SE533991C2 - Förfarande för tillverkning av en kompoundprodukt med ett område med slitstark beläggning, en sådan kompoundprodukt och användningen av ett stålmaterial för åstadkommande av beläggningen - Google Patents

Description

25 30 35 533 991 komponenterna, s.k. ”galling” (skärning), som gör det nödvändigt att regelbundet utföra underhåll i form av slipning, reparationssvetsning eller ventilbyte.

En stållegering för uppbyggnad av en tätningsyta i en ventil definieras av dess: 0 Fabricerbarhet 0 Kompatibilitet i ventilkonstruktionen 0 Friktionsvärde 0 Gallinguppförande 0 Motstånd mot nötning 0 Duktilitet/seghet 0 Temperaturstabilitet 0 Motstånd mot korrosion 0 Motstånd mot intryckning (dvs. hårdhet) 0 Skärbarhet, slipbarhet och polerbarhet 0 Strålningsaktivitet.

I exempelvis ventiler för kärnkrafisindusnin har legeringen Stellite 6 (varumärke för Deloro Stellite Company) i stort sett blivit standardmaterial för nötningsbeständiga material. Stellite 6 är en Co-Cr-legering med 1,3 % C, l,l % Si, 0,1 % Mn, 30 % Cr, 2,3 % Ni, 0,1 % Mo, 4,7 % W, 2,3 % Fe och rest Co. Stellite 6 läggs på bäraren genom manuell metallbågsvetsning, varvid det bildas en dendritisk austenitisk Co-matrix med en hög volymandel krornkarbider, som är ojämnt fördelade i matrisen. Påläggningen av Stellite 6 genom svetsning kan redan fiån början eller under drifi orsaka makroskopisk sprickbildning i tätningsytorna på grund av de spänningar som uppstår under svetsprocessen eller vid drifi. Härigenom uppstår läckage och minskad stabilitet mot skärning vilket leder till ökat behov av kostsamt underhåll i en omgivning med strikta säkerhetskrav. En mer optimal påsvetsning är användning av lasersvetsning eller plasmapåsvetsning med hjälp av pulver av Stellite 6, varvid sprickor och defekter minimeras.

Det har visat sig att firiktionskoeñicienten för Stellite legeringar varierar i beroende av temperatur och tryck under drift. Vid lägre driñstemperaturer, ~20 °C, och lägre tryck, <60 MPa, är friktionskoefficienten ganska hög, ~0,55-0,60, medan vid höga tryck, över ca 100-200 MPa, och vid driftstemperaturer över ca 50-80 °C är friktionskoeflicienten påtagligt lägre, ~0,25. Detta har förklarats som så, att i ett första steg sker vid krafizig belastning en deformationshärdning av Stellite 6 och man fâr en fasomvandling från ytcentrerad kubisk (FFC) lcristallsmrktur, som ger hög friktion, till hexagonal tätpackad 20 25 533 991 (HCP) kristallstruktur, och i ett andra steg sker vid ytan en omlagring, så att några HCP- basplan blir parallella med ytan och därigenom skapar en struktur i vilken skjuvning lätt uppstår. Vid lägre tryck uppstår inte detta andra steg.

Stellite 6 är i många avseenden ett utmärkt material, men det bidrar till att öka nivån på bakgrundsstrålningen i prirnärlcretsen í kokvattenreaktorer. Detta kommer sig av att nötning och korrosion fi-igör joner av isotopen 59Co, som genom neutroniniångning när den cirkulerar genom primärkretsen aktiveras till den radioaktiva isotopen °°Co, vilken avger skadlig gammastrålning när den sönderfaller till 59Co. På grund av denna nackdel har man de senaste årtiondena försökt utveckla en Co-fii legering, som har god beständighet mot nötning och korrosion och därtör lämpar sig för användning i radioaktiva omgivningar.

Sådana Co-fiia legeringar beskrivs i t.ex. US 4 803 045, kan läggas på genom svetsning och har följande sammansättning i vikts-%: C Mn Si Cr Ni Mo N Nb Ti Ta Fe 0,85-l,4 5-13 l,5-5,5 18-27 4-12 <6 0,l-0,3 Legeringarrta har en niikzrosnulctur som i huvudsak består av en austenitisk matrix och eutektiska legeringskarbider. i En vidareutveckling av dessa svetsbara Co-fiia hårdsvetsningslegeringar beskrivs i US 5 702 668 och har följande sammansättning i vikts-%: C Mn Si Cr Ni Mo N P S B Fe 1,l-l,35 4-5 3-3,5 22,5-26 3,742 l,8-2,2 0,02-0,18 <0,018 <0,0l <0,002 bal Också dessa legeringar har en niikrostrukttrr som i huvudsak består av en austenitisk matrix och eutektiska legeringskarbider.

Andra svetsbara Co-fiia hårdsvetsningslegeringar saluförs av Böhler Welding under varumärket Skwarn och har nedan angivna sammansättning i vikts-%: C Si Mn Cr Mo Ni Fe Skwam-IG 0,2 0,65 0,55 17,0 1,1 0,4 balans Fox Skwam 0,22 0,4 0,4 17,0 1,3 balans Eftersom också de Co-fi-ia hårdsvetsningsbelâggningarna läggs på genom svetsning, kan det, liksom vid påläggning av Stellite, redan från början eller under drift uppstå- makroskopisk sprickbildning i tämingsytorna på grund av de spänningar som uppstår .20 25 30 533 991 under svetsprocessen eller vid drift. Härigenom uppstår läckage och minskad stabilitet mot skärning vilket leder till ökat behov av kostsamt underhåll i en omgivning med strikta säkerhetskrav.

Vidare beskriver WO 2007/024192 A1 (Uddeholm Tooling Aktiebolag) en pulvermetallurgiskt tillverkad stállegering och av legeringen tillverkade verktyg eller komponenter. Legeringen har följande sammansättning i vikts-%: 0,01-2 C, 0,6-10 N, 0,0l-3,0 Si, 0,01-10,0 Mn, 16-30 Cr, 0,01-5 Ni, 0,01-5,0 (Mo + W/2), 0,01-9 Co, max. 0,5 S och 0,5-14 (V + Nb/2), där innehållet av å ena sidan N och å andra sidan (V ' + Nb/2) balanserats i förhållande till varandra så att innehållet av dessa element ligger inom ett område som begränsas av koordinaterna A', B', G, H, A', där [N, (V + Nb/2)]- koordinaterna för dessa punkter är: A': [O,6, O,5]; B': [l,6, 0,5]; G: [9,8, 14,0]; H: [2,6, l4,0], samt max. 7 av någon av Ti, Zr och Al, rest väsentligen endast järn och föroreningar i normala halter. Stålet är avsett att användas för tillverkning av verktyg för formningsprutning, formpressning och extrusion av plastkomponenter samt korrosionsutsatta verktyg för kallarbete. Vidare även konstruktionskomponenter, t.ex. insprutningsmuristycken till motorer, slitdelar, pumpdetalj er, lagerkomponenter m.m.

Ytterligare ett applikationsområde är användning av stållegeringen för tillverkning av knivar inom livsmedelsindustrin. i KORT REDOGÖRELSE FÖR UPPFINNINGEN i Ett ändamål med uppfinningen är att åstadkomma ett förfarande för tillverkning av en kompoundprodukt, vid vilket påföringen av hårdbeläggningen inte sker genom svetsning.

Detta ändamål uppnås vid det i första stycket ovan angivna förfarandet genom att det enligt uppfinningen innefattar följ ande steg: - framställning på pulvermetallurgisk väg av ett slitstarkt stålmaterial med följande sammansättning i vikts-%: C Si Mn Cr Ni Mo + W/2 Co S N 0,0l-2 0,01-3,0 0,01-10,0 16-33 max. 5 0,01-5,0 max. 9 max. 0,5 0,640 vidare 0,5-14 av (V + Nb/2), där innehållet av å ena sidan N och å andra sidan (V + Nb/Z) är så balanserade i förhållande till varandra att halterna av nämnda ärrmen ligger inom en area A', B', G, H, A' i ett rätvinkligt, plant koordinatsystem där halten N utgör abskissa och halten V + Nb/2 utgör ordinata och där koordinaterna för nämnda punkter är 10 20 25 533 991 A' B' G H N 0,6 1,6 9,8 2,6 v + Nb/z 0,5 0,5 14,0 14,0 samt max 7 av någon av Ti, Zr och Al, rest väsentligen endast järn och oundvikliga föroreningar, - anbringande av det slitstarka stålmaterialet på nämnda ytområde av bär-aren, och - hetisostatisk kompaktering av bäraren med beläggningen till en heltät eller åtminstone nära heltät kropp.

Ett med ovan nämnda ändarnål sammanhängande ändamål är att åstadkomma en kompoundprodukt, i vilken en slityta uppfyller högt ställda fordringar på beständighet mot nötning och korrosion och även i Co-fritt uttörande är fii från makroskopisk sprickbildning.

Detta ändamål uppnås vid den i andra stycket ovan angivna kompoundprodukten i enlighet med uppfinningen, därigenom - att den irmefattar ett bärarmaterial för en slityta, där bära-materialet har en första sammansättning, ~ att slitytan innefattar ett slitstarkt stålmaterial med en andra sammansättning vilken innefattar i vikts-%: C Si Mn Cr Ni Mo + W/2 Co S N 0,0l-2 0,01-3,0 0,01-10,0 16-33 max. 5 0,01-5,0 max. 9 max. 0,5 0,6-10 vidare 0,5-l4 av (V + Nb/2), där innehållet av å ena sidan N och å andra sidan (V + Nb/2) är så balanserade i förhållande till varandra att halterna av nämnda ämnen ligger inom en area A', B', G, H, A' i ett rätvinkligt, plant koordinatsystem där halten N utgör abskissa och halten V + Nb/2 utgör ordinata och där koordinaterna för nämnda punkter är A' B' G H N 0,6 1,6 9,8 2,6 - V + Nb/Z 0,5 0,5 14,0 14,0 Samt max 7 av någon av Ti, Zr och Al, rest väsentligen endast järn och oundvikliga föroreningar, - att det slitstarka stålmaterialet har en mikrosnulctur som innefattar en jämn fördelning av upp till 50 vol-% hårdfaspartiklar av M2X-, MX- och/eller M;3C6 /M1C3-typ vars 20 25 30 533 991 storlekar i sin längsta utsträckning år 1-10 um, där innehållet av dessa hårdfaspartiklar fördelar sig så att upp till 20 vol-% utgörs av MgX-karbider, nitrider och/eller karbonitrider, där M huvudsakligen är V och Cr och X huvudsakligen är N, samt 5-40 vol-% MX-karbider, nitrider och/eller karbonitrider, där M huvudsakligen är V och X huvudsakligen är N, där medelstorleken hos dessa MX-partiklar är mindre än 3 pm, företrädesvis mindre än 2 um och än mer föredraget mindre än 1 um.

