AT216223B - Sinterhartmetallegierung und Verfahren zu deren Herstellung - Google Patents

Description

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  Sinterhartmetallegierung und Verfahren zu deren Herstellung 
Die heute in der Technik gebräuchlichen Hartmetalle für Zerspanungszwecke und   Verschleissteile   enthalten hauptsächlich Wolframkarbid, Titankarbid und Tantalkarbid neben Kobalt als Bindemetall. 



  Während die WC-Co-Sorten für die Bearbeitung kurzspanender bzw. nichtmetallischer Werkstoffe und für Verschleissteile dienen, sind die   WC-TiC-Co-bzw.   WC-TiC-TaC-Co-Sorten für die Bearbeitung langspanender Werkstoffe (Stahl und Stahlguss) sowie als sogenannte Allzweckhartmetalle zur Zerspanung von Stahl und Gusseisen in Gebrauch. Die andern Karbide der hochschmelzenden Übergangsmetalle der 4a - 6a-Gruppe des Periodensystems, wie ZrC, VC, NbC, Mo C und   Cr C   spielen höchstens als Zusätze In   Sonderhartmetal1s0rten   eine gewisse aber untergeordnete Rolle. Das letzte Karbid, welches auf seine Brauchbarkeit für   Hartmetalle   bisher noch wenig untersucht wurde, ist das aus der 4a-Gruppe stammende Hafniumkarbid HfC.

   Seine verhältnismässig hohe Mikrohärte von 2600 bis 2900   kg/mm   (50 g Belastung), sein hoher Schmelzpunkt von rund 39000 C und sein metallischer Charakter lassen dieses Karbid auch hartmetalltechnisch interessant erscheinen. 



   Es ist bereits vorgeschlagen worden, HfC in : Kombination mit einer Reihe anderer Karbide zu verwenden. So soll z. B. zur Erzielung einer erhöhten Wärmeleitfähigkeit in einer   TiC-VC-NbC-Mo C-FeNi-   haltigen Legierung das TiC ganz oder teilweise durch Zirkoniumkarbid oder Hafniumkarbid ersetzt werden können. 



   Dennoch hat Hafniumkarbid bisher für die Hartmetallzwecke kaum Verwendung gefunden, obzwar es sich durch Karburierung von   technischem Hafniumoxyd und Russ bei Temperaturen   um 20000 C verhältnismässig einfach in fast stöchiometrischer Zusammensetzung herstellen lässt und auch die Herstellung von Mischkristallen mit TiC, TaC, NbC und WC leicht möglich ist. 



   Überraschenderweise hat es sich nun gezeigt, dass HfC als Karbid der   4a-Gruppc   kolkungshemmende Eigenschaften hat, dass es aber in seinem sonstigen Verhalten viel mehr den Karbiden TaC und NbC der 5a-Gruppe ähnelt, also kornverfeinernd wirkt und die Zähigkeit erhöht. Dies ist umso überraschender, als das dem Hafnium chemisch sehr nahestehende Zirkonium in Form des Zirkoniumkarbides ZrC keine brauchbare Hartmetallkomponente darstellt. 



   Es wurde gefunden, dass die kolkungshemmende, kornverfeinernde und zähigkeitssteigernde Wirkung des HfC bereits in WC-HfC-Co-Sorten mit   1-401o   HfC,   3 - 25go   Co, Rest WC überraschend stark auftritt und dass also solche Legierungen mit   1-5% HfC   auf Guss, mit   5-15%   HfC   auf Guss   und Stahl und mit   15-40%   HfC auf Stahl ausgezeichnete Drehleistungen ergeben. Das HfC wird bei der Herstellung derartiger Legierungen vorteilhaft in Form eines WC-HfC-Mischkristalles eingeführt, da das HfC bei rund 20000 C etwa 40   Mol-%   WC In fester Lösung aufzunehmen vermag. 



   Noch bessere Ergebnisse bei der Stahlbearbeitung und bei Allzwecksorten erzielt man, wenn man neben WC und HfC noch weitere Karbide   der 4a-Gruppe   einführt, also ternäre bzw. quaternäre Karbidlegierungen benutzt. Als besonders günstig hat sich dabei das TiC erwiesen und das HfC entfaltet in solchen Legierungen voll seine   kornverfeinernde   und zähigkeitssteigernde Wirkung. Die Karbide werden dabei wieder vorteilhaft in Form vorgebildeter Mischkristalle eingeführt, wobei ein Vorteil des Hafniumkarbides wieder darin liegt, dass es leicht mit den isotypen Karbiden der 4a-Gruppe Mischkristalle in jedem Verhältnis zu bilden vermag. 



