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Die Erfindung bezieht sich auf ein Hartmetall auf der Basis von Titankarbonitrid.
Am wirksamsten kann dieses Hartmetall zur Herstellung von Schneidwerkzeugen in der metallverarbeitenden Industrie verwendet werden, wo zur Zeit von schwer beschaffbaren und teuren Hartmetallen auf der Basis von Wolframkarbid WC Gebrauch gemacht wird.
Im neuzeitlichen Produktionswesen ist die Tendenz zu beobachten, Wolfram in den Hartmetallen zu ersetzen.
Die besten Erfolge wurden bei der Verwendung von Titankarbiden und-nitriden sowie auch der festen Lösungen aus den beiden als Hartmetallbasis erzielt.
Im Hüttenwesen ist ein Hartmetall auf Titankarbidbasis mit nickel- und molybdänhaltigem Bindemetall bekannt, das in bezug auf seine Härte, Biegefestigkeit und Schneidkennwerte beim Bearbeiten von Stählen den entsprechenden Hartmetallsorten auf der Basis fester Lösungen von Titankarbid mit Wolframkarbid TiC-WC und von Wolframkarbid WC gleichkommt.
Noch aussichtsreicher erwies sich die Verwendung einer festen Lösung aus Titankarbiden und-nitriden (Karbonitriden) mit der allgemeinen chemischen Formel TiC N als Hartmetallbasis.
Hiebei ist zu erwähnen, dass die Schneideigenschaften der Hartmetalle auf TiC N-Basis höher als die analogen Eigenschaften der Hartmetalle auf der Basis von Titankarbid TiC sind.
Im Hüttenwesen ist ein Hartmetall auf der Basis von Titankarbonitrid mit nickel- und molybdänhaltigem Bindemittel bekannt, das folgende Zusammensetzung hat :
85 TiC N g + 11, 5 Ni + 3, 5 Mo. (Gew.-%)
Dieses Hartmetall hat eine hohe 1220 N/mm2 betragende Biegefestigkeit.
Dieses Hartmetall hat jedoch eine niedrige Härte HRA = 87.
Es ist ferner ein Hartmetall auf der Basis von Titankarbonitrid mit nickel- und molybdänhalti-
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830 N/mm'.
Die gegebenen Kennwerte ermöglichen es, diese Hartmetalle zum spangebenden Bearbeiten von Metallen zu verwenden.
Die erwähnten Hartmetalle kommen jedoch in bezug auf ihre physikalisch-mechanischen Eigenschaften den andern bekannten Hartmetallen auf der Basis einer festen Lösung von Titankarbid mit Wolframkarbid TiC-WC und von Wolframkarbid WC mit Kobalt als Bindemetall nicht gleich, da es bei den bekannten Hartmetallen unmöglich ist, gleichzeitig hohe Werte für die Härte und die Biegefestigkeit zu erhalten und demzufolge hohe Betriebseigenschaften zu erzielen.
Es ist das Ziel der Erfindung, die erwähnten Schwierigkeiten zu beseitigen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Hartmetall auf der Basis von Titankarbonitrid mit einem solchen Verhältnis der Komponenten zu schaffen, welches gewährleistet, dass ein Hartmetall mit hoher Härte und gleichzeitig mit hoher Biegefestigkeit sowie auch beim Bearbeiten von Werkstoffen mit hohen Betriebskennwerten erhalten wird, die denjenigen von Hartmetallen auf der Basis einer festen Lösung von Titankarbid mit Wolframkarbid TiC-WC und von Wolframkarbid WC gleichkommen und in einer Reihe von Fällen besser als diese sind.
Diese Aufgabe wird durch das erfindungsgemässe Hartmetall auf der Basis von Titankarbonitrid, das Nickel und Molybdän enthält, gelöst, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass es in Gew.-% aus
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<tb> Nickel <SEP> 9,5 <SEP> bis <SEP> 49,0
<tb> Molybdän <SEP> 2,5 <SEP> bis <SEP> 20,5
<tb> Rest <SEP> TiCxNyO2
<tb>
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besteht, wobei das Verhältnis von Nickel zu Molybdän 1 bis 5, vorzugsweise 3 bis 4 beträgt, der Gehalt an freiem Kohlenstoff auf höchstens 0,6% begrenzt ist und das Titancarbonitrid Sauerstoff
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Eine Abweichung des Komponentenverhältnisses unterhalb der unteren oder oberhalb der oberen Grenzwerte, wie sie oben angegeben sind, hat zur Folge, dass entweder die Härte erhöht und die Biegefestigkeit gesenkt oder dass die Biegefestigkeit erhöht und die Härte vermindert wird, wodurch wieder die Schneidkennwerte der Hartmetalle im Vergleich zu denen für Hartmetalle auf der Basis einer festen Lösung von Titankarbid mit Wolframkarbid TiC-WC und von Wolframkarbid WC herabgesetzt werden.
