AT159292B - Verfahren zur Herstellung harter und zäher Legierungen. - Google Patents

Description

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  Verfahren zur Herstellung harter und zäher Legierungen. 



   Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Hartmetallegierungen und im besonderen einer solchen Legierung, die aus Tantalkarbid, einem Metall der sechsten Gruppe des periodischen Systems sowie metallischem Nickel besteht. 



   Die Erfindung umfasst die Herstellung einer harten und zähen Legierung, die für die Erzeugung von   Metallbearbeitungswerkzeugen   geeignet ist, welche in der Hauptsache ganz aus Tantalkarbid bestehen, jedoch als Zusatz auch Wolfram oder Molybdän und Nickel enthalten, die zusammen nicht mehr als   25%   der Legierung ausmachen, und welche, in Form von Metallbearbeitungswerkzeugen, sogar beim Bearbeiten und Schneiden von Stahl und   ähnlichen   Materialien bei verhältnismässig hohen
Geschwindigkeiten einem Ausbrechen oder einer ungebührliehen Abnutzung gut widerstehen und Anhaften von Spänen des Werkstückes an der   Werkzeugoberfläche   in erheblichem Masse nicht zulässt. 



   Das erfindungsgemässe Verfahren besteht in der Erzeugung von harten Legierungen, welche freie Metalle der sechsten Gruppe des periodischen Systems enthalten, durch Erhitzen der Mischung der Metalle im Vakuum bei einer Temperatur, bei der ein bemerkenswertes Schrumpfen erfolgt, wobei man nachher eine langsame Erhitzung vornimmt, um die Schrumpfung der entstehenden Legierung zu regeln. Der Vorteil dieses Verfahrens gegenüber den bekannten Verfahren liegt in der   gleichmässigen   und gänzlich unporösen Struktur der Legierung durch die angewendete kontrollierte Sinterungmethode, welche Struktur kein charakteristisches Merkmal der bekannten Legierungen ist. 



   Gemäss der Erfindung wird eine Legierung von Wolfram oder Molybdän und Nickel mit Tantalkarbid geschaffen, wobei das Karbid nicht mehr als 90% der Legierung beträgt, die selbst bei   1500faucher   linearer Vergrösserung im wesentlichen keine Poren zeigt. 



   Zur Erreichung dieses Zweckes wird das Tantalkarbid vorzugsweise durch Erhitzen eines Gemisches von fein verteiltem Tantal und Kohlenstoff im Wasserstoff oder im Vakuum auf etwa 2000  C erzeugt, um Tantalkarbid von der Formel TaC mit im wesentlichen   6'2%   Kohlenstoff zu erhalten und zu verhüten, dass brüchig machende Gase oder Stoffe, wie z. B. Sauerstoff, das Karbid verunreinigen. 



   Das Tantalkarbid wird sodann fein verteilt und fein verteiltes Wolfram oder Molybdän wird ihm in gewünschtem Mengenverhältnis zugemischt. Dem Gemisch von Tantalkarbid und Wolfram oder Tantalkarbid und Molybdän wird eine solche Menge Nickel zugesetzt, dass der Gesamtgehalt der Legierung an Wolfram und Nickel oder Molybdän und Nickel 25 Gewichtsprozent nicht übersteigt. 



  Dieses Gemisch wird in die gewünschte Gestalt (und Grösse) gebracht und hierauf im Vakuum einer Wärmebehandlung unterzogen. Das Nickel wird vorzugsweise derart zugesetzt, dass man die andern Bestandteile mittels Mahlgeräten aus Nickel bei Gegenwart eines niedrig siedenden Kohlenwasserstoffes, wie Naphtha, vermahlt. Der Kohlenwasserstoff wird dann durch Wärme abgetrieben, um Verunreinigung durch brüchig machende Gase zu vermeiden. 



   Um die besten Ergebnisse zu erzielen, muss die Wärmebehandlung des Pulvergemisches im Vakuum, nachdem es, etwa durch Pressen, in die Form von Körpern von der   gewünschten   Gestalt und Grösse gebracht worden ist, mit Sorgfalt ausgeführt werden. 



   Die Temperatur, auf welche das gepresste Pulver zu erhitzen ist, kann nach Massgabe der Zusammensetzung der Legierung etwas schwanken. Es hat sich jedoch gezeigt, dass die Temperatur die Mindesttemperatur nicht übersteigen soll, bei welcher sich die Maximalschrumpfung des gepulverten Gemisches einstellt. Diese Temperatur kann für jedes Mengenverhältnis der Bestandteile durch Ver- 

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 suche leicht ermittelt werden. Es ist beispielsweise gefunden worden, dass für ein Gemisch von im wesentlichen 80 Gewichtsprozent Tantalkarbidpulver, 9 Gewichtsprozent Wolframpulver und 11 Gewichtsprozent Niekelpulver die schliessliche   Wärmebehandlung im Vakuum   bei nicht mehr als 1400  C, aber vorzugsweise bei etwa   13800 C,   vor sieh gehen sollte. 



