[发明专利]具有高的耐磨性、硬度、耐腐蚀性以及低导热性的钢及这类钢的应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于要求高耐磨性、高硬度、良好的耐腐蚀性和/或低导热性的应用的钢。

背景技术

如果以下给出钢合金的含量说明，只要没有特殊说明，那么这些含量说明分别指重量。

具有上述特性的钢特别是适用于制造切割工具、孔板、滤网、用于在塑料加工工业中所需的机械的模具和类似部件。

在此，典型的应用领域为用于塑料产品的再生产或循环的机械，这些塑料产品为了将其引回到加工循环中而熔化成熔体。为了由熔体形成颗粒材料，该熔体挤压通过一个孔板，熔体以多个单条的形式从孔板中挤出。这些单线凝固并随后借助适宜的、靠近孔板旋转的切刀切割成单个的颗粒。

为了加速凝固过程，塑料熔体通过孔板的挤压以及切割在水下实施。该过程在塑料工业中称为“水下切粒(Unterwassergranulieren)”。

用于塑料的切割的切刀以及用于成型待由切刀切割的塑料条的孔板由于它们在使用时所处的腐蚀性的环境而必须具有良好的耐腐蚀性并在此经受磨削的磨损。对于“孔板”的应用而言，分别制成孔板的钢的导热性应同时较低，由此不会使与各个孔板接触的塑料熔体失去过多的热量并导致熔体的过快的凝固，过快的凝固会引起板孔的堵塞。这种要求特别是当孔板为具有小于1mm的孔直径的所谓的“微孔板”时而提出。

针对该目的而设置的已知的钢以材料标号1.2379(AISI-名称：D2)而已知。其除了铁和不可避免的杂质之外还含有(以重量％的)1.55％的C、12.00％的Cr、0.80％的Mo以及0.90％的V。

另一种同样在塑料循环领域中广泛流行的钢以材料标号1.3343(AISI-名称：M2)而规格化。其除了铁和不可避免的杂质之外还含有(以重量％的)0.85-0.9％的C、0.25％的Mn、4.1％的Cr、5.0％的Mo、1.9％的V以及6.4％的W。

以材料标号1.4110(AISI-名称：440A)规格化的马氏体钢应耐受最高的磨损要求，其除了铁和不可避免的杂质之外还含有(以重量％的)0.6-0.75％的C、最大1％的Mn、最大1％的Si、最大0.04％的P、最大0.03％的S、16-18％的Cr、以及最大0.75％的Mo。该钢在适当的热处理之后达到最小60HRC的硬度。

以商品名“铁-钛Nikro 128(Ferro-Titanit Nikro 128)”已知的钢除了铁和不可避免的杂质之外还含有(以重量％的)13.5％的Cr、9％的Co、4％的Ni以及5％的Mo，该钢专门用于制造在磨损的塑料加工中所使用的组件。在这样组成的钢的组织结构中碳化钛的含量为30重量％，这对应于TiC的约40体积％体积比重。

已知的粉末冶金制造的钢在850℃的真空下经过两到四小时的退火和随后的淬火(其中暴露于具有1-4.5巴的压力的氮气气氛)之后达到约53HRC的退火硬度，该退火硬度可以通过随后的硬化处理(其中钢在480℃下搁置六至八小时)增加至约62HRC的最大硬度。由该钢通常制造孔板、颗粒切刀、注塑喷嘴以及螺杆、环及其它用于加工有磨损作用的塑料的压制工具，以及用于泵、填充头和环刀的部件，这些部件需要用于罐头填充机械(参见“Ferro-Titanit-Die aus Krefeld”手册中包含的“Ferro-Titanit Nikro 128”数据表，由Deutsche Edelstahlwerke GmbH出版)。

Horst Hill在其论文“聚合物加工工业中的为了提高使用时间而需要耐磨损的工具的新型金属基体复合材料(MMC)(Neuartige Metallmatrixverbundwerkstoffe(MMC)zurverschleiβbeanspruchter Werkzeuge in der polymerverarbeitenden Industrie)”(2011年波鸿大学论文，发表于材料技术教研室的自出版刊物中，ISBN 978-3-943063-08-0)中最终提出了一种钢，其由(以重量％的)13.5％的Cr、1.0％的Mo、9.0％的Ni、5.5％的Co、1.0％的Cu、2.0％的Ti和1.25％的Al连同剩余铁和不可避免的杂质组成。该钢的组织结构中的TiC含量同样为30重量％。但在该组织结构中额外地存在5重量％的NbC作为硬化相。

这样组成的钢在其以实验室标准的制造过程中增加了对于充满期待的潜力的希望。但是其过程可靠的大批量生产被证实仍存在问题。

发明内容