Verfahren zur Herstellung von Hartmetallen. Die Herstellung der Hartmetalle erfolgt irn allgemeinen durch Sinterung eines oder mehrerer harter i)Ietallearb;i;de mit einem Hilfsmetall der Eisengruppe. Die so herge stellten Hartmetalle besitzen an sich zwar recht gute mechanische Qualitäten, doeh haf tet ihnen einerseits der Nachbeil einer gewis sen Parosität an, was die Verwendung ;
des Werkstoffes als spanabhebendes Werkzeug durch Herabsetzung der Sch;neidhaltigkeit beeinträchtigt, anderseits stellen die so, her gestellten Formkörper keine homogenen Le- (Aerungen dar, sondern ein ungleichmässiges Ko.niglo,merat von miteinander durch ',das Hilfs metall verkitteten M.ätallcarb@idpa.rtikelchen.
Diese Nachteile hat man ;durch Warm- pres!sen resp. dureh gleichzeitiges Pressen und Sintern zu beseitigen versucht. In der Tat gelingt es, auf diesem Wege eine erhebliche Verhes-serung der Dichte und Härte zu er zielen, wie sie durch, ,getrenntes Presisen und Sintern nur schwer zu erreichen ist.
Diese Verfahren, haben jedoch bisher nur be- sc-hränkte Anwendung gefunden, da es einmal besonders ausgebildeter Formen bedarf, die aiaturgemäss einem sehr starken Verschleiss unterworfen sind, zum andern hat sich ge zeigt, @dass bei höheren P'ressdrucken die P'ress- linge in der Pressrichtungdichter sind,
was unter anderen Nachteilen aber auch ungleich mässiges Schwinden zur F'ol'ge hat.
Es ist ferner vor'geschla'gen worden, in iVIeta,llcarbi,dpresslinige, teils in gesintertem, teils @in ungesinIertem Zustand Metalle der Eisengruppe oder Legierungen von Kobalt, Wo lfra.m und Chrom einzuseigern. Diesen Verfahren haften jedoch, verschiedene Nach teile,an. Einanal ist es zur Erzielung 0ün@ti- ger Wirkungen nötig, stets ;den Pöro;
sitäts- grad der Presslinge richtig zu treffen, zum andern findet keine Legierungsbildung statt, da. ;das Verfahren lediglich den Zweck an- ;strebt, die zwischen den Metallca.rbidpa-rtilLel- chen; vorhandenen Poren auszufüllen. Dass eingeseiger'te Metall dient also praktisch nur als Klebe- oder Bindemittel zur Erzielung elastischer Einbettung der übrigen harten Teile.
Die Schneidhaltigkeit der Carbide esst- haltenden Hartmetalle wird aber nicht nur von der Pbros-ität, der Härte der Carbidpar- tikelchen, der Wärmeleitfähigkeit usw.
be einflusst, sondern in gleichem Masse auch von den Eigenschaften des Binders und der Fe stigkeit der Korngrenzenlegierung. Wohl -e- lingt es durch Variation des @i@fsmetallge- ha.ltes mehr oder weniger zähe Legieivnben herzustellen, doch gehen damit.
anderseits lennzeidinende Eigenschaften verloren, ins besondere zeigt sich bei Erhöhung des Hilfs- meta-llzusatzes eine geringere Widerstands fähigkeit gegen Abnutzung durch Verschleiss.