Zweckmässigerweise enthält das Hartmetall auf der Basis von Titankarbonitrid Sauerstoff in einer Menge von 0, 155 bis 3, 5 Gew.-% und stehen seine Komponenten in folgendem Verhältnis : TiC NO, wobei z 0, 006 bis 0, 14 beträgt und x+y+z=1.
Auf diese Weise wird ein Hartmetall mit hoher Härte und hoher Biegefestigkeit sowie mit guten Betriebskennwerten erhalten, welche besser als diejenigen für Hartmetalle auf der Basis von Wolframkarbid WC und einer festen Lösung von Titankarbid mit Wolframkarbid TiC-WC sind.
Ausserdem besitzt das erfindungsgemässe Hartmetall eine geringe Porosität von 0, 1 bis 0,3%, ein feinkörniges Gefüge in der Karbonitridphase und eine gleichmässige Verteilung des Bindemetalls.
Das Hartmetall zeichnet sich durch die hohe Härte 89 bis 93 HRA (- 1500 bis 1800 HV) und Festigkeit aus, die Biegefestigkeit beträgt 1270 bis 2150 N/mm2, was die Biegefestigkeit von Hartmetallen auf der Basis von Titankarbonitrid (R. Kiffer, Metall 12,1971, Seite 1337), die 830 bis 1220 N/mm"beträgt, übersteigt.
Die gleichzeitige Verbindung von hohen Härte- und Festigkeitswerten garantiert bessere Betriebseigenschaften der Hartmetalle.
Bei kontinuierlichem Schlagdrehen von Legierungsstählen sind die Hartmetalle auf der Basis von Titankarbonitrid ohne Wolfram mit einem Sauerstoffgehalt von 3,5 Gew.-% und einer Zusammen-
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Beständigkeit 3 bis 5mal besser als Hartmetalle auf der Basis TiC-WC und 2,5 bis 3mal besser als analoge Hartmetalle auf der Basis von Titankarbonitrid nahe der Zusammensetzung TiC 0, 5 NO, 5' die weniger als 0, 15 Gew.-% Sauerstoff enthalten.
Sauerstoffhaltige Titankarbonitride werden in einer Stufe gewonnen. Im Vergleich dazu ist die Herstellung von Karbiden, Nitriden und Titankarbonitriden mit einem minimalen Sauerstoffgehalt verfahrenstechnisch komplizierter, da eine spezielle Vakuum-Ausrüstung vorhanden sein muss oder ein reines stickstoffhaltiges Medium verwendet werden muss.
Die erfindungsgemässen Hartmetalle auf der Basis von Titankarbonitrid einer bestimmten Zusammensetzung und einem Gehalt an Sauerstoff sind auf Grund ihrer physikalisch-mechanischen Eigenschaften und ihrer Betriebseigenschaften und der einfacheren Technologie ihrer Herstellung vorteilhafter als die vorerwähnten bekannten Hartmetalle.
Nachfolgend werden Herstellungsbeispiele für Hartmetalle auf der Basis von Titankarbonitrid mit Sauerstoffgehalt beschrieben. Die Beurteilung der Eigenschaften im Betrieb wurde im Vergleich zu den entsprechenden Hartmetallen, die Wolfram enthalten, durchgeführt.
Beispiel 1 : Es wird eine Charge verwendet, die 19, 5 Gew.-% Nickel, 6, 5 Gew.-% Molybdän und 74 Gew.-% Titankarbonitrid mit 0, 155 Gew.-% TiC 0, 5 N0, 48400, 006'wobei 0, 2 Gew.-% ungebundener Kohlenstoff vorhanden sind, enthält.
