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Titankarbid und Niobkarbid neben Hilfsmetall enthaltende Hartmetallegierung
Die überwiegende Menge an Hartmetallegierungen, die für verschiedene Zwecke benutzt werden, bei denen es auf Schneidhaltigkeit und Verschleissfestigkeit ankommt, bestehen im allgemeinen aus einer Grundmasse aus Wolframkarbid. Um die Eigenschaften der Legierungen den einzelnen besonderen Verwendungszwecken anzupassen, werden ihnen ausserdem beispielsweise Titankarbid und Molybdänkarbid in verhältnismässig geringen Mengen zulegiert. In dem Bestreben, das kostspielige und schwer erhältliche Wolfram einzusparen, ist auch schon ein Hartmetall vorgeschlagen worden, dessen Grundmasse im wesentlichen aus Titankarbid besteht und dem ausser Hilfsmetall Vanadinkarbid zulegiert wurde.
Auf diese Weise ist es möglich, Hartmetallegierungen, die in überwiegendem Masse aus Titankarbid bestehen, für die Praxis nutzbar zu machen. Hartmetallegierungen, die ausschliesslich aus Titankarbid und Hilfsmetall zusammengesetzt sind, sind ausserordentlich spröde und konnten sich daher in die Praxis nicht einführen. Zwar liess sich diese unangenehme Eigenschaft der überwiegend aus Titankarbid bestehenden Hartmetallegierungen mildern, indem Wolfram-, Molybdän-oder Tantalkarbid zugesetzt wurden.
Jedoch ergab sich auf diese Weise lediglich ein Hartmetall, das für ganz beschränkte Sonderzwecke, wie beispielsweise das Feinbohren, geeignet war. Erst nachdem erkannt war, dass verhältnismässig grosse Mengen an Vanadinkarbid zugesetzt werden mussten, konnte ein zäh-hartes, überwiegend aus Titankarbid bestehendes Hartmetall geschaffen werden, das grosse Verschleissfestigkeit und Schneidhaltigkeit zeigt. Obwohl diese Legierung in ihren Leistungen an die bekannten und handelsüblichen Hartmetalllegierungen heranreicht, die entweder Wolframkarbid allein oder Wolframkarbid neben verhältnismässig geringen Mengen an Titankarbid und bzw. oder Molybdänkarbid aufweisen, ergeben sich gewisse Nachteile.
Vor allen Dingen haben diese Legierungen den Nachteil, löt-und schleifempfindlich zu sein, so dass bei der Herstellung der Werkzeuge, d. h. also beim Befestigen der Schneidplättchen am Stahlschaft und beim Schleifen grösste Vorsicht geboten ist. Gerade die Schleifempfindlichkeit spielt eine grosse Rolle, weil die Werkzeuge beim Verbraucher gegebenenfalls nachgeschliffen werden müssen, wo mit einer so durchgreifenden Sorgfalt, wie beim Erzeuger, für diese Arbeiten nicht gerechnet werden kann. Es hat sich nun gezeigt, dass die überwiegend aus Titankarbid bestehenden Hartmetallegierungen wesentlich verbessert werden können, wenn sie mit einem verhältnismässig grossen Gehalt an Niobkarbid versehen werden.
Der Vorschlag, Niobkarbid in Hartmetallegierungen zu verwenden, ist an sich bekannt, u. zw. wird das Karbid dieses Elementes meist gleichzeitig mit Tantalkarbid gemeinsam vorgeschlagen, weil die Auffassung bestand, dass diese beiden Karbide gleichwirkend seien. Untersuchungen des Erfinders jedoch haben bemerkenswerterweise ergeben, dass das Niobkarbid, was Härte und andere Eigenschaften anlangt, nicht nur gegenüber dem Tantalkarbid, sondern auch einer Reihe anderer Karbide gegenüber eine gewisse Sonderstellung einnimmt.
Gemäss der Erfindung wird vorgeschlagen, eine neben Hilfsmetall Titankarbid und Niobkarbid enthaltende Hartmetallegierung zur Herstellung von Werkzeugen, die hohe Schneidhaltigkeit und bzw. oder Verschleissfestigkeit ausweisen müssen, wie folgt, zusammenzusetzen :
EMI1.1
<tb>
<tb> 55-80% <SEP> Titankarbid
<tb> 5-40% <SEP> Niobkarbid
<tb> Rest <SEP> 5-20 <SEP> % <SEP> Eisen, <SEP> Nickel <SEP> oder <SEP> Kobalt.