Genom att den nötningsbeständiga belåggningen inte läggs på genom svetsning, undviker man att det redan från början eller under drift uppstår makroskopisk spriekbildrring i tätningsytorna på grund av de spänningar som uppstår under svetsprocessen eller vid drift. Härigenom elimineras risken för läckage och minskad stabilitet mot skäming, vilket ger fördelen av minskat behov av kostsamt underhåll i en omgivning med strikta säkerhetskrav. Tack vare att det slitstarka materialet har en sammansättning enligt ovan, vilken balanserats avseende innehållet av kväve i förhållande till innehållet av vanadin och eventuellt förekommande niob kan ett slitstarkt ytskikt erhållas på kompoundprodukten. Genom att 'mikrostrukturen har ett högt innehåll av mycket hårda, stabila hårdfaspartiklar kan en slityta åstadkommas som gott och väl uppfyller högt ställda krav på antigalling- och antifrettingegenskaper samtidigt som den uppvisar mycket goda korrosionsegenskaper.

Ett annat med ovan nämnda ändamål sammanhängande ändamål är att åstadkomma en ny användning för den enligt ovan kända, pulvermetallurgiskt tillverkade stållegeringen.

Detta ändamål uppnås genom att i enlighet med uppfinningen ett stålmaterial med följande sammansättning i vikts-%: c si Mn Cr Ni M6 + W/2 Co S N 0,0l-2 0,01-3,0 0,01-10,0 16-33 0,01-5 0,0l-5,0 max. 9 max. 0,5 0,6-l0 vidare 0,5-14 av (V + Nb/2), där innehållet av å ena sidan N och å andra sidan (V + Nb/2) är så balanserade i förhållande till varandra att haltema av nämndaämnen ligger inom en area A', B', G, H, A' i ett rätvinkligt, plant koordinatsystem där halten N utgör abskissa och halten V + Nb/2 utgör ordinata och där koordinaterna för nämnda punkter är A' B* G H N 0,6 1,6 9,: 2,6 v +Nb/2 0,5 0,5 14,o 14,o samt 20 25 30 533 991 max 7 av någon av Ti, Zr och Al, rest väsentligen endast jäm och oundvikliga föroreningar, används för åstadkommande av ett slitstarkt ytornråde på en bärare av ett metalliskt material med en annan, första sammansättning, där nämnda ytområde företrädesvis utgör en slityta på en ventil, t.ex. en ventil i ett kärnkraftverk, mer specifikt en ventil i primärkretsen på ett kärnkraftverk.

Härigenom möjliggörs användning av det på pulvermetallurgisk väg framställda stälmaterialet för produkter som kräver mycket god nötningsbeständighet hos ett ytområde hos produkten samtidigt som produkten skall uppfylla krav på korrosions- beständighet, bearbetbarhet, duktilitet, skärbarhet, hårdhet, värrnebehandlingsrespons både vad gäller bärare och slitskikt.

Ytterligare kännetecknande särdrag hos olika utföringsformer av uppfinningen och vad som uppnås därmed framgår av den efterföljande detaljerade beskrivningen samt patentkraven.

KORTFATTAD BESKRIVNING AV DE BIFOGADE RITNINGARNA I det följande kommer uppfinningen att beskrivas närmare med hänvisning till föredragna utföringsformer och de bifogade ritningarna. är mikrostriilctxirbild tagen med ett elektronmikroskop över ett sammanbindningsområde mellan en bärare av AISI 316L till hårdbeläggningen av Vanax 75 (enligt uppfinningen) efter hetisostatisk kompaktering.

Figur l är ett diagram som visar halterna av vanadin, krom, nickel och mangan i en kompoundprodukt vid övergång från en bärare av AISI 3 l 6L via en kapselvägg av nickel till hårdbeläggningen av Vanax 75 (enligt uppfinningen) efter hetisostatisk kompaktering.

Figur 2 är ett diagram som visar halterna av kol och kväve i en kompoundprodukt vid övergång från en bärare av AISI 3 l6L via en kapselvägg av nickel till hàrdbeläggningen av Vanax 75 (enligt uppfinningen) efter hetisostatisk kompaktering.

Figur 3 20 25 30 35 Figur 4 Figur 5 Figur 6 Figur 7 Figur 8 Figur 9 Figur 10 Figur 11 Figur 12 Figur 13 Figur 14 Figur 15 533 99'l är ett diagram som visar den analyserade sammansättningen av stålmaterialet vid övergång från en bärare av AISI 3l6L via en kapselvägg av nickel till hårdbeläggningen av Vanax 75 (enligt uppfmningen) efter hetisostatisk kompaktering. visar förhållandet mellan halten N och halten (V + Nb/2) för det använda stålet i form av ett koordinatsystem. är ett diagram som jämför nötningsbeständigheten för de tre testade legeringarna. är ett diagram som jämför korrosionsbeständigheten för de tre testade legeringarna. visar rnikrostrulcturen för ett nötningsbeständigt skikt tillverkat fi-ån pulvermetallurgiskt framställt stâlmaterial som kompakterats hetisostatiskt och sedan värmebehandlats enligt en föredragen utföringsforrn av uppfinningen. visar mikrosnukturen för ett nötningsbeständigt skikt tillverkat genom påsvetsning av Stellite 6 (referensmaterial). visar mikrostrukturen för ett nötningsbeständigt skikt tillverkat genom påsvetsning av Skwam (referensmaterial). är ett diagram som visar friktionsegenskaperna för Stellite 6. är ett diagram som visar fiiktionsegenskaperna för Skwam. är ett diagram som visar friktionsegenskapema förVanax 75. är ett diagram som visar friktionsegenskaperna för Vanax 75 mot Stellite 6. är ett diagram som jämför hårdheten i beroende av anlöpningstemperaturen mellan det slitstarka stålmaterialet enligt uppfinningen och Stellite 6. 20 '25 30 533 991 Figur 16 är ett diagram som järnför skärbarheten mellan det slitstarka stålmaterialet enligt uppfinningen och Stellite 6.

DETALJERAD BESKRIVNING AV F ÖREDRAGNA UTFÖRINGSFORMER TELVERKNING AV EN KOMPOUNDPRODUKT Vid förfarandet enligt uppfinningen för tillverkning av en kompoundprodukt anbringas det slitstarka stålmaterialet på ett ytområde av en bärare av ett första metalliskt material, vilket ska ge erforderlig styrka/hållfasthet åt kompoundprodukten. Den därigenom erhållna produkten kompakteras hetisostatiskt till en heltät eller åtminstone nära heltät kropp.

Enligt en första föredragen utföringsform av förfarandet placeras en kuts av det första metalliska materialet, dvs. bäraren, i kapseln, och pulver av det slitstarka stälmaterialet anbringas på nänmda ytområde på kutsen. Därefier förslutes kapseln och evakueras på gas och kapseln med innehåll kompakteras därefier hetisostatisk! till en heltät eller åtminstone nära heltät kropp.

Enligt en andra föredragen utföringsform av förfarandet anbringas pulver av det slitstarka stålmaterialet på ett ytområde av åtminstone till viss del färdigbearbetad kuts av det första metalliska materialet, dvs. bäraren, och en huvliknande kapsel svetsas fast mot kutsen så att pulvret innesluts i huven mot ytområdet. Detta kan exempelvis utföras på så sätt att pulver fylls i en huvliknande kapsel som placeras med sin öppna del mot ytområdet på kutsen så att pulvret kommer att ligga an mot kutsen, varefter fastsvetsning av huven och evakuering av gas i huven utförs. Ett annat sätt att anbringa pulvret mot slitytan kan vara att rent mekaniskt häfta vid pulvret mot slitytan. Även anbringande av pulvret genom nyttjande av något lämpligt bindemedel är tänkbart.

Genom att applicera pulvret mot slitytan kan ett icke heltätt skikt av pulver byggas upp vilket är tillräckligt hållbart för att klara av nödvändig hantering i samband med hetisostatisk kompaktering. Pulverskiktet kan sedan konsolideras till heltätt eller åtminstone nära heltätt utförande genom hetisostatisk kompaktering. Vid detta förfarande fordras ingen inneslutande kapsel.

Enligt en tredje föredragen utföringsform av förfarandet framställs en mellanprodukt av det slitstarka ståhnaterialet genom sammanbindning av pulverkomen i pulver av det slitstarka stålmaterialet, och denna mellanprodukt anbringas på en kuts av det första 10 20 25 30 35 533 991 10 metalliska materialet, dvs. bäraren, varefter den erhållna enheten inneslutes i kapseln.

Pulverkornen sammanbinds företrädesvis genom sintring eller hetisostatisk kompaktering och den erhållna kroppen kan även genomgå någon form av varmbearbetning, tex. smide. En ytterligare bearbetning för erhållande av lämplig form Lex. band-, ring- eller skivform, är naturligtvis möjlig.

I Fig. 1 visas en mikrostrukturbild tagen med ett elektronmikroskop över ett sammanbindningsområde mellan bärarmaterialet 1 och det slitstarka stålmaterialet 2.

Sammanfogningen 3 ses tydligt som en nära nog skarp linje mellan de båda materialen. - Halten av legeringselementen vanadin, krom, mangan, nickel, kol och kväve har analyserats med jämna mellanrum längs en tänkt linje från bärarmaterialet l (punktema 1-5), över sammanfogníngen 3 (punktema 6-8) och vidare in i det slitstarka ståhnaterialet 2 (punkterna 9-20).