Das,den Gegenstand der vorliegenden Er- findung bildende Verfahren gebt von .der Er kenntnis aus, da13 man zu einer wesentlichen Verbesserung der Leistungsfähigkeit der Hartmetalle gelangt, wenn man die harten Metallca.rbidteilchen nicht, wie vorgehend be schrieben,
nur miteinander zur Erzielung ela stischer Einbettung verkittet, sondern sie mit dem Binder legiert. Eingehende phasentheo retische Untersuchungen haben gezeigt, dass während des nicht einheitlich verlaufenden Sinterunbsprozesses sehr verwickelte Lö- sungsvorgänge stattfinden,
wobei unter ande rem Teile des Carbids oder Carbidgenii"ches je nach Löslichkeit in den als Binder dienen den Zusatzmetallen aufgelöst werden, wobei ,das mehrfache Carbid um -den. aufgelösten Bestandteil ärmer wird und man je nach Korngrösse, S:interungsdauer, Sintertempera- tur und Gaaatmosph ä.re :
des Ofens infolge des zweiseitigen Diffusionsvorganges zu selig verschiedenen Produkten gelangt. Das vor liegende Verfahren gestattet demgegenüber die Herstellung von Hartmetallen mit ganz spezifischen, im voraus genau bestimmha.reri Eigenschaften dadurch,, dass man in einen po rösen, aus Hartstoffen, insbesondere den C < ir- biden, Meiden oder Nitriden der Metalle der 4. bis 6.
Gruppe ödes periodisehen Systems, gebildeten Presskörper ,eine niedriger schmel- zende Bindelegierung. die mindestens einen Hartstoff gelöst enthält, einseigert. IN'eil man als Binder nicht bloss ein oder mehrere Hilf"- metalle verwendet, sondern einen Binder,
in dem bereits ein oder mehrere Hartstoffe, wie z. B. Carbide, Silicide, Boride oder Nitri(le von Metallen der I. bis 6.
Gruppe des perio dischen Systems gelöst .sind, kann ein- sehr viel härterer, trotzdem aber zäher Korngren- zenzement gebildet werden, der sieh ,sehr innig mit den Hartstoffpartikelchen verbindet. Man gelangt nach dem vorstehenden:
Verfahren nicht nur zu einer grösseren Gesamthärte der Hartmetalle entsprechend der grösseren Härte des Binders infolge der aufgelösten Carbid-. Dorid-, Silicid- oder Nitridmenben, sondern auch zu einem gegen Verschleiss bedeutend vz,derstandsfähiäereri Hartmetall.
Für die Herstellung von Stalilschneidwerkzeu gen h"it sieh die Verwendung eines Binders, der die Carbide des Vanadins, Tautals und das Ni trid des Titans enthält.
bestens bewährt. Je nacherwendungszv-cek können aber auch mit Erfolg die entsprechenden @etalloicl- verbin,dun-eri der übri-en-'Metalle der d. bis 6. Gruppe des pcriod-ischen Systems und der seltenen Erden verwendet werden.
Die Hartinetallbildung kann durch die übliche Form der S@interung erfolgen, am zweekmässigsteii unter -leieh.reiti-er An.wen- duii:g von T\lt@ascli:
all, da hierdurch ein scln feinkristallines, bomogenas und dichtes Pro dukt eihii-Iten wird, das den höchsten Anfor derungen- hirisiclitlicli Leisturigsfäliigkeit cnt- spricht. Ein g enignetes Hartmetall nach .der vor- lie@en@d@n Erfindun- wird z.
B. crliallen. aus: 63,8 Teilen Titancarbid, ?6.5 Teilen llfolybdänca.rl)id, 4.5 Teilen Nickel.
3,8 Teilen Kobalt, 1.1 Teilen Tantalearbid, 0,6 Teilen Vauadincarbid.
Um einen vollständig porenfreien Körper zu erhalten, der sich praktisch von Guss nicht unterscheidet, mischt inan die fein gepulver- ten. Carbide de:
Titans und Molybdäiis. zweckmässig unter Zusatz von 0,1-0.30ö Nickel, presst sie mit 800 k;/c.m\ und sintert den Presslin-- bei zirka 1700-1850' im Wa:
s- sci@4off- oder @eucht@@asstrom. In den so er- haltenen, noch porösen Doppelcarbidkörper seigert man in der in der Technik allgemein bekannten Weise die- gesondert hergestellte Bindelegierung aus Nickel, Kobalt, Tantal- carbid und Vanadinearbid bei zirka 1400 bis 1600 ein, zweckmässig unter gleichzeitiger Anwendung von Ultraschall.
