Hartmetallegierung. Das Bestreben bei der Herstellung von Hartmetallegierungen, die zur spanabheben den Bearbeitung von Stahl und stahlähnlichen Werkstoffen dienen sollen, geht dahin, einer seits eine möglichst .harte Legierung herzu stellen, die anderseits eine schlechte Wärme leitfähigkeit aufweist. Im Zuge dieser Bestrebungen sind Hartmetallegierungen vor geschlagen worden, die überwiegend aus Wolframkarbid und ferner auch solche, die überwiegend aus Titankarbid bestehen.
Für Legierungen dieser Art sind ferner noch Ge halte an den verschiedensten andern Hart- karbiden vorgeschlagen worden, die mit mehr oder weniger grossem Erfolg geeignet sind, die Eigenschaften der Legisrungen im ge nannten Sinn zu beeinflussen.
Es sind auch bereits Hartmetallegierungen vorgeschlagen worden, die erhebliche Mengen an Tantalkarbid aufweisen, die zusammen mit einem geeigneten Hilfsmetall hervorra gend zähe Hartmetallegierungen ergeben. Als Nachteil von Hartmetallegierungen dieser Art hat sich indes eine zu geringe Härte gezeigt.
Zweck der Erfindung ist es, eine Hart metallegierung zu schaffen, die sich die Eigenschaft des Tantal- bezw. Niobkarbides zunutze macht, sich mit Hilfsmetallen zu einem zähen Hartmetallkörper abzubinden, anderseits jedoch durch geeignete Zusätze derart hart ist, dass sich die Legierung zur Verwendung als spanabhebendes Werkzeug für die Bearbeitung von Stahl und stahl ähnlichen Werkstoffen, das heisst langspa nenden Werkstoffen, eignet.
Die diese Eigenschaften aufweisende er findungsgemässe Hartmetallegierung ist da durch gekennzeichnet, dass sie 2 bis 200o mindestens eines Metalles der Eisengruppe, 5 bis 30% Titankarbid und 50 bis 930/0 eines Karbides mindestens eines seltenen Ele mentes der fünften Gruppe des periodischen Systems, dessen Atomgewicht zwischen 90 und<B>190</B> liegt, enthält.
Damit sind die Kar- bide des Tantals und des Niobs bezeichnet.
Die Metalle der Eisengruppe sind Eisen, Nickel oder Kobalt.
Diese Legierung ist infolge des hohen Tantal- bezw. Niobkarbidgehaltes ausseror dentlich zäh und durch den Titankarbidge- halt wird erreicht, dass die mangelnde Eigenhärte des Tantal- bezw. Niobkarbides ausgeglichen wird. Die gewählte Ziis < imnien- setzung bedingt eine schlechte Wärmeleit fähigkeit, die für die Bearbeitung von lang spanenden Werkstoffen erwünscht ist. Die Oxydationsbeständigkeit wird in nicht zu erwartender Weise gesteigert.
Als besonders zweckmässig hat es sich erwiesen, bei Vorhandensein beider Karbide, d. h. des Tantal- und des Niobkarbides diese in der Form von Mischkristallen in die Le gierung einzubringen, wodurch insbesondere die Eigenhärte des Grundkarbides (Niob- Tantalkarbid) erhöht wird.
Um die Hartmetallegierung den verschie densten Beanspruchungen bei der Verwen dung als spanabhebendes Werkzeug im prak tischen Betriebe anzupassen, können der Tantalkarbid bezw. Tarital-Niobkarbid, Ti- tankarbid und Hilfsmetalle enthaltenden Le gierung gemäss der Erfindung noch zusätz liche Karbide beigegeben werden, die die Wärmeleitfähigkeit, Oxydationsbeständigkeit, Härte, Zähigkeit und dergl. beeinflussen Als solche Karbide sind zu nennen das Molybdänkarbid, das beispielsweise die Hätte erhöht,
Wolframkarbid und Chromkarbid, die im wesentlichen die Zähigkeit verbessern und Zirkonkarbid, das die Wärmeleitfähig keit verringert. Gelegentlich können auch geringe Zusätze an Vanadinkarbid von Vorteil sein. Diese zusätzlichen Karbide können in Mengen bis zu 20 0% in der Legierung vor handen sein. Wenn zwei oder mehrere dieser Karbide"gleichzeitig zulegiert werden, so soll ihre Summe 20 % nicht übersteigen.