I Fig. 2 visas ett diagram över innehållet av legeringselementen vanadin, krom, mangan, nickel. Mätningen visar att innehållet av samtliga element ligger på en jämn nivå i bärarmaterialet. Variationerna av haltema av vanadin och krom i det slitstarka stålmaterialet kan härföras till förekomst av hårdfaspartiklar i materialet.

I Fig. 3 visas hur haltema av kol och kväve varierar längs provlinjen och det är tydligt att vare sig halten av kol eller kväve har förändrats i bärarmaterialet. Detta får anses som mycket positivt eftersom både kol och kväve är element som är mycket lättrörliga genom att de löser sig interstitiellt , och därför farms farhågor om att de skulle diffundera in i bärarmaterialet. En sådan diffusion skulle vara mycket allvarlig eftersom både kol och kväve då skulle förena sig med i första hand krom och bilda kromkarbider i komgränserna. Därigenom utarmas bärarmaterialet på krom och man riskerar interkristallin korrosion.

Då en skadlig diffusion mellan det slitstarka ståhnaterialet och det' första metalliska materialet skulle kunna ske vid den hetisostatiska kompakteringen, är det lämpligt att de två stålmaterialen hålls åtskilda av en diffusionsbarriär i form av en kapslingsvägg. En sådan kapslingsvägg består företrädesvis åtminstone i huvudsak av nickel eller monel och kan ha en tjocklek av storleksordningen 1 mm. Vid den hetisostatiska kompakteringen är det nämligen olämpligt om kol och kväve diffimderar in i bärarmaterialet, om det är ett rostfritt stål, eftersom det rostfria stålet då skulle bli känsligt för interkristallin korrosion. 20 25 30 533 991 ll I Fig. 4 visas ett diagram som åskådliggör innehållet av vissa kritiska legeringselement vid övergång från en bärare av AISI 316L (analyspunkter nr. 1-1 l) via en kapselvägg av nickel (analyspunkter nr. 12-19) till en uppfinningsenlig hårdbeläggning av Vanax 75 (analyspunkter nr 20-32) efter hetisostatisk kompaktering. De något ojämna kurvoma i Vanax 75-fasen nännast nickelfasen kan tillskrivas hårdfaspartiklar.

Enligt en fiärde föredragen utföringsform av förfarandet tillverkas bäraren samtidigt med anbringandet av den nötningsbeständiga beläggningen. Detta kan ske genom att en inre kapsel fylls med pulver att det stålmaterial som ska ge bäraren erforderlig styrka/hållfasthet. Denna kapsel försluts, evakueras på gas och positioneras i en yttre kapsel, vari pulver av det slitstarka stålmaterialet anbringas/anbringats. Det inses att ' mängden pulver av respektive stålmaterial samt den inbördes placeringen av den inre kapseln respektive pulvret av det slitstarka stålmaterialet är beroende av flera faktorer, t.ex. formen hos den önskade kompoundprodukten, slitskiktets tjocklek, bärarens tjocklek och pulvrets volymförändring (krympning) vid kompaktering, och får anpassas därefter. Därefter försluts den yttre kapseln och evakueras på gas och alltsammans kompakteras hetisostatiskt. Ett altemativt förfarande enligt denna fjärde utföringsform är att inte använda en inre kapsel utan istället låta fylla pulver av olika stâlmaterial i en gemensam kapsel, där pulver av de olika stålmaterialen är placerade på lämplig plats i kapseln för àstadkommande av en kompoundprodukt enligt uppfinningen, dvs. en bärare med en slityta innefattande ett slitstarkt ståhnaterial.

Den hetisostatiska kompakteringen utförs lämpligen under en tid av storleksordningen 3 h vid 1000-1350 °C, företrädesvis 1100-1150 °C och ett tryck av storleksordningen 100 MPa.

I samtliga fall följs de nänmda stegen av maskinbearbetning till avsedda dimensioner och värmebehandling. Därefier följer värmebehandling, företrädesvis genom härdning från en austenitiseringstemperatur av 950-1150 °C och lågtemperaturanlöpning vid 200-450 °C, 2 x 2 h, eller högtemperatlirarilöpning vid 450-700 °C, 2 x 2 h. Lämpliga temperaturer väljs för att uppnå önskvärda egenskaper hos slitytan av det slitstarka stålmaterialet, vilket diskuteras i detalj längre fram.

Vidare är i samtliga fall det metalliska materialet i bäraren valt att tåla hetisostatisk kompaktering vid 1100-1150 °C och det är vidare angeläget att bärarmaterialet väljs så att det har värmebehandlingsegenskaper som är kompatibla med det slitstarka stålmaterialet. I kompoundprodukter för ventiler är det läinpligt att bäraren består av ett 10 20 25 30 35 533 991 stål med avsedda egenskaper vad gäller korrosion, duktilitet och hårdhet och som i förekommande fall uppfyller tryckkärlsnormer. Som exempel kan nämnas både ferritiska, austenitiska eller ferritaustenitiska material i det rostfria segmentet och exempel på sådana material är AISI 3 l6L, AISI 304. Ett bämrmaterial i exempelvis AISI 3 l6L är kompatibelt för värmebehandling i temperaturintervallet 1050-1100 °C, då en släckglödgning av AISI 3 l6L-materialet sker. För andra mindre krävande applikationer kan andra material väljas, t.ex. kolstål, tryckkärlsstål, verktygsstål, gjutjärn, och även mässing eller koppar, varvid en diffusionsbarriär av t.ex. nickel eller monel ska användas där så erfordras.

Inom ramen för demia uppfinning avses med tennen beläggning det förhållande att beläggningen utgör ett relativt bäraren förhållandevis tunt ytskikt, dvs. tjockleken hos godset i bäraren överstiger vida tjockleken hos beläggningen. Dock avses även det förhållandet att tj ockleken hos beläggningen är väsentligen lika tj ockleken hos bäraren.

I exceptionella fall där omständigheterna kräver det, tex. där den nötningsutsatta delen av produkten kommer att utgöra en utskjutande del och bäraren utgör en infästrringsdel, inses att beläggningen av det slitstarka stålrnaterialet kan komma att utgöra den huvudsakliga andelen av kompoundprodukten, och termen beläggning omfattar således även förhållandet att godstj ockleken hos det slitstarka stålmaterialet är betydligt tjockare än godstjockleken hos bäraren. Inom ramen för uppfinningen kan således beläggningen ha en tjocklek av 0,5-1000 mm, men i de flesta applikationer överstiger tjockleken mest sannolikt inte 50 mm, och än mer sarmolikt överstiger tjockleken inte 30 l de flesta fall kommer beläggningen att ha en tjocklek av 0,5-10 mm, mer föredraget 3-5 mm.

Vid en särskilt föredragen utföringsform av uppfinningen, där kompoundprodukten utgör en för slitage utsatt komponent i en ventil, och materialet i bäraren består av tryckkärlsstål, är det därvid lämpligt att det slitstarka stålmaterialet är fritt från avsiktligt tillsatt kobolt och bildar slityta på en för slitage utsatt komponent i en ventil i ett kärnkraftverk, och att materialet i bäraren har en sammansättning som motsvarar AISI 3l6L. Ventilen är i storleksordningen 100 mm i diameter och har en längd av omkring 50-150 mm. Slitskiktets tjocklek efter hetisostatisk kompaktering, maskinbearbeming och eventuell slipning till erforderlig ytfinhet är omkring 0,5-20 mm tjockt, företrädesvis 3-5 mm tjockt.

Genom att den nötningsbeständiga beläggningen inte läggs på genom svetsning, undviker man att det redan från början eller under drift uppstår makroskopisk sprickbildning i tätningsytorna på grund av de spänningar som uppstår under 20 25 30 35 533 991 svetsprocessen eller vid drift. Härigenom elimineras risken för läckage och minskad stabilitet mot skärning, vilket ger fördelen av minskat behov av kostsamt underhåll i en omgivning med strikta säkerhetskrav. sJÅLvA STALMATERIALET Det enligt uppfinningen använda stålmaterialet är tillverkat pulvennetallurgiskt, vilket är ett villkor för att stålet skall vara i hög grad fritt från oxidiska inneslutningar samt erhålla en milcrostruktur som innefattar att det slitstarka stålmaterialet har en rnikrosuuktur som innefattar en jämn fördelning av upp till 50 vol-% hårdfaspartiklar av M;X-, MX- och/eller MzgCó /M7C3-typ vars storlekar i sin längsta utsträckning är 1-10 um, där innehållet av dessa hàrdfaspartiklar fördelar sig så att upp till 20 vol-% utgörs av MzX-karbider, nitrider och/eller karbonitrider, där M huvudsakligen är V och Cr och X huvudsakligen är N, samt 5-40 vol-% MX-karbider, nitrider och/eller karbonitrider, där M huvudsaldigen är V och X huvudsakligen är N, där medelstorleken hos dessa MX-partiklar är mindre än 3 um, företrädesvis mindre än 2 um och än mer föredraget mindre än l um. Företrädesvis irmefattar den pulvermetallurgiska tillverkningen gasatomisering av en stålsmälta med kväve som atomiseringsgas, vilket ger stållegeringen en viss minsta halt av kväve. Genom fastfasnitrering av pulvret kan en högre, önskvärd kvävehalt åstadkommas.

För de ingående legeringselementen i stålet gäller vidare följande.

I första hand skall kol finnas i det uppfinningsenliga stålet i tillräcklig mängd för att tillsammans med kväve i fast lösning i stålets matrix bidra till att stålet i dess härdade och anlöpta tillstånd ges en hög hårdhet, uppemot 60-62 HRC. Tillsammans med kväve kan kol även ingå i primärt utskiljda MgX-nitrider, -karbider och/eller karbonitrider där M i huvudsak utgörs av V och Cr och X i huvudsak utgörs av N samt i primärt utskiljda MX-nitrider, -karbider och/eller karbonitrider, och M i huvudsak utgörs av V och Xi huvudsak utgörs av N, samt ingå i eventuellt förekommande, M23C6 och/eller M1C3- karbider.