In dem so her gestellten Hartmetall ist die Bindelegierung kein mechanisches Gemisch, sondern stellt eine homogene feste Lösung dar. Das Hart metall besitzt ganz hervorragende Schneid ba.ltigkeit, grosse Zähigkeit und praktisch unbegrenzte Anlassbeständigkeit.
Nach dem vorstehenden Verfahren hat m :an es absolut in :der Hand, Binder von jeder gewünschten Festigkeit und Zähigkeit herzu stellen. Es kommt bei der Herstellung von Hartmetallen im Gegensatz zu der bisherigen allgemeinen Anschauung, wie das den Gegen stand der Erfindung bildende Verfahren zeigt, nicht allein auf die chemischen und physikalischen Eigenschaften der verwende- ten Grundcarbide, -@silicide, resp. -nitri,de usw.,
sondern in gleichem Masse auch auf die besonderen Eigenschaften der Korngre:nzen- legierungen, deren Abstimmung zu den ver wendeten Carbiden und deren gegenseitige Lösungsfähigkeit an. Der Binder besteht zweckmässig aus einem oder mehreren Metal len :der Eisengruppe und einem oder mehre ren Cärbiden, Nitri.den, Siliciden oder Bori- d ender Metalle :der 4., 5. oder 6.
Gruppe des r)eri.odischen Systems, wobei dem Metall der Eisengruppe noch Molybdän, Wolfram, Va nadin, Tontal oder Chrom zug esdtzt sein kann. Die Beimi,schu:ngsmengen an Carbi@den, Slnciden, Nitriden und Boriden im Binder, <B>7.B.</B> von Vanadium-, Tontal- und Zirkon- hartstoffen. sind zweckmässig so:, dass sie die Sättigungsgrenzen nicht überschreiten.
Process for the production of hard metals. The hard metals are generally produced by sintering one or more hard metal parts with an auxiliary metal from the iron group. The hard metals produced in this way actually have quite good mechanical qualities, but on the one hand they have the disadvantage of a certain parosity, which is what the use;
of the material as a cutting tool is impaired by reducing the resistance to cutting, on the other hand, the molded bodies produced in this way do not represent homogeneous holes, but rather an uneven curve of metal cemented together with the auxiliary metal. idpa.article.
One has these disadvantages; by hot pressing resp. tried to eliminate it by pressing and sintering at the same time. In fact, it is possible to achieve a considerable improvement in density and hardness in this way, which is difficult to achieve by,, separate pressing and sintering.
These methods, however, have so far only found limited use, since on the one hand specially designed shapes are required which are naturally subject to very strong wear, and on the other hand it has been shown that at higher press pressures the press - lings are more dense in the pressing direction,
Which, among other disadvantages, also results in uneven shrinkage.
It has also been suggested to incorporate metals of the iron group or alloys of cobalt, copper and chromium in iveta, llcarbi, press-lined, partly in the sintered, partly unsincerized state. However, these processes adhere to various disadvantages. On the one hand, in order to achieve immediate effects, it is always necessary: the poro;
The right degree of strength of the compacts has to be met; on the other hand, no alloy formation takes place because. ; the process merely aims;; aims at that between the metal ca.rbidpa-rtilLelchen; fill existing pores. The segregated metal thus practically only serves as an adhesive or binding agent to achieve elastic embedding of the remaining hard parts.
The edge retention of hard metals containing carbides is not only determined by the Pbrosity, the hardness of the carbide particles, the thermal conductivity, etc.
influenced, but also to the same extent by the properties of the binder and the strength of the grain boundary alloy. It is possible to produce more or less tough alloy joints by varying the @ i @ fsmetallhaltiges, but you can do that.
on the other hand, lennzidinende properties are lost; in particular, when the auxiliary metal additive is increased, there is less resistance to wear and tear.