Im nachfolgenden seien einige Beispiele aufgeführt von Legierungszusammensetzungen gemäss der Erfindung, die sich als besonders geeignet erwiesen haben. Beispiel <I>1:</I> 87 % Tantalkarbid, 8 % Titankarbid, 2,5 % Nickel, 2,5 % Kobalt.
Diese Legierung ist auf Grund ihrer Zähig keit besonders geeignet zur Bearbeitung weicher Stähle irn unterbrochenen Schnitt, d. h. die Legierung ist gegen mechanische Beanspruchungen durch Stoss und dadurch hervorgerufene Schwingungen unempfindlich. <I>Beispiel 2:</I> 60 % Tantalkarbid, 30 % Titankarbid, 10 % Kobalt.
MitdieserLegierungkönnen allerhärtesteStahl. sorten, wie auf hohe Festigkeiten vergütete Nickelchromstähle, Hartmanganstähle und dergl. bearbeitet werden. Diese Legierung weist hohe Oxydationsbeständigkeit auf und behält ihre Härte selbst beim Auftreten höchster Temperaturen bei, so dass mit dieser Legie rung mit besonders hohen Schnittgeschwin digkeiten gearbeitet werden kann.
<I>Beispiel 3:</I> 60 % Tantalkarbid, 22 0,7o Niobkarbid, 10 % Titankarbid, 7 0% Kobalt, 10%o Eisen.
Diese Legierung bildet mit ihren Eigen schaften in gewisser Weise einen Übergang zwischen den Legierungen gemäss Beispiel 1 und 2. Die Legierung ist zur Bearbeitung aller Stahlarten verwendbar.
<I>Beispiel 4:</I> 77 % Tantalkarbid und Niobkarbid in Form von Mischkristallen, bei wel chen das Verhältnis von Tantal- karbid zu Niobkarbid vorzugsweise 2: 1 oder 3:1 beträgt, 15 % Titankarbid, 8 % Kobalt.
Auch diese Legierung steht bezüglich ihrer Eigenschaften zwischen den Legierungen nach Beispiel 1 und 2, ist jedoch härter als die Legierung nach Beispiel 3.
<I>Beispiel 5:</I> 50 % Tantalkarbid, 25 % Titankarbid, 10 % Molybdänkarbid, 15 % Nickel.
Diese Legierung hoher Härte eignet sich insbesondere zum Schlichten von Stählen aller Art.
<I>Beispiel 6:</I> 60 % Tantalkarbid, 5 % Titankarbid, 11% Niobkarbid, 20 % Wolframkarbid, 4 % Kobalt.
Diese Legierung ist besonders zäh. Sie ist beispielsweise für die Verwendung auf Ma schinen geeignet, die eine starke Vibration entstehen lassen.
Beispiel <I>7:</I> 8 % Tantalkarbid, 5 % Titankarbid, 80 % Niobkarbid, 4 % Nickel, 2 % Kobalt, 1% Eisen.
Diese Legierung eignet sich zur Bearbeitung von Stählen oder langspanenden Werkstoffen mittlerer Härte.
Die Eigenschaften der in den einzelnen Beispielen aufgeführten Legierungen können auch noch dadurch beeinflusst werden, dass der Hilfsmetallgehalt in den vorgesehenen Grenzen abgewandelt wird, wodurch die allgemeine Charakteristik der Legierungen nicht geändert, jedoch die Bruchfestigkeit erhöht oder verringert wird.
Hard metal alloy. The endeavor in the production of hard metal alloys, which are intended to be used for the machining of steel and steel-like materials, is on the one hand to make an alloy as hard as possible, which on the other hand has poor thermal conductivity. In the course of these efforts, hard metal alloys have been proposed that are predominantly made of tungsten carbide and also those that are predominantly made of titanium carbide.
For alloys of this type, contents of the most varied of other hard carbides have also been proposed, which are more or less successful in influencing the properties of the legislations in the sense mentioned.
Hard metal alloys have also already been proposed which contain considerable amounts of tantalum carbide which, together with a suitable auxiliary metal, result in excellent tough hard metal alloys. A disadvantage of hard metal alloys of this type has been found to be too low a hardness.