Kol ska tillsammans med kväve ge önskvärd hårdhet samt bilda ingående hårdfaser.

Halten kol i stålet, dvs. kol som är löst i stålets matrix plus det kol som är bundet i karbider och/eller karbonitrider ska hållas på en så låg nivå som av produktions- ekonomiska skäl och fasmässigt kan motiveras. Stålet skall kunna austenitiseras och omvandlas till martensit vid härdningen. Vid behov djupkyls materialet för att undvika restaustenit. Företrädesvis skall kolhalten vara minst 0,01 %, än mer föredraget minst 20 25 30 35 533 991 0,05 % och mest föredraget minst 0,1 %. Den maximala halten kol kan tillåtas uppgå till max. 2 %. Beroende av applikationsornråde anpassas kolhalten i förhållande till mängden kväve i stålet samt till den sammanlagda halten av i första hand de karbid- bildande elementen vanadin, molybden och laom i stålet så att stålet ges ett innehåll av MzX-karbider, -nitrider och/eller -karbonitrider av upp till 20 vol-% samt ett innehåll av MX- karbider, -nitrider och/eller -karbonitrider av 5-40 vol-%. MggCf, och/eller M1C3- karbider kan även förekomma i halter upp till 8-10 vikt-%, frarnförallt vid mycket höga kromhalter. Den totala halten av MX-, MgX- och/eller M23C6 /M1C3- karbider, -nitrider och/eller -karbonitrider i stålet skall dock inte överstiga 50 vol-%. Utöver detta så skall förekomsten av ytterligare karbider i stålet minimeras så att halten löst krom i austeniten inte understiger 12 %, företrädesvis minst 13 % och än mer föredraget minst 16 % vilket borgar för att stålet erhåller en god korrosionsresistens.

Kväve utgör ett väsentligt legeringselement för det uppfinningsenliga stålet. I likhet med kol skall kväve ingå i fast lösning i stålets matrix för att ge stålet adekvat hårdhet samt för att bilda de önskade hårdfasema. Företrädesvis används kväve som atomiseringsgas vid den pulvermetallurgiska processen för framställning av metall- pulver. Genom en sådan pulverframstållning kommer stålet att innehålla max ca 0,2-0,3 % kväve. Detta metallpulver kan sedan ges en önskad kvävehalt enligt någon känd teknik, t.ex. genom trycksättning i kvävgas eller genom fastfasnitrering av fiamställt pulver varför stålet lämpligen innehåller minst 0,6 %, företrädesvis minst 0,8 % och mest föredraget minst 1,2 % kväve. Genom att trycksättriing i kvävgas eller fastfasnitrering tillämpas är det givetvis möjligt att låta atomiseringen ske med arman atomiseringsgas, t.ex. argon.

För att inte orsaka sprödhetsproblem och ge restaustenit är kvävehalten maximerad till 10 %, företrädesvis 8 % och än mer föredraget max 6 %. Genom att vanadin men även ändra starka nitrid/karbidbildare, t.ex. krom och molybden, har en benägenhet att reagera med kväve och kol bör samtidigt kolhalten anpassas till demra höga kvävehalt så att kolhalten maximeras till 2 %, lämpligen max 1,5 %, företrädesvis max 1,2 % för de ovan angivna kvävehalterna. Härvid bör dock beaktas att korrosionsbeständigheten avtar med en höjd kolhalt samt att även gallingmotståndet kan avta vilket är en nackdel, fiamför allt p.g.a. att förhållandevis stora kromkarbider, MzgCó och/eller M1C3 kan bildas, jämfört med om stålet enligt uppfinningen ges en lägre kolhalt än de ovan angivna högsta halterna. 10 20 25 30 35 533 991 I de fall man nöjer sig med att ge stålet lägre kvävehalter är det därför önskvärt att även sänka kolhalten. Företrädesvis begränsas kolhalten till så låga nivåer som av kosmadsskål kan motiveras men enligt uppfinningstanken kan halten av kol varieras vid en given halt av kväve varvid stålets innehåll av hårdfaspartiklar samt dess hårdhet kan anpassas beroende på vilket applikationsornråde som stålet är avsett för. Kväve bidrar också till att vid givna halter av de korrosionshämmande legeringselementen krom och molybden gynna bildningen av MX-karbonitrider samt undertrycka bildningen av M2;C6 och/eller M7C3 vilka på ett ogynnsamt sätt reducerar stålets korrosionsegenskaper.

Kisel ingår som en rest fi-ån stålets tillverkning och förekommer i en minsta halt av 0,01 %. Kisel ger vid högre halter ett lösningshârdnande, men även en viss sprödhet.

Kisel är också en kraftig ferritbildare och får därför inte förekomma i halter över 3,0 %.

F öreträdesvis innehåller stålet inte mer än max. 1,0 % kisel, lämpligen max. 0,8 %. En nominell kiselhalt är 0,3 %.

Mangan bidrar till att ge stålet god härdbarhet. För att undvika sprödhetsproblem får mangan inte förekomma i halter över 10,0 %. F öreträdesvis innehåller stålet inte mer än max. 5,0 % mangan, lämpligen max. 2,0 % mangan. I utföringsformer där härdbarheten inte är av lika stor betydelse förekommer mangan i låga halter i stålet såsom restämne från stålets tillverkning och binder de mängder svavel som kan finnas genom att bilda mangansulfid. Mangan bör därför finnas i en halt av åtminstone 0,01 % och ett lämpligt manganintervall ligger inom 0,2-0,4 %.

Krom skall fimias i en lägsta halt av 16 %, företrädesvis minst 17 % och än mer föredraget minst 18 %, för att ge stålet önskvärt korrosionsmotstånd. Krom är även en viktig nitridbildare och skall som sådant element förekomma i stålet för att tillsarrmians med kväve ge stålet ett irmehåll av hårdfaspartiklar vilka bidrar till att ge stålet önskat galling- och nötningsmotstånd. Av dessa hårdfaspartiklar kan upp till 20 vol-% utgöras av MzX-karbider, -nitrider och/eller -karbonitriden där M i huvudsak utgörs av Cr men även en viss lägre andel av V, Mo och Fe, och 5-40 vol-% kan utgöras av MX- karbider, -nitrider och/eller -karbonitrider, där M i huvudsak utgörs av V. Krom är emellertid en kraftig fenitbildare. För att undvika ferrit efier härdning får kromhalten ej överstiga 33 %, lämpligen max 30%, företrädesvis max 27 %, och än mer föredraget max 25 %. 20 25 30 35 533 991 Nickel är ett valfritt (optional) ätrme och kan som sådant eventuellt ingå som austenit- stabiliserande ämne i en halt av max 5,0 % och lämpligen max 3,0 % för att balansera stålets höga halter av de ferritbildande ämnena krom och molybden. Företrädesvis innehåller stålet enligt uppfinningen emellertid ingen avsiktligt tillsatt mängd nickel.

Nickel kan dock tolereras som en oundviklig förorening, vilken som sådan kan vara så hög som cirka 0,8 % Kobolt är också ett valfritt (optional) ämne och kan som sådant eventuellt ingå i en halt av max 9 % och lämpligen max 5 %, för att förbättra anlöpningsbeständigheten. I hårdbeläggningar i t.ex. ventiler för kärnkraftverk och andra applikationer där radioaktivitet förekommer, bör stålet dock inte innehålla någon kobolt.

Molybden bör finnas i stålet då det bidrar till att ge stålet önskad korrosionsresistens, i synnerhet gott punktfrätriingsmotstånd. Emellertid är molybden en kraftig ferritbildare, varför stålet inte fär innehålla mer än max. 5,0 %, lämpligen max. 4,0 %, företrädesvis max 3,5 % Mo. En nominell molybdenhalt är 1,3 % Molybden kan i princip helt eller delvis ersättas av volfram som dock inte ger samma förbättring av korrosionsresistensen. Dessutom krävs dubbelt så stor mängd volfram som molybden, vilket är en nackdel. Utöver detta försvåras även skrothanteringen.

Vanadin skall ingå i stålet i en halt av 0,5-l4 %, lämpligen l,0-l3 %, företrädesvis 2,0-12 % för att tillsammans med kväve och förekommande kol bilda nämnda MX- nitrider, -karbider och/eller -karbonitrider. Enligt ett första föredraget utförande av uppfinningen ligger vanadinhalten i intervallet 0,5-1,5 %. Enligt ett andra föredraget utförande ligger vanadinhalten i intervallet 1,5-4,0, företrädesvis 2,0-3,5 och än mer föredraget 2,5-3,0 %. En nominell vanadinhalt enligt detta andra föredragna utförande är 2,85 %. Enligt ett tredje utförande av uppfinningen ligger vanadínhalten i intervallet 4,0-7,5, företrädesvis 5,0-6,5 och än mer föredraget 5,3-5,7 %. En nominell vanadinhalt enligt detta tredje föredragna utförande är 5,5 %. Enligt ett fiärde utförande av uppfinningen ligger vanadinhalten i intervallet 7,5-11,0, företrädesvis 8,54 0,0 och än mer föredraget 8,8-9,2 %. En nominell vanadinhalt enligt detta fjärde föredragna utförande är 9,0 %. Inom ramen för uppfimringstanken år det tänkbart att tillåta vanadinhalter uppemot ca 14 % i kombination med kvävehalter uppemot ca l0 % och kolhalter i intervallet 0,1-2 % vilket ger stålet önskvärda egenskaper, i synnerhet vid användning som hårdmaterialbelåggningar i forrn- och klippverktyg med höga krav på korrosionsresistans i kombination med hög hårdhet (upp till 60-62 I-IRC) och måttlig 10 20 25 30 35 533 991 17 duktilitet samt extremt höga krav på nötningsmotstånd (abrasiv/adhesiv/pâlcleming/fretting).