<tb>
Eine solche Hartmetallegierung weist geringere Lot-und Schleifempnndlichkeit und höhere Zähigkeit auf als eine ähnlich zusammengesetzte Legierung, die jedoch Vanadinkarbid enthält.
Ausserdem ist die Härte einer solchen Legierung grösser und damit ergibt sich eine grössere Verschleissfestigkeit.
Die Herstellung der Legierung erfolgt in der in der Hartmetalltechnik allgemein üblichen Weise.
Besonders vorteilhaft ist es jedoch, das Fertigsintern der Körper unter Druck vorzunehmen, wie dies an sich bekannt ist, weil die günstigen Eigenschaften infolge des Drucksintem stärker hervortreten.
Als Hilfsmetall hat sich neben Kobalt und Nickel Eisen bewährt, so dass es möglich ist, die Legierung mit verhältnismässig geringen Kosten herzustellen. Um gewisse Abwandlungen
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in der Schneidleistung und in der Verschleissfestigkeit in Anpassung an Sonderverwendungszwecke zu ermöglichen, kann der über 5 % betragende Niobkarbid-Gehalt ersetzt sein durch Karbide der Elemente Chrom, Zirkon, Molybdän, Wolfram, einzeln oder zu mehreren. Durch Ersatz des Niobkarbides durch Chromkarbid und Zirkonkarbid wird die Härte der Legierung beeinflusst, ohne dass sich hiebei die Wärmeleitfähigkeit wesentlich ändert. Die Wärmeleitfähigkeit kann erhöht werden durch den Ersatz durch Molybdänkarbid und Wolframkarbid, wobei WolframkarbidZusatz besonders auch die Biegebruchfestigkeit erhöht.
Als Beispiele zur Ausführung der Erfindung, die sich besonders bewährt haben, seien folgende Zusammensetzungen genannt :
EMI2.1
<tb>
<tb> Beispiel <SEP> 1 <SEP> Beispiel <SEP> 2 <SEP> Beispiel <SEP> 3
<tb> 55 <SEP> % <SEP> TiC <SEP> 60 <SEP> % <SEP> TiC <SEP> 70 <SEP> % <SEP> TiC
<tb> 40 <SEP> % <SEP> NbC <SEP> 10 <SEP> % <SEP> NbC <SEP> 15 <SEP> % <SEP> NbC
<tb> 5 <SEP> % <SEP> Co+Fe <SEP> 20 <SEP> % <SEP> WC <SEP> 10 <SEP> % <SEP> Fe
<tb> 10 <SEP> % <SEP> Ni+Fe <SEP> 2. <SEP> 5% <SEP> Co
<tb> 2. <SEP> 5% <SEP> Ni
<tb>
Ein Vorteil der Legierung gemäss der Erfindung ist u. a. darin zu sehen, dass sie verhältnismässig billig herzustellen ist, weil die dazu benötigten Stoffe Heimstoffe sind. Dies gilt für das Titankarbid, das aus Titanerz erhältlich ist und in einem gewissen Umfang auch für das Niob.
Es besteht die Möglichkeit, beispielsweise Ferroniob unmittelbar auf Niobkarbid zu verarbeiten, wobei das Eisen aus der Ferrolegierung als Hilfsmetall in die endgültige Hartmetallegierung miteingeht.
, PATENTANSPRÜCHE :
1. Titankarbid und Niobkarbid neben Hilfsmetall enthaltende Hartmetallegierung zur Herstellung von Werkzeugen, die hohe Schneidhaltigkeit und, bzw. oder Verschleissfestigkeit aufweisen müssen, gekennzeichnet durch folgende Zusammensetzungen :
EMI2.2
<tb>
<tb> 55-80% <SEP> Titankarbid
<tb> 5-40% <SEP> Niobkarbid
<tb> Rest <SEP> 5-20% <SEP> Eisen, <SEP> Nickel <SEP> und/oder <SEP> Kobalt.
<tb>