The purpose of the invention is to create a hard metal alloy that has the property of tantalum or. Niobium carbide uses auxiliary metals to bond to a tough hard metal body, but on the other hand is so hard with suitable additives that the alloy is suitable for use as a cutting tool for machining steel and steel-like materials, i.e. long-chipping materials.
The hard metal alloy according to the invention having these properties is characterized in that it contains 2 to 200o of at least one metal of the iron group, 5 to 30% titanium carbide and 50 to 930/0 of a carbide of at least one rare element of the fifth group of the periodic table, its atomic weight between 90 and <B> 190 </B>.
These are the names of the carbides of tantalum and niobium.
The metals of the iron group are iron, nickel or cobalt.
This alloy is due to the high tantalum or. The niobium carbide content is extremely tough and the titanium carbide content ensures that the lack of intrinsic hardness of the tantalum or Niobium carbides is balanced. The chosen target results in poor thermal conductivity, which is desirable for machining long-chipping materials. The resistance to oxidation is increased in an unexpected manner.
It has proven to be particularly expedient, in the presence of both carbides, d. H. of the tantalum and niobium carbides to bring them into the alloy in the form of mixed crystals, which in particular increases the inherent hardness of the base carbide (niobium-tantalum carbide).
In order to adapt the hard metal alloy to the most diverse demands when using it as a cutting tool in practical operations, the tantalum carbide can bezw. Tarital niobium carbide, titanium carbide and auxiliary metals containing alloy, according to the invention, additional carbides are added, which influence the thermal conductivity, resistance to oxidation, hardness, toughness and the like.
Tungsten carbide and chromium carbide, which essentially improve toughness, and zirconium carbide, which reduces thermal conductivity. Occasionally small additions of vanadium carbide can also be advantageous. These additional carbides can be present in the alloy in amounts up to 20%. If two or more of these carbides are added at the same time, their total should not exceed 20%.
A few examples of alloy compositions according to the invention which have proven to be particularly suitable are listed below. Example <I> 1: </I> 87% tantalum carbide, 8% titanium carbide, 2.5% nickel, 2.5% cobalt.
Due to its toughness, this alloy is particularly suitable for machining soft steels in interrupted cuts, i.e. H. the alloy is insensitive to mechanical stresses caused by impact and the vibrations caused by it. <I> Example 2: </I> 60% tantalum carbide, 30% titanium carbide, 10% cobalt.
With this alloy, the hardest steel. types such as nickel-chrome steels tempered to high strengths, hard manganese steels and the like are processed. This alloy has a high resistance to oxidation and retains its hardness even when the highest temperatures occur, so that this alloy can be used with particularly high cutting speeds.
<I> Example 3: </I> 60% tantalum carbide, 22 0.7o niobium carbide, 10% titanium carbide, 7 0% cobalt, 10% iron.
With its properties, this alloy forms a transition between the alloys according to Examples 1 and 2. The alloy can be used for machining all types of steel.
<I> Example 4: </I> 77% tantalum carbide and niobium carbide in the form of mixed crystals, in which the ratio of tantalum carbide to niobium carbide is preferably 2: 1 or 3: 1, 15% titanium carbide, 8% cobalt.
In terms of its properties, this alloy is also between the alloys according to Example 1 and 2, but is harder than the alloy according to Example 3.
<I> Example 5: </I> 50% tantalum carbide, 25% titanium carbide, 10% molybdenum carbide, 15% nickel.
This high hardness alloy is particularly suitable for finishing steels of all kinds.
<I> Example 6: </I> 60% tantalum carbide, 5% titanium carbide, 11% niobium carbide, 20% tungsten carbide, 4% cobalt.
This alloy is particularly tough. It is suitable, for example, for use on machines that generate strong vibrations.
Example <I> 7: </I> 8% tantalum carbide, 5% titanium carbide, 80% niobium carbide, 4% nickel, 2% cobalt, 1% iron.
This alloy is suitable for machining steels or long-chipping materials of medium hardness.
The properties of the alloys listed in the individual examples can also be influenced by modifying the auxiliary metal content within the intended limits, whereby the general characteristics of the alloys are not changed, but the breaking strength is increased or decreased.