew.-% Mangan

12,0 - 14,0 Gew.-%Chrom

1,0 - 2,0 Gew.-% Molybdän

1,1 - 4,2 Gew.-% Vanadium

2,0 - 3,5 Gew.-% Nickel

4. Verschleißbeständiger, korrosionsbeständiger pulvermetallurgisch hergestellter Werkstoff umfassend eine Legierung enthaltend:

1,5 - 5,5 Gew.-% Kohlenstoff

0,1 - 2,0 Gew.-% Silizium

max.- 2,0 Gew.-% Mangan

12 - 30,0 Gew.-% Chrom

0,3 - 10 Gew.-% Molybdän

0 - 10 Gew.-% Wolfram

0,1 - 30 Gew.-% Vanadium

0 - 12 Gew.-% Niob

0,1 - 12 Gew.-% Titan

2,0 - 3,5 Gew.-% Nickel

optional 1 - 6 Gew.% Kobalt

optional 0,3 - 3,5 Gew.% Stickstoff

Rest Eisen und herstellungsbedingte Verunreinigungen, wobei der Gehalt an Kohlenstoff folgende Bedingungen erfüllt:

mit:





wobei
T_H die Härtetemperatur ist,
7 < a < 9
6 < b < 8
0,3 < c < 0,5
900°C<T_H<1220 °C.

5. Verschleißbeständiger Werkstoff nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil an Vanadium weniger als 11,5 Gew.-%, vorzugsweise weniger als 9,5 Gew.-%, besonders bevorzugt weniger als 6,0 Gew.-% beträgt.

6. Verschleißbeständiger Werkstoff nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung umfasst:

2,0 - 2,5 Gew.-% Kohlenstoff

max. 1,0 Gew.-% Silizium

max. 0,6 Gew.-% Mangan

12,0 - 14,0 Gew.-% Chrom

1,0 - 2,0 Gew.-% Molybdän

1,1 - 4,2 Gew.-% Vanadium

2,0 - 3,5 Gew.-% Nickel.

7. Verfahren zur Herstellung eines verschleißbeständigen Werkstoffes nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst eine Schmelze hergestellt wird und die Schmelze durch eines der folgenden Verfahren weiterverarbeitet wird:

- Verdüsen der Schmelze zu einem Pulver,

- Sprühkompaktieren der Schmelze.

8. Verfahren zur Herstellung eines verschleißbeständigen Werkstoffes nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst eine Schmelze hergestellt wird, die Schmelze zu einem Halbzeug gegossen wird und das Halbzeug zur Erzeugung von Pulverspänen weiterverarbeitet wird.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Pulver zu einem Halbzeug oder Endprodukt kompaktiert wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Kompaktierverfahren ausgewählt aus der Gruppe umfassend: kaltisostatisches Pressen, uniaxiales Pressen, Strangpressen, Pulverschmieden, heißisostatisches Pressen, Diffusionslegieren und Sintern.

11. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Pulver durch thermisches Spritzen weiterverarbeitet wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbzeug oder ein Endprodukt auf die Härtetemperatur erwärmt und anschließend abgeschreckt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass zum Abschrecken ein Verfahren gewählt wird aus der Gruppe umfassend: Abschrecken in einem Öl-, Salz- oder Polymerbad, Abschrecken in einem Wirbelbett oder Sprühnebel, Nieder- und Hochdruckgasabschreckung.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbzeug oder ein Endprodukt auf die Härtetemperatur erwärmt und anschließend abgekühlt wird.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbzeug oder Endprodukt von der Härtetemperatur durch eines der folgenden Verfahren abgekühlt wird, Abkühlung an leicht bewegter Luft, Abkühlung an ruhender Luft, Ofenabkühlung unter Normalatmosphäre oder Schutzgas, Abkühlung in einer HIP- Anlage.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine kontinuierliche Abkühlung durch isothermes Halten unterbrochen wird.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass im Anschluss an die Abkühlung von der Härtetemperatur ein ein- oder mehrmaliges Anlassen in dem Temperaturbereich von 150-750°C durchgeführt wird.

18. Verwendung des verschleißbeständigen Werkstoffes nach einem der Ansprüche 1 bis 10 oder des nach dem Verfahren der Ansprüche 9 bis 17 hergestellten Werkstoffes, zur Herstellung von Voll- und Hohlwalzen.