   Nachstehende Beispiele geben die Zusammensetzungen erfindungsgemässer Hartmetalle bekannt : 

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 Beispiel   l :   
 EMI2.1 
 
<tb> 
<tb> Wolframkarbid <SEP> 89 <SEP> Gew.-%
<tb> Hafniumkarbid <SEP> 5 <SEP> Gew.-%
<tb> Kobalt <SEP> 6 <SEP> Gew.-%
<tb> 
 
Die Pulvermischung aus entsprechenden Mengen eines WC-HfC-90/10   Mol-'%-Mischkristalles mit   WC und Kobalt wird langzeitgemahlen, verpresst und im Hochfrequenzvakuumofen zwischen 14500 und 15000 C unter Wasserstoff 1/2 Stunde gesintert. Das Hartmetall eignet sich zur Bearbeitung von kurzspanenden Werkstoffen. 



   Beispiel 2 : 
 EMI2.2 
 
<tb> 
<tb> Wolframkarbid <SEP> 74 <SEP> Gew.-%
<tb> Hafniumkarbid <SEP> 6 <SEP> Gew.-%
<tb> Kobalt <SEP> 20 <SEP> Gew.-%
<tb> 
 
Die Herstellung erfolgt wie bei Beispiel   1,   nur liegt die Sintertemperatur bei   1350 - 13800   C. Das Hartmetall eignet sich für Verschleissteile.
Beispiel 3 : 
 EMI2.3 
 
<tb> 
<tb> Wolframkarbid <SEP> 68 <SEP> Gew.-%
<tb> Hafniumkarbid <SEP> 25 <SEP> Gew.-%
<tb> Kobalt <SEP> 7Gew.-%
<tb> 
 
Das Hartmetall wird, wie im Beispiel 1 beschrieben, hergestellt, nur wird ein WC-HfC-Mischkristall   50/50   Mol-% eingesetzt. Das Hartmetall eignet sich ausgezeichnet für die Stahlzerspanung bei mittleren und höchsten Schnittgeschwindigkeiten. 



   Beispiel 4 : 
 EMI2.4 
 
<tb> 
<tb> Wolframkarbid <SEP> 62Gew.-% <SEP> 
<tb> Hafniumkarbid <SEP> 20 <SEP> Gew.-%
<tb> Titankarbid <SEP> 10 <SEP> Gew.-%
<tb> Kobalt <SEP> 8 <SEP> Gew.-% <SEP> 
<tb> 
 
Die Karbide werden in Form von Mischkristallen eingeführt, u. zw. als WC-HfC und WC-TiC im Verhältnis 50/50 Mol-%. Das Hartmetall eignet sich für die Stahlzerspanung bei kleinem Spanquerschnitt und höchsten Schnittgeschwindigkeiten. 



   Beispiel 5 : 
 EMI2.5 
 
<tb> 
<tb> Wolframkarbid <SEP> 81 <SEP> Gel.-%
<tb> Hafniumkarbid <SEP> 10 <SEP> Gew.-%
<tb> Titankarbid <SEP> 3 <SEP> Gew.-% <SEP> 
<tb> Kobalt <SEP> 5 <SEP> Gew.-%
<tb> 
 
Es wird ein   WC-HfC- und WC-TiC   90/10   Mol-%-Mischkristall venwenden   Das Hartmetall eignet sich für die Bearbeitung von Stahl und Gusseisen. 



   Beispiele : 
 EMI2.6 
 
<tb> 
<tb> Wolframkarbid <SEP> 71Gew.-%
<tb> Hafniumkarbid <SEP> 10 <SEP> Gew.-%
<tb> Titankarbid <SEP> 10 <SEP> Gew.-% <SEP> 
<tb> 
 

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 EMI3.1 
 
<tb> 
<tb> Zirkoniumkarbid <SEP> 2 <SEP> Gew.-%
<tb> Kobalt <SEP> 7 <SEP> Gew.- <SEP> 
<tb> 
 
Es werden wieder WC-HfC- und WC-TiC-Mischkristalle 50/50 Mol-% eingesetzt und ein   WC-ZrC-   Mischkristall 90/10   Mol-%.   Das Hartmetall ist hervorragend für die Zerspanung von Stahl bei höchsten Schnittgeschwindigkeiten und kleinen Spanquerschnitten geeignet. 



    PATENTANSPRÜCHE :    
1. Sinterhartmetallegierung, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus   1 - 40,,/0   Hafniumkarbid, 3-25% Kobalt, bis zu 40% Titankarbid bzw. Zirkoniumkarbid einzeln oder zu mehreren, Rest Wolframkarbid, besteht.

Claims (1)

1. 2. Sintermetallegierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus 3-15% Hafnium- karbid, 5-25% Titankarbid, 6-15% Kobalt, Rest Wolframkarbid, besteht.

   3. Verfahren zur Herstellung einer Sinterhartmetallegierung nach den Ansprüchen 1 und 2, durch Mahlen des Pulvergemisches, Pressen und Sintern, dadurch gekennzeichnet, dass die Karbide in Form binärer oder ternärer vorgebildeter Mischkristalle in das Pulvergemisch eingeführt werden.