The method forming the subject of the present invention is based on the knowledge that a substantial improvement in the performance of the hard metals is achieved if the hard metal carbide particles are not, as described above,
only cemented to one another to achieve elastic embedding, but alloyed with the binder. In-depth phase-theoretical investigations have shown that very complex dissolution processes take place during the non-uniform sintering process,
whereby, among other things, parts of the carbide or carbide genius are dissolved depending on the solubility in the additional metals used as binders, the multiple carbide being poorer by the dissolved constituent and depending on the grain size, duration of aging, sintering temperature and Gaa atmosphere a.re:
The oven leads to blissfully different products as a result of the bilateral diffusion process. In contrast, the present method allows the production of hard metals with very specific, precisely determinable properties in advance, by inserting into a porous, hard material, in particular the carbon, avoid or nitride of the metals of FIG. until 6.
Group of a dull periodic system, formed compacts, a lower-melting binding alloy. which contains at least one hard material dissolved, segregated. In order to use not just one or more auxiliary metals as a binder, but a binder
in which one or more hard materials such. B. Carbides, Silicides, Borides or Nitri (le of metals of the I. to 6.
Group of the periodic system are solved. A much harder, but nevertheless tough grain boundary cement can be formed, which, you see, bonds very closely with the hard material particles. One arrives after the above:
Process not only to a greater total hardness of the hard metals according to the greater hardness of the binder due to the dissolved carbide. Doride, silicide or nitride, but also to a hard metal that is significantly resistant to wear and tear.
For the production of Stalilschneidwerkzeu conditions see the use of a binder that contains the carbides of vanadium, tau valley and the nitride of titanium.
well proven. Depending on the application, the corresponding @ etalloicl-verbin, dun-eri of the remaining metals of the d. to 6th group of the pcriodic system and the rare earths.
The hard metal formation can take place through the usual form of s @interung, on the two-part under -leieh.reiti-er An.wen- duii: g from T \ lt @ ascli:
All because this creates a finely crystalline, bomogeneous and dense product that meets the highest requirements - historical performance. A suitable hard metal according to the present invention is e.g.
B. crliallen. from: 63.8 parts titanium carbide, 6.5 parts llfolybdenum ca.rl) id, 4.5 parts nickel.
3.8 parts cobalt, 1.1 parts tantalum carbide, 0.6 parts vauadine carbide.
In order to obtain a completely pore-free body that is practically indistinguishable from cast iron, mix in the finely powdered ones. Carbide de:
Titans and molybdenum. expediently with the addition of 0.1-0.30ö nickel, it presses with 800 k; /c.m \ and sinters the presslin - at about 1700-1850 'in the Wa:
s- sci @ 4off- or @ eucht @@ asstrom. The separately produced binding alloy of nickel, cobalt, tantalum carbide and vanadium carbide is incorporated into the still porous double carbide body obtained in this way in the manner generally known in the art, at around 1400 to 1600, expediently with simultaneous use of ultrasound.
In the hard metal produced in this way, the binding alloy is not a mechanical mixture, but represents a homogeneous solid solution. The hard metal has excellent cutting properties, great toughness and practically unlimited resistance to tempering.
After the above process, m: an has absolutely no problem producing binders of any desired strength and toughness. In the production of hard metals, in contrast to the previous general view, as the method forming the subject of the invention shows, not only the chemical and physical properties of the basic carbides used, - @ silicide, respectively. -nitri, de etc.,
but also to the same extent on the special properties of the grain size alloys, their coordination with the carbides used and their mutual dissolving capacity. The binder expediently consists of one or more metals: the iron group and one or more carbides, nitrides, silicides or boron ender metals: the 4th, 5th or 6th.
Group of the r) erodic system, whereby molybdenum, tungsten, va nadin, tonal or chromium can be added to the metal of the iron group. The additions of carbides, slncides, nitrides and borides in the binder, <B> 7.B. </B> of vanadium, tontal and zirconium hard materials. are appropriately so: that they do not exceed the saturation limits.