Das Gemisch wird im Äthylalkoholmedium in einer Kugelmühle, die mit Hartmetall ausgekleidet ist, bis zu einer Teilchengrösse von 0,5 bis 1,5 pm gemahlen. Nach dem Mahlen wird die Mischung getrocknet, mit einer 3%igen Lösung aus synthetischem Kautschuk vermischt, getrocknet, granuliert und es werden daraus Erzeugnisse in Form von Schneideplättchen gepresst.
Danach werden die Erzeugnisse in einem Vakuumofen oder in einem Durchlaufofen bei einer
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Temperatur von 14800C im Laufe von 40 min bei einem Restdruck von 66. 10 -5 bis 13. 10-5 bar gesintert.
Die erhaltene Legierung hat eine Härte liRA = 90 bis 91, eine Biegefestigkeit von 1570 N/mm2, eine Porosität von 0, 1 bis 0, 2% und eine feinkörnige gleichmässige Struktur.
Versuche haben gezeigt, dass die Verschleissfähigkeit von Schneidstählen aus dem erfindungsgemässen Hartmetall beim Roh-, Halbfertig- und Fertigschneiden von hochgekohlten Stählen 2 bis 5mal höher ist als bei den entsprechenden Hartmetallsorten auf der Basis von Titanwolframkarbid.
Beispiel 2 : Es wird eine Charge verwendet, die 22, 5 Gew.-% Nickel, 7, 5 Gew.-% Molybdän und 70 Gew.-% Titankarbonitrid mit 0, 3 Gew.-% Sauerstoff, TiC, 55N 0, 4400, 0m'wobei 0, 2 Gew.-% ungebundener Kohlenstoff vorhanden sind, enthält.
Die Vorbehandlung des Gemisches wird in der im Beispiel 1 beschriebenen Weise durchgeführt. Das Gemisch wird bei 1460 C im Verlauf von 40 min bei einem Restdruck von 66. 10-5 bis zu 13. 10 bar gesintert.
Man erhält ein Hartmetall mit einer Härte von HRA = 90 und einer Biegefestigkeit von 1530 N/mm2, einer Porosität von 0, 1% und einer feinkörnigen Struktur in der Karbonitridphase. Das Hartmetall dient zum Vorschneiden und Schneiden von Stählen und übertrifft durch seine Beständigkeit die entsprechenden Hartmetallsorten auf der Basis einer festen Lösung von Titankarbid mit Wolframkarbid TiC-WC um 2 bis 5mal.
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bundener Kohlenstoff vorhanden sind, enthält.
Die Vorbehandlung des Gemisches wird in der im Beispiel 1 beschriebenen Weise durchgeführt.
Das Gemisch wird bei 15200C im Verlaufe von 60 min bei einem Restdruck von 13. 10-5 bar gesintert.
Dieses Hartmetall hatte eine Härte HRA = 93, eine Biegefestigkeit von 1270 N/mm"und kann zur Nachbearbeitung von Metallen verwendet werden. Es übertrifft in seinen Eigenschaften Hartmetalle auf der Basis von Titanwolframkarbid um 1, 5 bis 3mal.
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:ungebundener Kohlenstoff vorhanden sind, enthält.
Die Vorbehandlung des Gemisches wird in der im Beispiel 1 beschriebenen Weise durchgeführt.
Das Gemisch wird bei 1450 WC im Verlauf von 80 min bei einem Restdruck von 13. 10-5 bar gesintert. Man erhält ein Hartmetall von der Härte HRA = 88 bis 89 und einer Biegefestigkeit von 1370 N/mm2.
Beispiel 5 : Es wird eine Charge verwendet, die 22, 5 Gew.-% Nickel, 7, 5 Gew.-% Molybdän
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ungebundener Kohlenstoff vorhanden sind, enthält.
Die Vorbehandlung des Gemisches wird in der im Beispiel 1 beschriebenen Weise durchgeführt.
Das Gemisch wird bei 14500C im Verlauf von 60 min bei einem Restdruck von 13. 10-5 bar gesintert. Man erhält ein Hartmetall von der Härte HRA = 92 und einer Biegefestigkeit von 1270 N/mm2, einer Porosität von 0, 2% und einer feinkörnigen gleichmässigen Struktur.
Dieses Harmetall hat beim kontinuierlichen und nicht kontinuierlichen Schneiden von Stählen eine hohe Beständigkeit.