19. Verwendung des verschleißbeständigen Werkstoffes nach einem der Ansprüche 1 bis 10 oder des nach dem Verfahren der Ansprüche 9 bis 17 hergestellten Werkstoffes, zur Herstellung von vollen oder segmentierten Ringen, welche auf vollen oder hohlen Walzenkörpern angeordnet werden.

20. Verwendung des verschleißbeständigen Werkstoffes nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringe durch Aufschrumpfen auf vollen oder hohlen Walzen angeordnet werden.

21. Verwendung des verschleißbeständigen Werkstoffes nach einem der Ansprüche 1 bis 10 oder des nach dem Verfahren der Ansprüche 9 bis 17 hergestellten Werkstoffes, zur Herstellung von dickwandigen oder kompakten Bauteilen.

22. Pulver zur Herstellung eines verschleißbeständigen Werkstoffes, umfassend
1,5 - 5,5 Gew.-% Kohlenstoff
0,1 - 2,0 Gew.-% Silizium
max. - 2,0 Gew.-% Mangan
3,5- 30,0 Gew.-% Chrom
0,3- 10 Gew.-% Molybdän
0 - 10 Gew.-% Wolfram
0,1 - 30Gew.-% Vanadium
0- 12Gew.-% Niob
0,1 - 12 Gew.-% Titan
2,0 - 3,5 Gew.-% Nickel
optional 1 - 6 Gew.-% Kobalt
optional 0,3 - 3,5 Gew.-% Stickstoff
Rest Eisen und herstellungsbedingte Verunreinigungen, wobei der Gehalt an Kohlenstoff folgende Bedingung erfüllt:

mit:





wobei
T_H die Härtetemperatur ist,
7 < a < 9
6 < b < 8
0,3 < c < 0,5
900°C<T_H<1220 °C.

23. Verwendung des Pulvers nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbzeug durch Sprühkompaktierung hergestellt wird.

24. Verwendung des Pulvers nach Anspruch 22 in Pulverform oder in Form eines Halbzeuges als Schichtbestandteil von Verbundbauteilen.

25. Verwendung des Pulvers nach Anspruch 22 als Matrixpulver für Hartstoff-Metallmatrix-Verbundelemente.

Claims

1. A wear-resistant material produced by powdered metallurgy comprising an alloy containing:

1.5 - 5.5 % by wt. carbon

0.1 - 2.0 % by wt. silicon

max. 2.0 % by wt. manganese

3.5 - 30.0 % by wt. chromium

0.3 - 10 % by wt. molybdenum

0 - 10 % by wt. wolfram

0.1 - 30 % by wt. vanadium

0 - 12 % by wt. niobium

0.1 - 12 % by wt. titanium

2.0 - 3.5 % by wt. nickel

optionally 1 - 6 % by wt. cobalt

optionally 0.3 - 3.5 % by wt. nitrogen

remainder iron and production-related impurities, wherein the carbon content satisfies the following conditions:

where:





wherein
T_H is the hardening temperature,
7 < a < 9
6 < b < 8
0,3 < c < 0,5
900°C<T_H<1220 °C.

2. The wear-resistant material according to claim 1, characterized in that the proportion of vanadium is less than 11.5 by wt., preferably less than 9.5 % by wt., particularly preferably less than 6.0 % by wt.

3. The wear-resistant material according to claim 1, characterized in that the alloy comprises:

2.0 - 2.5 % by wt. carbon

max. 1.0 % by wt. silicon

max. 0.6 % by wt. manganese

12.0 - 14.0 % by wt. chromium

1.0 - 2.0 % by wt. molybdenum

1.1 - 4.2 % by wt. vanadium

2.0 - 3.5 % by wt. nickel

4. The wear-resistant, corrosion-resistant material produced by powder metallurgy comprising an alloy containing:

1.5 - 5.5 % by wt. carbon

0.1 - 2.0 % by wt. silicon

max. 2.0 % by wt. manganese

12 - 30.0 % by wt. chromium

0.3 - 10 % by wt. molybdenum

0 - 10 % by wt. wolfram

0.1 - 30 % by wt. vanadium

0 - 12 % by wt. niobium

0.1 - 12 % by wt. titanium

2.0 - 3.5 % by wt. nickel

optionally 1 - 6 % by wt. cobalt

optionally 0.3 - 3.5 % by wt. nitrogen

remainder iron and production-related impurities, wherein the carbon content satisfies the following conditions:

where:





wherein
T_H is the hardening temperature,
7 < a < 9
6 < b < 8
0,3 < c < 0,5
900°C<T_H<1220 °C.