I princip kan vanadin ersättas med niob för att bilda MX-nitrider, -karbider och/eller -karboniuider men för detta krävs en större mängd jämfört med vanadin, vilket är en nackdel. Dessutom medför niob att nitriderna, karbidema och/eller karbonitriderna får en kantigare form och blir större än rena vanadinnitrider, -karbider och/eller -karbonitrider vilket kan initiera brott eller urflisningar och därmed sänka segheten och polerbarheten hos materialet. Detta kan vara särskilt allvarligt för stålet i de fall sammansättningen optimerats med syfte att, beträffande materialets mekaniska egenskaper, åstadkomma utmärkt nötningsmotstånd i kombination med god duktilitet och hög hårdhet. I dessa fall får stålet därför inte innehålla mer än max 2 %, lämpligen max. 0,5 %, företrädesvis max. 0,l % niob. Produktionsmässigt finns också problem då Nb(C,N) kan ge igensättning av tappstrålen från skänken under atorniseringen. Enligt denna första utföringsform får stålet därför inte irmehålla mer max 6 %, företrädesvis max. 2,5 %, lämpligen max. 0,5 % niob. I den mest föredragna utföringsformen tolereras niob inte mer än som en ormdviklig förorening i form av restelement härrörande från ingående råvaror vid stålets tillverkning.

Utöver de nämnda legeringselementen behöver stålet inte, och bör inte, innehålla några ytterligare legeringselement i signiñkanta halter. Vissa element är uttalat oönskade, eftersom de påverkar stålets egenskaper på ett oönskat sätt. Detta gäller t.ex. fosfor som bör hållas på så låg nivå som möjligt, företrädesvis max. 0,03 %, för att inte påverka stålets seghet negativt. Även svavel är i de flesta avseenden ett oönskat element, men dess negativa inverkan på främst segheten kan väsentligen neutraliseras med hjälp av mangan, som bildar väsentligen harmlösa rnangansulfider och kan därför tolereras i en högsta halt av 0,5 % för att förbättra stålets skärbarhet. Titan, zirkonium och aluminium är även de i de flesta avseenden oönskade men kan tillsammans tillåtas i en maximal halt av 7 %, men normalt i betydligt lägre halter, <0,l %, tillsammans.

Kvävehalten skall som nämnts anpassas till halten av vanadin och eventuellt före- kommande niob i materialet för att ge stålet ett innehåll av 5-40 vol-% MX-karbider, -nitrider och/eller -karbonitrider. Villkoren för förhållandena mellan N och (V + Nb/2) framgår av Fig. 1, som visar halten N kopplat till halten (V + Nb/2) för det uppfinnings- enliga stålet. Hömpunkterna i de visade områdena har koordinater enligt nedanstående tabell: 533 991 Tabell 1, förhållandena mellan N och (V + Nb/2) N V+Nb/2 7 . 1 1 Enligt en första aspekt av det enligt uppfinningen använda stålet skall innehållet av å ena sidan N och å andra sidan (V + Nb/2) vara så balanserat i förhållande till varandra att innehållet av dessa element ligger inom ett område som begränsas av koordinatema A', B', G, I-l, A' i koordinatsystemet i Fig. 5.

Enligt ett första föredraget utförande av uppfinningen skall innehållet av kväve, vanadin och eventuellt förekommande niob i stålet vara så balanserat i förhållande till varandra att halterna ligger inom det område som definieras av koordinatema A°, B°, F, I, A', och mer föredraget inom A, B, E, J , A. 20 533 991 Enligt ett andra föredraget utförande av uppfinningen skall innehållet av kväve, vanadin och eventuellt förekommande niob i stålet vara så balanserat i förhållande till varandra att halterna ligger inom det område som defmieras av koordinaterna I, F, F°, P, I och mer föredraget E, E', J', J, E.

Enligt ett tredje föredraget utförande skall innehållet av kväve, vanadin och eventuellt förekommande niob i stålet vara så balanserat i förhållande till varandra att halterna ligger inom det område som definieras av koordinaterna P, F', F”, I' ', I' och mer föredraget E', E", J”, J', E”.

Enligt ett fjärde föredraget utförande skall innehållet av kväve, vanadin och eventuellt förekommande niob i stålet vara så balanserat i förhållande till varandra att halterna ligger inom det område som definieras av koordinaterna I", F", F'”, P", I” och mer föredraget J”, E”, E'”, J”', J”.

I tabell 2 visas sammansättningsintervallen i vikts-% för ett stål enligt den första föredragna utföringsfonnen av uppfinningen.

Tabell 2: Ämne C Si MnCr MoVN Min. 0,10 0,01 0,01 18,0 0,01 0,5 0,8 Rlktvärde 0,20 0,30 0,30 21,0 1,3 1,0 0,95 Max. 0,50 1,5 1,5 21,5 2,5 2,0 2,0 I tabell 3 visas sarmnansättningsintervallen i vikts-% för ett stål .enligt den andra föredragna utföringsformen av uppfinningen.

Tabell 3 Ämne C Si Mn Cr M0 V N Min. 0,10 0,01 0,01 18,0 0,01 2,0 1,3 Riktvärde 0,20 0,30 0,30 21,0 1,3 2,85 2,1 Max. 0,50 1,5 1,5 21,5 2,5 4,0 3,0 533 991 20 Företrädesvis ligger halten av V mellan 2,5 och 3,0 vikts-% och halten av N mellan 1,3 och 2,0 vikts-%. Som belysande exempel kan en fullständig analys av ett sådant stål, inklusive föroreningar, ge följande sammansättning i vikts-%: Tabell 4 Cr Ni Mo W 1 1 Cu Sn Al N B 1 10 Stålet enligt den andra utföringsformen lämpar sig för användning där det råder höga hav på korrosionsresistans i kombination med hög hårdhet (upp till 60-62 HRC) och god duktilitet samt ökande krav på motstånd både mot abrasivt och adhesivt slitage samt galling och fretting. Med en sammansättning enligt tabellen har stålet en grundmassa 10 som efter härdning från en austenitiseringstemperatur av 950-1150 °C och lågtemperatiiranlöpning vid ca 200-450 °C, 2 x 2 h, eller högtemperatutanlöpning vid 450-700 °C, 2 x 2 h, utgörs av anlöpt martensit med en hårdfasmängd bestående av upp till ca 10 vol-% vardera av MzX, där M i huvudsak utgörs av Cr och X i huvudsak utgörs av N, och MX, där M i huvudsak utgörs av V och Cr och _X i huvudsak utgörs av 15 N.

I tabell 5 visas sammansättningsintervallen i vikts-% för ett stål enligt den tredje föredragna utföringsformen av uppfinningen.

Tabell 5: ÄmneCSiMnCrMoVN Min. 0,10 0,01 0,01 18,0 0,01 4,0 1,5 Riktvärde 0,20 0,30 0,30 21,0 1,3 5,5 3,0 Max. 0,80 1,5 1,5 21,5 2,5 7,5 5,0 20 I tabell 6 visas sammansättningsintervallen i vikts-% för ett stål enligt den fjärde föredragna utföringsformen av uppfinningen. 20 25 533 991 21 Tabell 6 ÃmneCSiMnCrMoVN Min. 0,10 0,01 0,01 18,0 0,01 7,5 2,5 mkwarae 0,20 0,30 0,30 21,0 1,3 9,0 4,3 Max. 1,5 1,5 1,5 21,5 2,5 ll 6,5 Stålet enligt den fjärde utföringsfonnen lämpar sig för användning som slitytor på produkter med höga krav på korrosionsresistans i kombination med hög hårdhet (upp till 60-62 HRC) och relativt god duktilitet samt mycket höga krav på nötningsmotstånd (abrasiv/adhesiv/galling/fretting). Med en sammansättning enligt tabellen har stålet en grundmassa som efier härdning från en austeriitiseririgstemperatlu av omkring 1080 °C och lâgtemperatiirarilöpning vid ca 200-450 °C, 2 x 2 h, eller högtemperaturanlöpning vid 450-700 °C, 2 x 2 h, utgörs av anlöpt rnartensit med en hårdfasmängd bestående av ca 3-15 vol-% av MzX, där M i huvudsak utgörs av Cr och V och X i huvudsak utgörs av N, och 15-25%, där M i huvudsak utgörs av V och X i huvudsak utgörs av N.

I tabell 7 visas sammansättningsintervallen i vikts-% för ett stål enligt ytterligare föredragen utföringsform av uppfinningen.

Tabell 7 Ämne C Si Mn Cr Mo V N Min. 0,10 0,01 0,01 30,0 0,01 7,5 4,0 Riktvärde 0,20 0,30 0,30 32,0 1,3 9,0 5,6 Max. 1,5 1,5 1,5 33,0 2,5 11 7,0 Inom ramen för uppfinningstanken är det tänkbart att tillåta kvävehalter uppemot ca 10 % vilka i kombination med vanadinhalter uppemot ca 14 % och kolhalter i intervallet 0,1-2 % ger stålet önskvärda egenskaper, i synnerhet vid användning till slitytor på produkter med höga krav på korrosionsresistans i kombination med hög hårdhet (upp till 60-62 HRC) och måttlig duktilitet samt extremt höga krav på nötningsmotstånd (abrasiv/adhesiv/påkleming/fietting). Stålet enligt detta utförande uppvisar en grund- massa som efier härdning från en austenitiseringstemperamr av omkring 1100 °C och lågtemperatlzrarilöpning vid ca 200-450 °C, 2 x 2 h, eller anlöpning vid 450-700 °C, 2 x 2 h, utgörs av anlöpt martensit med en hârdfasmängd bestående av ca 2-15 respektive 20 25 30 533 991 22 30-40 volym-% av MzX, där M i huvudsak utgörs av Cr och V och X i huvudsak utgörs av N, och MX, där M i huvudsak utgörs av V och X i huvudsak utgörs av N.