   Bei dieser Erhitzung der gepressten Pulver im Vakuum findet die verhältnismässig starke Schrumpfung des gepressten Gemisches statt, u. zw. im wesentlichen zur Gänze während einer verhältnismässig geringen Änderung der Temperatur in der Nähe der endgültigen oder   gewünschten   Temperatur. Es ist wichtig, dass diese Schrumpfung allmählich vor sich gehen muss, wenn die grössten Vorteile der Erfindung erreicht werden sollen. Dementsprechend werden die gepressten Pulver   i uf   eine Temperatur von etwa   1000 C gebracht   und hierauf wird die Temperatur langsam, während eineinhalb bis etwa zwei Stunden, auf die endgültige Temperatur von etwa 1380  C gesteigert, wodurch die verhältnismässig starke Schrumpfung der gepressten Pulver zum grössten Teil geregelt wird. 



   Die so erhaltene Legierung zeigt bei einer   1ÏOOfachen   linearen   Vergrösserung   im wesentlichen keine Porosität und stellt ein Material dar, das in   Mikrophotographien kristalline Partikelehen zeigt,   
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 ist oder mindestens eine Körnung aufweist, die so fein ist, dass sie nicht mehr wahrnehmbar ist. Die gleichmässig verteilten kristallinen Partikelchen sind reich an Nickel und enthalten wahrscheinlich das gesamte Wolfram oder Molybdän oder einen Teil desselben und etwas Tantalkarbid, das in der niekelreiehen Legierung gelöst sein mag. 



   Die   erfindungsgemässe   Legierung zeichnet sich durch hervorragende Härte, Festigkeit und 
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 die Festigkeit nach Brinell eines   Stückes   der Legierung von etwa   10 x5 mm zwischen   etwa   14 mali   weit voneinander entfernten Stützen beträgt zwischen 2300 und 2600. 



   Wird ein Werkzeug aus dieser Legierung zum Bearbeiten oder Schneiden, beispielsweise von Stahl oder Stahllegierungen, bei einer Geschwindigkeit von 38 m je Minute oder mehr benutzt, so zeigt sich, dass die Späne des   Werkstückes   am Werkzeug nicht haften und beim nachfolgenden Abstreifen kleine Teilchen des Werkzeugmaterials nicht mitnehmen und dass weder eine Abnutzung, noch ein Ausbrechen des Werkzeuges hervorgerufen wird. Auf diese Weise werden häufiges Nachschleifen und Arbeitsunterbrechungen infolge Ausbrechens oder Abnutzung des beschriebenen Werkzeuges vermieden. 



   Die Legierung verhält sich im wesentlichen chemisch indifferent gegenüber Stoffen und Verbindungen, die gewöhnlich als Kühlmittel verwendet werden, wie   Milchsäure.   Sogar Chemikalien. welche gewöhnlich einzelne Bestandteile angreifen, wie Salpetersäure und Natriumhydroxyd, scheinen auf die Legierung nur wenig oder keine Wirkung zu haben. 



   Zur Illustration der Zähigkeit der Schneide oder Arbeitskante von aus der   erfindungsgemässen   Legierung hergestellten Werkzeugen diene folgendes : Ein   127mm Fräser   mit zehn Messern aus der erfindungsgemässen Legierung kann zum Abarbeiten eines 100x300 mm Stahlblokes bei einer Spandicke von   1'6 mm,   einer   Tisehgeschwindigkeit   von 825 mm und einer   Schnittgeschwindigkeit von 232 Um-   
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 11 Pferdekräfte für den fünfzigsten Schnitt. 



   PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung harter und zäher Legierungen von grösserer   Dichte p Is   die durch- 
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 sechsten Gruppe, wie Wolfram, dadurch gekennzeichnet, dass diese Mischung, welche bis zu 25 " ihres Gewichtes freie Metalle enthält, im Vakuum auf etwa 1100  C erhitzt wird, wo eine merkliche   Schrump-   fung beginnt, worauf die Temperatur der Mischung langsam auf   etwa 13800   C   erhöht   wird,   bis eine   vollständige Schrumpfung eingetreten und das freie Metall gleichmässig durch das Tantalkarbid verteilt ist.

Claims (1)

1. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Wolfram durch Molybdän ersetzt wird.