5. The wear-resistant material according to claim 4, characterized in that the proportion of vanadium is less than 11.5 % by wt., preferably less than 9.5 % by wt., particularly preferably less than 6.0 % by wt.

6. The wear-resistant material according to claim 4, characterized in that the alloy comprises:

2.0 - 2.5 % by wt. carbon

max. 1.0 % by wt. silicon

max. 0.6 % by wt. manganese

12.0-14.0 % by wt. chromium

1.0 - 2.0 % by wt. molybdenum

1.1 - 4.2 % by wt. vanadium

2.0 - 3.5 % by wt. nickel.

7. A method for producing a wear-resistant material according to one of claims 1 to 6, characterized in that a melt is initially produced and the melt is further processed using one of the following methods:

- spray aeration of the melt into a powder,

- spray compacting of the melt.

8. The method for producing a wear-resistant material according to one of claims 1 to 6, characterized in that a melt is initially produced, the melt is cast into a semi-finished product and the semi-finished product is further processed to produce powder chips.

9. The method according to claim 7 or 8, characterized in that the powder is compacted into a semi-finished or finished product.

10. The method according to claim 9, characterized in that the compacting process is chosen from a group comprising: cold isostatic pressing, uniaxial pressing, extrusion moulding, powder forging, hot isostatic pressing, diffusion alloying and sintering.

11. The method according to claim 7 or 8, characterized in that the powder is further processed by thermal spraying.

12. The method according to one of claims 9 to 11, characterized in that the semi-finished product or a finished product is heated to the hardening temperature and then quenched.

13. The method according to claim 12, characterized in that a method of quenching is chosen from the group comprising: quenching in an oil, salt or polymer bath, quenching in a fluidized bed or spray mist, low-pressure and high-pressure gas quenching.

14. The method according to one of claims 9 to 11, characterized in that the semi-finished product or a finished product is heated to the hardening temperature and then cooled.

15. The method according to one of claims 9 to 14, characterized in that the semi-finished product or finished product is cooled from the hardening temperature by one of the following processes, cooling in slightly moving air, cooling in still air, furnace cooling in a normal atmosphere or protective gas, cooling in a HIP system.

16. The method according to one of claims 9 to 15, characterized in that continuous cooling by isothermal holding is interrupted.

17. The method according to one of claims 9 to 16, characterized in that following cooling from the hardening temperature, a single or repeated annealing is carried out in the temperature range 150 - 750 °C.

18. Use of the wear-resistant material according to one of claims 1 to 10 or of the material produced according to the method in claims 9 to 17 for producing solid and hollow rollers.

19. Use of the wear-resistant material according to one of claims 1 to 10 or of the material produced according to the method in claims 9 to 17 for producing full or segmented rings which are arranged on solid or hollow roller bodies.

20. Use of the wear-resistant material according to claim 18, characterized in that rings are arranged by shrinking on solid or hollow rollers.

21. Use of the wear-resistant material according to one of claims 1 to 10 or of the material produced according to the method in claims 9 to 17 for the production of thick-walled or compact components.

22. A powder for producing a wear-resistant material, comprising

1.5 - 5.5 % by wt. carbon

0.1 - 2.0 % by wt. silicon

max. 2.0 % by wt. manganese

3.5 - 30.0 % by wt. chromium

0.3 - 10 % by wt. molybdenum

0 - 10 % by wt. wolfram

0.1 - 30 % by wt. vanadium

0 - 12 % by wt. niobium

0.1 - 12 % by wt. titanium

2.0 - 3.5 % by wt. nickel

optionally 1 - 6 % by wt. cobalt

optionally 0.3 - 3.5 % by wt. nitrogen

remainder iron and production-related impurities, wherein the carbon content satisfies the following conditions:

where:





wherein
T_H is the hardening temperature,
7 < a < 9
6 < b < 8
0,3 < c < 0,5
900°C<T_H<1220 °C.

23. Use of the powder according to claim 22, characterized in that the semi-finished product is produced by spray compacting.