Stålet enligt de ovan redovisade utföringsforrnema har visat sig vara lämpat till användning som slitytor på produkter som utsätts för stort blandat adhesivt och abrasivt slitage, i synnerhet galling och fretting. . Det uppvisar även hög hårdhet och mycket god korrosionsresistens varför det är lämpligt för användning till slitytor på produkter inom livsmedelsindustrin, offshoreinduslrin och andra korrosionsutsatta produkter t.ex. insprutningsmunstycken till motorer, lagerkomponenter mm. Eftersom det slitstarka stålmaterialet är förhållandevis hårt och sprött klarar det förhållandevis dåligt av de belastningar som uppkommer vid skruvförband. Genom att nyttja stålmaterialet i en kompoundprodukt fås en produkt där bärarmaterialet svarar för att produkten uppfyller andra villkor som slitmaterialet inte uppfyller, t.ex. erforderlig duktilitet, varmbearbet- barhet och skårbarhet. Exempel på sådana produkter är ventiler, slitdetaljer i pumpar, slitkroppar och andra komplexa nötningsutsatta detaljer.

Vid värmebehandling av kompoundprodukten gäller för det slitstarka stålmaterialet att det austenitiseras vid en temperatur mellan 950 °C och 1150 °C, företrädesvis mellan 1020 °C och 1130 °C, helst mellan 1050 °C och 1120 °C. Högre austenitiserings- temperatur är i princip tänkbar men är olämplig med hänsyn till att normalt förekommande härdningsugnar inte är anpassade för högre temperaturer. En lämplig hålltid vid austenitiseringstemperatiiren är 10-30 min. Från nänmda austeniti- seringstemperatur kyls stålet till rumstemperatur eller lägre, t.ex. till -40 °C. För att eliminera förekommande restaustenit i ändarnål att ge produkten önskad dimensions- stabilitet kan djupkylning tillämpas vilken lämpligen utförs i kolsyresnö (dry ice) till cirka -70 till -80 °C eller i flytande kväve vid cirka -196 °C. För att erhålla optimalt korrosionsmotstånd lägtemperaturanlöps verktyget vid 200-300 °C minst en gång, företrädesvis två gånger. Om man istället önskar optimera stålet för att erhålla ett seklmdärhårdnande högtemperaturanlöps produkten minst en gång, företrädesvis två gånger och eventuellt fler gånger vid en temperatur mellan 400-560 °C, företrädesvis vid 450-525 °C. Efter varje sådan anlöpningsbehandling kyls produkten. Företrädesvis tillärnpas även i detta fall djupkylning enligt ovan för att ytterligare tillförsälrra önskad dimensionsstabilitet genom eliminering av eventuell kvarvarande restaustenit. Hålltiden vid anlöpningstemperaturen kan vara 1-10 h, företrädesvis 1-2 h. Den använda sammansättningen av det slitstarka stålmaterialet ger en mycket god arilöpningsbeständighet. 10 20 25 30 35 533 991 23 I samband med de olika värmebehandlingar som det slitstarka stålrnaterialet utsätts för, exempelvis vid den hetisostatiska kompakteringen till att bilda en sammansatt kompoundprodukt, samt vid härdningen av den färdiga kompoundprodukten, kan närliggande karbider, nitrider och/eller karbonitrider i det slitstarka stålmaterialet koalescera till att bilda större aggregat. Storleken på dessa hårdfaspartiklar i slitlagret i den färdiga, värmebehandlade produkten kan därför uppgå till mer än 3 pm.

Huvuddelen uttryckt i vol-% ligger i området 1-10 pm räknat i partiklarnas längsta utsträclming och medelstorleken på partiklarna är mindre än 1 pm. Den totala mängden hårdfas är avhängig av kvävehalten och mängden nitridbildare, dvs. i huvudsak vanadin och krom. Generellt ligger den totala mängden hårdfas i slitlagret i den färdiga produkten inom området 5-40 vol-%.

Pulver av det slitstarka stålmaterialet framställts genom finíördelning av en smälta med den för det slitstarka stålmaterialet angivna sammansättningen, med undantag för kväve, genom att inert gas, företrädesvis kväve, blåses igenom en stråle av smältan som splittras till droppar, som får stelna, varefier det erhållna pulvret underkastas fastfas- nitrering till önskad kvävehalt.

UTFÖRDA FöRsöK Framställning av prover På ett ytomräde av var sin plattfomiig bärare anbringades Stellite 6 och Skwam genom påsvetsning med fyra skikt. Tjockleken hos det påtörda skiktet uppgick till 5 mm.

Själva provytoma slipades sedan och polerades till en ytfinhet erforderlig för ventiler, dvs. Ra ~0,05 pm. De svetsbelagda ytoma hade även efter poleringen små porer, som kunde urskiljas med blotta ögat.

Efter påsvetsning har Stellite 6 och Skwam en hårdhet av 42 HRC enligt datablad från tillverkarna, och detta bekräfiades vid laboratoriemätning.

Provbitar av Vanax 75, ett pulvermetallurgiskt fiamställt stål med en sammansättning inom de i patentkravet 1 angivna gränsema, skars av från en l-flPzad kropp och slipades och polerades sedan till samma ytfinhet som de genom svetsbeläggning pålörda legeringarna.

Provbitarna av Vanax 75 värmebehandlades i vakuumugn med användning av kvävgas som snabbkylningsmedel. Den använda värmebehandlingscykeln var austenitisering vid en austenitiseringstemperatur ,TA = 1080 °C under 30 min följt av djupkylning i 10 20 25 30 533 991 24 flytande kväve och dubbel anlöpning vid en anlöpningstemperatur av 400 °C under två timmar (2 x 2 h).

Kemisk sammansättning Riktvärdena för de kemiska samrnansättningarnai vikts-% av de i testprogrammet använda legeringmna framgår av tabell 6.

Tabell 6 [regering Leg-bas C N Si Mn Cr Ni Mo W V F e Co Stellite 6 Co 1,3 - 1,1 0,1 30 2,3 0,1 4,7 - 2,5 bal Skwam Fe 0L2 - 0,4 0,4 17 - 1,3 - - bal - Vanax 75 Fe 0,2 4,3 0,3 0,3 21 - 1,3 - 9 bal - Nötningsbeständighet Nötningsbeständigheten bedömdes med användning av en pinne-mot-skiva-test. Ett slippapper med A120; (1500 mesh) användes vid provet och trycket vid provet var 0,4 MPa. Avnötningsförlusten i mg/min för de tre testade legeringarna visas i Fig. 6. Av figuren fi-amgâr att det slitstarka stålmaterialet enligt uppfinningen, Vanax75, har en avsevärt mycket bättre nötningsbeständighet än de båda järnförelsematerialen Stellite 6 och Skwam.

Korrosionsresistens Korrosionsbeständigheten för AISI 3 16L, Vanax 75 och Skwam bedömdes med användning av en standardiserad cyklisk polarisationsmetod enligt ASTM 65 för att fastställa genomslagsspänningen för oxidskiktet på legeringama i en vattenlösning innehållande 3500 eller 35000 ppm Cl'. Alla prov utfördes vid rumstemperatur. 6. I Fig. 7 visas korrosionsbeständigheten som genornslagsspärniingen i mV i kloridinnehållande vatten. För varje legering visas två staplar bredvid varandra. Den vänstra stapeln visar resultatet vid en kloridhalt av 3500 ppm Cl" medan den högra hänför sig till en tio gånger högre halt, 35000 ppm Cl". Alla tester utfördes vid rumstemperatur, och högre värde indikerar bättre korrosionsbeständighet. Av figuren framgår att Vanax 75 har bättre korrosionsresistens än Skwam men sämre än AISI 316L. För AISI 316L skall dock påpekas att det fiims en viss spridning vilket verkar vara kopplat till stålets dimension och hur det varit bearbetat. Praktiska försök har visat på genomslagsspänningar ner mot 600 mV. 10 20 25 30 35 533 991 25 Hårdhet Efter påsvetsning har Stellite 6 och Skwarn en hårdhet av 42 HRC. Provbitarna av Vanax 75 har en hårdhet av 61 HRC efter härdning och lågtemperatilrarilöpning enligt ovan.

Mikrostruktur Mikrostrukturen hos Vanax 75 består av en martensitisk matrix och 23 vol- % av en hârdfas av typen MX, där M beteckna: V och X betecknar N och C. Storleken på hårdfaspartiklama är i medeltal mindre än 3 um, företrädesvis mindre än 2 pm, och än mer föredraget mindre än 1 pm. Hårdfaspartiklarna är homogent fördelade i matrixen, se Fig. 8.

Efter påsvetsning består mikrostrukturen hos Stellite 6 av en dendritisk austenitisk koboltrnatrix och en hög volymfralction av i förhållandevis mycket grova, långsträckta kromkarbider. Kronrkarbiderna förekommer i de dendritiska restsmältaornrådena och är således mycket ojämnt fördelade i matrixen, se Fig. 9.

Efter påsvetsning består mikrostrukturen hos Skwam av en martensitisk matrix med interdendritiska lcromkarbider. De grova krornkarbidaggregaten är ojämnt fördelade i matrixen, se Fig. 10.

Friktionsegenskager Friktionsegenskapema hos stålmaterialen är av stort intresse för vissa applikationer, t.ex. för ventiler, efiersom de inverkar på energiförbrukningen hos motorema samt inverkar på vilken typ av motorer som kan användas till ventiler-nas ställdon. Elektriska motorer klarar lägre belastningar medan större belastningar fordrar pneumatiskt eller hydrauliskt reglerade ställdon. Detta inverkar i sin tur på vilka utrustningar som kan användas.

Friktionsegenskaperna påverkas av stålets antigallingegenskaper och dessa testades genom nötníng stål mot stål där en provstav av ett material läggs mot en roterande skiva av ett annat eller samma stålmaterial. Testningen utfördes i avjoniserat vatten vid en temperatur av 80 °C, max. kontakttryck = 720 MPa, ytfinhet, Ra ~ 0,02 um, relativ glidhastighet = 0,02 m/s, testtid/testlängd = 1000 s/20 min. 20 225 30 35 533 991 26 Resultatet för test av Stellite 6 mot Stellite 6 framgår av Fig. ll. Inledningsvis ökar friktionen för att sedan avta och hamna på en jämn nivå, u omkring 0,25, vilket bekräftar effekter av det slag som beskrevs inledningsvis.

I Fig. 12 visas friktionsegenskaperna två ytor av Skwam testades mot varandra. Som ses fås en gradvis ökande friktionskoeffïcienten under testet vilket beror på omväxlande kallsvetsning och släppning mellan materialen.

Friktionsegeriskapema då två ytor av Vanax 75 testades mot varandra framgår av Fig. 13. Detta material uppvisar goda friktionsegenskaper som ligger på en jämn nivå, u omkring 0,3 6, vilket kan tillskrivas den jämna fördelningen av mycket fina och hårda hårdfaspartiklar.

Slutligen testades en ytan av Stellite 6 mot en yta av Vanax 75. Resultatet kan ses i Fig. 14. Inledningsvis fås en viss liten ökning av fiiktionskoefficienten, väsentligen mycket mindre än då Stellite 6 utorde båda slitytoma, och sedan avtar friktionskoefficienten och lägger sig på en nivå omkring 0,22, dvs. bättre än då Stellite 6 används till båda kontaktytorna. Detta är mycket anmärkningsvärt och visar att friktionen kan hållas på en möjlig lägre nivå vilket möjliggör användning av eldrivna utrustningar vilket ger större flexibilitet än vid pneumatiska och hydrauliska utrustningar.

Anlöpmng' sbeständighet Anlöpningsbeständigheten hos det slitstarka stålmaterialet, Vanax 75, testades Resultatet som framgår av Fig. 15 visar att det slitstarka stålmaterialet har en mycket god anlöpningsbeständighet. För Vanax 75 i djupkylt tillstånd fås en hårdhet omkring 60-62 HRC vid anlöpning upp till omkring 500 °C. Därefter avtar hårdheten men likväl fås en hårdhet som väl överstiger den som kan uppnås med Stellite 6, som ligger på omkring 42 HRC, oavsett anlöpningstemperatur. Vanax 75 i icke djupkylt tillstånd uppvisar en god anlöpningsbeständighet och erhåller en hårdhet omkring 51-55 HRC.

Högtgmperatiirbeständighet Det slitstarka stålmaterialets högtemperaturbeständighet undersöktes genom att studera hur hårdfaspartiklarna påverkades vid uppvärmning till olika temperaturer upp till drygt 1300 °C. Det kunde konstateras att hårdfaspartiklarna var mycket stabila. I princip ägde ingen eller enbart en mycket liten tillväxt av hårdfaspartiklarna rum, trots de höga temperaturer som användes. Detta är mycket fördelaktigt om materialet skall användas vid höga drifltemperaturer (700-800 °C) och långa drifttider. Som exempel kan nänmas 20 25 30 35 533 991 27 ång- eller gasturbinariläggriingar i lcraftindusuin där driften sker vid mycket höga temperaturer och dessutom under extremt långa drifttider, uppemot 60 år för en dylik anläggning.

Skârbarhet Skärbareten hos det slitstarka stålmaterialet enligt uppfinningen undersöktes och jämfördes med Stellite 6. Skärbarheten hos Vanax 75 undersöktes i leveranstillstånd, dvs. HlPrat och mjukglödgat tillstånd (35 HRC), och i härdat och anlöpt tillstånd (60 HRC) medan skärbarheten hos Stellite 6 undersöktes i leveranstillstånd (46 HRC).

Skärbarheten hos Vanax 75 i leveranstillstånd utgjorde referensvärde. Av Fig. 16 framgår att Vanax 75 i härdat och anlöpt tillstånd och Stellite 6 har jämförbara skärbarheter (omkring 0,30). Applikationstester har t.o.m. visat att Vanax 75 i härdat och anlöpt tillstånd har något bättre skärbarhet än Stellite 6. Vanax 75 i leveranstillstånd har bäst skärbarhet (1,0).

DISKUSSION Resultaten från de ovan redovisade försöken visar att ett slitstarkt ytskikt med en sammansättning enligt patentkrav 1 mycket framgångsrikt kan anbringas på en metallisk bärare utan att bäraren riskerar att lokalt utarmas på korrosionshämmande legeringselement. Sammanfogriingen av de båda materialen sker lämpligen genom hetisostatisk kompaktering. Vid den hetisiostatiska kompakteringen kan det slitstarka stålmaterialet respektive bäraren utgöras av: a) pulver respektive solitt material, b) pulver respektive pulver, med eller utan spärrskikt, eller c) av solitt material respektive solitt material.

Den erhållna produkten är särskilt lämplig för användning till komponenter som utsätts för hårda yttryck, dvs. i nötningsutsatta applikationer där abrasivt slitage och slitage på grund av kallsvetsning mellan komponenterna, s.k. galling, är särskilt uttalat. Tack vare att det slitstarka stålmaterialet även uppvisar mycket god korrosionsbeständighet kan den med fördel användas inom offshoreindusnin, livsmedelsindustrin, processindustrin och massaindustrin där också korrosionsbeständighet krävs och de finns i exempelvis ventiler, pumpar och infastningsanordningar. Genom det uppfinningsenliga tillverkningstörfarandet har det visat sig vara möjligt att framställa en kompound- produkt som är särskilt lämpad för användning som en ventil för att reglera flöden av ånga och vatten i primärkretsen i en kärnkraftanläggning och det synes möjligt att ersätta dagens ventiler som innehåller en slityta av den koboltbaserade legeringen 533 991 28 Stellite 6. Detta medñr ytterligare en fördel. Tack vare att det slitstarka stålmaterialet inte innehåller någon kobolt kan dagens problem med en ökande nivå på bakgrunds- strålningen i primärkretsen i kokvattenreaktorer undvikas. Det har även visat sig att det uppfinningsenliga stålmaterialet har utmärkta fiiktionsegenskaper och det synes möjligt att erbjuda produkter som bidrar till att minska energiförbrukningen sarnt möjliggör val av eldrivna reglerutrustningar vilket ger större flexibilitet än då pneumatíska och hydrauliska komponenter måste användas.

Claims (9)

1. 20 25 533 991 29 PATENTKRAV 1. Förfarande för tillverkning av en kompoundprodukt innefattande en bärare av ett första metalliskt material, som ger erforderlig styrka/hållfasthet åt produkten, och en på ett ytområde på bäraren anbragt beläggning av slitstarkt stålmaterial, kännetecknat av följande steg: - fi-amställning på pulvermetallurgisk väg av ett slitstarkt stålmaterial med följande sammansättning i vikts-%: C Si Mn Cr Ni Mo + Co S N *AW 0,01- 0,01- 0,01- 16- max. 0,01-5,0 max. max. 0,6- 2 3,0 10,0 33 5 9 0,5 10 vidare 0,5-14 av (V + Nb/2), där innehållet av å ena sidan N och å andra sidan (V + Nb/2) är så balanserade i förhållande till varandra att halterna av nämnda ämnen ligger inom en area A', B', G, H, A' i ett rätvinkligt, plant koordinatsystem där halten N utgör abslcissa och halten V + Nb/2 utgör ordinata och där koordinatema för nämnda punkter är A' B' G H N 0,6 1,6 9,8 2,6 V + Nb/2 0,5 0,5 14,0 14,0 samt max 7 av någon av Ti, Zr och Al, rest väsentligen endast järn och oundvikliga föroreningar, - anbringande av det slitstarka stålrnaterialet på nämnda ytområde av bäraren, och - hetisostatisk kompaktering av bäraren med beläggningen till en heltät eller åtminstone nära heltät kropp.

2. Förfarande enligtkrav 1, k ännetecknat av att det även innefattar - inneslutning av bäraren med beläggningen i en kapsel, - evakuering av gas i kapseln, samt efier den hetisostatiska kompakteringen, - avlägsnande av kapseln eller åtminstone den del av kapseln som täcker det slitstarka stålmaterialet .

3. Förfarande enligtkrav 2, kännete cknat av att en kuts av detförsta metalliska materialet placeras i kapseln, och att pulver av det slitstarka stålmaterialet anbringas på nämnda ytområde på kutsen, varefter kapseln förslutes. 20 25 533 991 30 . Förfarandeenligtkrav Lkännetecknat av attpulveravdetslitstarka stålmaterialet anbringas på ett ytornråde av en åtminstone till viss del färdigbearbetad kuts av det första metalliska materialet, och att en huvliknande kapsel anordnas att omsluta nämnda pulver och svetsas fast mot sidor på kutsen. . Förfarande enligt krav 2, k ä n n e t e c k n at a v att en mellanprodukt av det slitstarka stàlmaterialet framställs genom sammanbindning av pulverkomen i pulver av det slitstarka stålmaterialet, och att denna mellanprodukt anbringas på en kuts av det första metalliska materialet, varefter den erhållna enheten inneslutes i kapseln. . Förfarande enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a t a v att mellanprodukten är band-, ring- eller skivformig. . Förfarandeenligtkrav5eller6,kännetecknat av attpulverkomen sammanbinds genom hetisostatisk kompaktering. . FörfarandeenligtnågotavkravenZ-Ikännetecknat av attdetvå stålmaterialen hålls åtskilda av en kapslingsvägg för att undvika en skadlig diffusion av lättrörliga legeringselement, t.ex. C eller N, mellan det slitstarka stâlmaterialet och det första metalliska materialet. . För-farande enligt krav 8, k ä n n e t e c k n at a v att kapslingsväggen består huvudsakligen av nickel eller monel. 10. Förfarande enligt krav 2, k ä n n e te c k n at a v att även det första metalliska materialet utgörs av ett pulver som placeras i nämnda kapsel. ll.Förfarandeenligtkrav2,kânnetecknat av attdennämndakapselnutgören första kapsel, att en andra kapsel fylls med pulver av det första metalliska materialet dvs. bäraren, att den andra kapseln försluts och placeras i den första kapseln, att pulver av det slitstarka stålmaterialet fylls på i den andra kapseln så att det anbringas invid kapslingsväggen i anslutning till åtminstone nämnda ytområde hos bäraren, varefter den första kapseln försluts. 12. Förfarande enligt något av kraven l-l 1, k ä n n e t e c k n at a v att pulver av det slitstarka stålmaterialet framställts genom finfördelning av en smälta med den för 10 20 25 30 533 991 öl det slitstarka stålmaterialet angivna sammansättningen, med undantag för kväve, genom att inert gas, företrädesvis kväve, blåses igenom en stråle av smältan som splittras till droppar, som får stelna, varefter det erhållna pulvret underkastas fastfasnitrering till önskad kvävehalt. 13. Förfarande enligt något av kraven 1-12, k ä n n e t e c k n at a v att den hetisostatiska kompakteringen utförs under en tid av storleksordningen 3 h vid 1000-1350 °C, företrädesvis 1100-1150 °C och ett tryck av storleksordningen 100 MPa. 1