24. Use of the powder according to claim 22 in powder form or in the form of a semi-finished product as a layer constituent of composite components.

25. Use of the powder according to claim 22 as the matrix powder for hard substance metal matrix composite elements.

Revendications

1. Matériau résistant à l'usure, produit par métallurgie des poudres, comprenant un alliage qui continent :

de 1,5	à 5,5 % en poids	de carbone
de 0,1	à 2,0 % en poids	de silicium
un maxi	de 2,0 % en poids	de manganèse
de 3,5	à 30,0 % en poids	de chrome
de 0,3	à 10 % en poids	de molybdène
de 0	à 10 % en poids	de tungstène
de 0,1	à 30 % en poids	de vanadium
de 0	à 12 % en poids	de niobium
de 0,1	à 12 % en poids	de titane
de 2,0	à 3,5 % en poids	de nickel
en option de 1 à 6 % en poids de cobalt
en option de 0,3 à 3,5 % en poids d'azote

un radical de fer et des impuretés dues à la fabrication, la teneur en carbone satisfaisant aux conditions suivantes :

avec :





sachant que
T_H est la température de trempe,
7 < a < 9
6 < b < 8
0,3 < c < 0,5
900°C<T_H<1220 °C.

2. Matériau résistant à l'usure selon la revendication 1, caractérisé en ce que la part en vanadium est inférieure à 11,5 % en poids, de préférence inférieure à 9,5 % en poids, de manière particulièrement préférée, inférieure à 6,0 % en poids.

3. Matériau résistant à l'usure selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'alliage comprend :

de 2,0	à 2,5 % en poids	de carbone
un maxi de	1,0 % en poids	de silicium
un maxi de	0,6 % en poids	de manganèse
de 12,0	à 14,0 % en poids	de chrome
de 1,0	à 2,0 % en poids	de molybdène
de 1,1	à 4,2 % en poids	de vanadium
de 2,0	à 3,5 % en poids	de nickel

4. Matériau résistant à l'usure, résistant à la corrosion, fabriqué par métallurgie des poudres comprenant un alliage qui contient :

de 1,5	à 5,5 % en poids	de carbone
de 0,1	à 2,0 % en poids	de silicium
un maxi	de 2,0 % en poids	de manganèse
de 12,0	à 30,0 % en poids	de chrome
de 0,3	à 10 % en poids	de molybdène
de 0	à 10 % en poids	de tungstène
de 0,1	à 30 % en poids	de vanadium
de 0	à 12 % en poids	de niobium
de 0,1	à 12 % en poids	de titane
de 2,0	à 3,5 % en poids	de nickel
en option	de 1 à 6 % en poids	de cobalt
en option	de 0,3 à 3,5 % en poids	d'azote

un radical de fer et des impuretés dues à la fabrication, la teneur en carbone satisfaisant aux conditions suivantes :

avec :





sachant que
T_H est la température de trempe,
7 < a < 9
6 < b < 8
0,3 < c < 0,5
900°C<T_H<1220 °C.

5. Matériau résistant à l'usure selon la revendication 4, caractérisé en ce que la part en vanadium est inférieure à 11,5 % en poids, de préférence inférieure à 9,5 % en poids, de manière particulièrement préférée, inférieure à 6,0 % en poids.

6. Matériau résistant à l'usure selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'alliage comprend :

de 2,0	à 2,5 % en poids	de carbone
un maxi	de 1,0 % en poids	de silicium
un maxi	de 0,6 % en poids	de manganèse
de 12,0	à 14,0 % en poids	de chrome
de 1,0	à 2,0 % en poids	de molybdène
de 1,1	à 4,2 % en poids	de vanadium
de 2,0	à 3,5 % en poids	de nickel.

7. Procédé destiné à fabriquer un matériau résistant à l'usure selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'on fabrique d'abord une masse fondue et en ce qu'on transforme la masse fondue à l'aide de l'un des procédés suivants :

- atomisation de la masse fondue en une poudre,

- compactage par pulvérisation de la masse fondue.

8. Procédé destiné à fabriquer un matériau résistant à l'usure selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'on fabrique d'abord une masse fondue, on coule la masse fondue en un produit semi-fini et en ce qu'on transforme le produit semi-fini pour créer des copeaux de poudre.