4. Förfarande enligt något av kraven 1-13, k ä n n e t e c k n at a v att de närrmda stegen följs av maskinbearbetning till avsedda dimensioner och värmebehandling. 1

5. Förfarande enligt något av kraven l-14, k ä. n n e t e c k n at a v att beläggningen har en tjocklek av 0,5-1000 mm, företrädesvis 0,5-50 mm, och än mer föredraget 0,5-30 mm. 1

6. Förfarande enligt något av kraven 1-15, k ä n n e t e c k n a t a v att beläggningen har en tjocklek av O,5-10 mm, mer föredraget 3-5 mm. 1

7. Förfarande enligt krav 14, k ä n n e t e c k n a t a v att värmebehandlingen utförs genom härdning från en austenitiseringstemperatur av 950-1150 °C och lågtemperatiiraiilöpning vid 200-450 °C, 2 x 2 h, eller högtemperatixranlöpning vid 450-700 °C, 2 x 2 h. 1

8. Förfarande enligt något av kraven 1-17, k ä n n e t e c k n at a v att i det slitstarka stålmaterialet ingår de följande ämnena med de angivna halterna i vikts-%: Ämne C Si Mn Cr Mo V N Min. 0,10 0,01 0,01 13,0 0,01 2,0 1,3 Riktvärde 0,20 0,30 0,30 21,0 1,3 2,85 2,1 Max 0,50 1,5 1,5 21,5 2,5 4,0 3,0 1

9. Förfarande enligt krav 1-17, k än n e t e c k n at a v att halten av V ligger mellan 2,5 och 3,0 vikts-% och halten av N mellan 1,3 och 2,0 vikts-%. 20 533 991 S52 20. Förfarande enligt något av kraven 1-17, k ä n n e t e c k n at a v att i det slitstarka stålmaterialet ingår de följande ämnena med de angivna halterna i vikts-%: Ämne C Si Mn Cr Mo V N Min. 0,10 0,01 0,01 18,0 0,01 7,5 2,5 Riktvärde 0,20 0,30 0,30 21,0 1,3 9,0 4,3 Max. 1,5 1,5 1,5 21,5 2,5 11 6,5 21. Förfarande enligt något av laaven 1-17, k ä n n e t e c k n at a v att i det slitstarka stålmaterialet ingår kol till en halt av 0,1-2 vikts-%, kväve till en halt av upp emot ca 10 vikts-% och vanadin med en halt av upp emot ca 14 vikts-%. 22. Kompoundprodukt innefattande en bärare av ett forsta metalliskt material, som ger erforderlig styrka/hållfasthet åt produkten, och en på ett ytornråde på bäraren anbragtbeläggning av slitstarkt stålmaterial, kännete cknad av: - att den innefattar ett bärarmaterial för en slityta, där bärarmaterialet har en första sammansättning, - att slitytan innefattar ett slitstarkt- stålmateríal med en andra sammansättning vilken innefattar i vikts-%: c si Mn cr Ni M6+ co s N W/2 0,01- 0,01- 0,01- 16- max. 0,01-5,0 max. max. 0,6- 2 3,0 10,0 33 5 9 0,5 10 vidare 0,5-14 av (V + Nb/2), där innehållet av å ena sidan N och å andra sidan (V + Nb/2) är så balanserade i förhållande till varandra att halterna av nämnda änmen ligger inom en area A”, B', G, H, A' i ett rätvinkligt, plant koordinatsystem därhalten N utgör abskissa och halten V + Nb/2 utgör ordinata och där koordinatema for nämnda punkter är A' B' G H N o,6 1,6 9,8 2,6 v+Nb/2 o,s o,s 14,0 14,0 samt max 7 av någon av Ti, Zr och Al, rest väsentligen endast järn och oundvikliga föroreningar, 533 991 33 - att det slitstarka stålmaterialet har en mikrostruktur som innefattar en jämn fördelning av upp till 50 vol-% hârdfaspartiklar av M2X-, MX- och/eller M23C6 lMyCg-typ vars storlekar i sin längsta utsträckning är l-10 pm, där innehållet av dessa hårdfaspartildar fördelar sig så att upp till 20 vol-% utgörs av MgX-karbider, nitrider och/eller 5 karbonitrider, där M huvudsakligen är Cr och X huvudsakligen är N, samt 5-40 vol-% MX-karbider, nitrider och/eller karbonitrider, där M huvudsakligen är V och Cr och X huvudsakligen är N, där medelstorleken hos dessa MX-partiklar är mindre än 3 pm, företrädesvis mindre än 2 pm, och än mer föredraget mindre än 1 um. 10 23. Kompoundprodukt enligt krav 22, k ä n n e t e c k n a d a v - att det slitstarka stálmaterialet anbringas påvbäraren genom hetisostatisk kompaktering varvid en kompakterad produkt erhålles, i - att den kompakterade produkten maskinbearbetats till avsedda dimensioner, och - att den värmebehandlats genom härdning från en austenitiseringstemperatur av 15 950-1150 °C och lågtemperatiirarrlöpning vid 200-450 °C, 2 x 2 h, eller högtemperaturarrlöpning vid 450-700 °C, 2 x 2 h. 24. Kompoundprodukt enligt krav 22 eller 23, k ä n n e t e c k n a d a v att i det slitstarka stålmaterialet ingår de följande ämnena med de angivna halterna i vikts-%: Ämne C Si Mn Cr Mo V N Min. 0,10 0,01 0,01 18,0 0,01 2,0 1,3 Riktvärde 0,20 0,30 0,30 21,0 1,3 2,85 2,1 Max. 0,50 1,5 1,5 21,5 2,5 4,0 3,0 20 25. Kompoundprodukt enligt krav 24, k ä n n e t e c k n a d a v att halten av V ligger mellan 2,5 och 3,0 vikts-% och halten av N mellan 1,3 och 2,0 vikts-%. 26. Kompoundprodukt enligt krav 22 eller 23, k ä n n e t e c k n a d a v att i det 25 slitstarka stålmaterialet ingår de följande ämnena med de angivna haltema i vikts-%: 10 '20 25 30 533 991 JH ÃmneCSiMnCrMoVN Min. 0,10 0,01 0,01 18,0 0,01 7,5 2,5 Riktvârde 0,20 0,30 0,30 21,0 1,3 9,0 4,3 Max. 1,5 1,5 1,5 21,5 2,5 ll 6,5 27. Kompoundprodukt enligt krav 22 eller 23, k ä n n e t e c k n a d a v att i det slitstarka stâlmaterialet ingår kol till en halt av 0, l-2 vikts-%, kväve till en halt av upp emot ca 10 vikts-% och vanadin med en halt av upp emot ca 14 víkts-%. 28. Kompoundprodukt enligt något av kraven 22-24, k ä n n e t e c k n a d a v att det metalliska materialet i bâraren är valt att tåla hetisostatisk kompaktering vid 1 100- 1150 °C och vara värmebehandlingskompatibelt med det slitstarka stålmaterialet. 29. Kompoundprodukt enligt krav 26, k ä n n e t e c k n a d a v att den utgör en för slitage utsatt komponent i en ventil, och att materialet i bäraren består av tryckkärlsstål. 30. Kompoundprodukt enligt krav 27, k ä n n e t e c k n a d a v att det slitstarka stålmaterialet är lfritt fiån avsiktligt tillsatt kobolt och bildar slityta på en för slitage utsatt komponent i en ventil i ett kärrlkmfiverk, varvid materialet i bäraren har en sammansättning som motsvarar AISI 3l6L. i 31. Kompoundprodukt enligt krav 26, k ä n n e t e c kn a d a v att den utgör en slitdel, pumpdel, motordetalj, vals eller annan komponent med en slityta av det slitstarka stålmaterialet och i en sådan tillämpning att inte hela komponenten kan bestå av det slitstarka stålmaterialet. 32. Kompoundprodukt enligt krav 22, k ä n n e t e c k n a d a v att beläggningen har en tjocklek av 0,5-1000 mm, företrädesvis 0,5-50 mm, och än mer föredraget 0,5-30 mm. 33. Kompoundprodukt enligt krav 23, k ä n n e t e c k n a d a v att beläggningen har en tjocklek av 0,5-10 mm, mer föredraget 3-5 mm. 533 991 35 34. Användning av ett på pulvermetallurgisk väg framställt stålmaterial med följande sarmnansättning i vikts-%: C Si Mn Cr Ni Mo + ' Co S N 'AW 0,01- 0,01- 0,01- 16- max. 0,01-5,0 max. max. 0,6- 2 3,0 10,0 33 5 9 0,5 10 vidare 0,5-14 av (V + Nb/2), där innehållet av å ena sidan N och å andra sidan (V + Nb/2) är så balanserade i förhållande till varandra att haltema av nämnda änmen ligger inom en area A', B°, G, H, A' i ett rätvinkligt, plant koordinatsystem där halten N utgör abskissa och halten V + Nb/2 utgör ordinata och där koordinaterna för nämnda punkter är A' B' G H N 0,6 1,6 9,8 2,6 V + Nb/2 0,5 0,5 14,0 14,0 Samt max 7 av någon av Ti, Zr och Al, rest väsentligen endast järn och oundvikliga föroreningar, för åstadkommande av ett slitstarkt ytområde på en bärare av ett metalliskt material med en annan, första sammansättning, där nämnda ytområde företrädesvis utgör en slityta på en ventil. 35. Användning enligt patentkrav 32, k ä n n e t e c k n a d a v att nämnda ventil är en ventil i ett kärnkraftverk, företrädesvis en ventil i primärkretsen på ett kärnkraftverk.