9. Procédé selon la revendication 7 ou la revendication 8, caractérisé en ce qu'on compacte la poudre en un produit-semi fini ou en un produit final.

10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que le procédé de compactage est choisi dans le groupe comprenant : la compression isostatique à froid, la compression uni-axiale, le filage à chaud, le forgeage de poudre, la compression isostatique à chaud, l'alliage par diffusion et le frittage.

11. Procédé selon la revendication 7 ou la revendication 8, caractérisé en ce qu'on transforme la poudre par injection thermique.

12. Procédé selon l'une quelconque des revendications 9 à 11, caractérisé en ce qu'on réchauffe la produit semi-fini ou un produit final à la température de solidification et on le trempe par la suite.

13. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que pour la trempe, on choisi un procédé dans le groupe comprenant : la trempe dans un bain d'huile, de sel ou de polymère, la trempe dans un lit fluidisé ou dans un brouillard de pulvérisation, la trempe à basse pression et à haute pression.

14. Procédé selon l'une quelconque des revendications 9 à 11, caractérisé en ce qu'on réchauffe le produit semi-fini ou un produit final à la température de solidification et on le refroidit par la suite.

15. Procédé selon l'une quelconque des revendications 9 à 14, caractérisé en ce que de la température de solidification, on refroidit le produit semi-fini ou un produit final par l'un des procédés suivants, le refroidissement à de l'air légèrement agité, le refroidissement à de l'air stationnaire, le refroidissement au four sous atmosphère normale ou sous gaz inerte, le refroidissement dans une installation HIP (compression isostatique à chaud).

16. Procédé selon l'une quelconque des revendications 9 à 15, caractérisé en ce qu'on interrompt un refroidissement continu par maintien isothermique.

17. Procédé selon l'une quelconque des revendications 9 à 16, caractérisé en ce qu'à la suite du refroidissement à partir de la température de solidification, on procède à un revenu unique ou multiple dans l'ordre de températures de 150 à 750 °C.

18. Utilisation du matériau résistant à l'usure selon l'une quelconque des revendications 1 à 10 ou du matériau fabriqué d'après le procédé selon les revendications 9 à 17 pour la fabrication de cylindres pleins ou de cylindres creux.

19. Utilisation du matériau résistant à l'usure selon l'une quelconque des revendications 1 à 10 ou du matériau fabriqué d'après le procédé des revendications 9 à 17 pour la fabrication de bagues pleines ou segmentées que l'on place sur des corps de cylindres pleins ou creux.

20. Utilisation du matériau résistant à l'usure selon la revendication 18, caractérisée en ce qu'on place les bagues par frettage sur des cylindres pleins ou creux.

21. Utilisation du matériau résistant à l'usure selon l'une quelconque des revendications 1 à 10 ou du matériau fabriqué d'après le procédé des revendications 9 à 17 pour la fabrication d'éléments de construction à paroi mince ou compacts.

22. Poudre pour la fabrication d'un matériau résistant à l'usure, comprenant

de 1,5	à 5,5 % en poids	de carbone
de 0,1	à 2,0 % en poids	de silicium
un maxi	de 2,0 % en poids	de manganèse
de 3,5	à 30,0 % en poids	de chrome
de 0,3	à 10 % en poids	de molybdène
de 0	à 10 % en poids	de tungstène
de 0,1	à 30 % en poids	de vanadium
de 0	à 12 % en poids	de niobium
de 0,1	à 12 % en poids	de titane
de 2,0	à 3,5 % en poids	de nickel
en option	de 1 à 6 % en poids	de cobalt
en option	de 0,3 à 3,5 % en poids	d'azote

un radical de fer et des impuretés dues à la fabrication, la teneur en carbone satisfaisant aux conditions suivantes :

avec :





sachant que
T_H est la température de trempe,
7 < a < 9
6 < b < 8
0,3 < c < 0,5
900°C<T_H<1220 °C.

23. Utilisation de la poudre selon la revendication 22, caractérisée en ce qu'on fabrique le produit semi-fini par compactage par pulvérisation.

24. Utilisation de la poudre selon la revendication 22 sous la forme de poudre ou sous la forme d'un produit semi-fini en tant que composant de couche d'éléments de construction composites.

25. Utilisation de la poudre selon la revendication 22 comme poudre de matrice pour des éléments composites en substance dure à matrice métallique.

Zeichnung