DE1038289B

DE1038289B - Gesintertes Hartmetall

Info

Publication number: DE1038289B
Application number: DED10215A
Authority: DE
Inventors: Carl Ballhausen; Heinz Schoelkens
Original assignee: Deutsche Edelstahlwerke AG
Current assignee: Deutsche Edelstahlwerke AG
Priority date: 1951-09-14
Filing date: 1951-09-14
Publication date: 1958-09-04

Description

Gesintertes Hartmetall Die Erfindung betrifft ein gesintertes Hartmetall, das, wie an sich bekannt, aus Hartmetallkarbiden der Metalle Wolfram, Molybdän, Vanadin, Titan, Tantal, Niob, einzeln oder zu mehreren, besteht, die durch ein niedrigschmelzendes Hilfsmetall wie Eisen, Nickel und/oder Kobalt gebunden sind. Das Hilfsmetall oder auch die Hilfsmetallegierung ist in den bekannten Hartmetallen in wechselnder Menge vorhanden. Je größer die Menge des Hilfsmetalls bzw. der Hilfsmetallegierung ist, um so zäher ist das Hartmetall bei verminderter Härte und Schneidhaltigkeit bzw. Verschleißfestigkeit und umgekehrt. Der Gehalt an Hilfsmetall bzw. Hilfsmetallegierung beträgt im allgemeinen für die bekannten Schneidlegierungen daher 3 bis 18°/o, während für Legierungen, die nur auf Verschleiß beansprucht werden, bis zu 30% der Gesamtmasse vorgesehen werden.
Bei den üblichen Hartmetallen wird im allgemeinen Kobalt als Hilfsmetall verwendet, und es bestand bisher die Auffassung, daß es besonders zweckmäßig sei, Kobalt allein zu verwenden. Auf diese Weise ergibt sich infolge einer gewissen Teillöslichkeit beispielsweise des vielfach verwendeten Wolframkarbides im Hilfsmetall und der Ausscheidung dieser Karbide beim Abkühlen ein günstiges Gesamtverhalten der Sinterlegierung. Die bekannten Hartmetalle werden bei Temperaturen von 1400 bis 1450° C und darüber gesintert, weil nur dann das Hilfsmetall, d. h. insbesondere das Kobalt, unter Bildung eines Eutektikums in den Schmelzfluß übergeht und eine Bindung der pulverförmigen Karbidteilchen untereinander ermÖglicht. Bei Laboratoriumsversuchen, Hartmetalle dieser Art bei Temperaturen von 1250° C zu sintern, ergab sich, daß für praktische Zwecke unbrauchbar lange Sinterzeiten von 80 Stunden erforderlich sind.
In Abweichung vom Bekannten wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, das Hilfsmetall nicht aus reinen Metallen herzustellen, sondern eine Hilfstnetalllegierung in Mengen von 3 bis 30% und mehr zu verwenden, die neben Eisen, Nickel und/oder Kobalt noch Bor und Chrom, vorzugsweise in Form von Chromborid enthält. Hierdurch ergibt sich der besondere Vorteil, daß bei niedrigen Temperaturen, d. h. also unter geringem Energieaufwand und bei vergleichsweise einfacher Zustellung der Ofen gearbeitet werden kann. Je nach Zusammensetzung der Hilfsmetallegierungkönnen Temperaturen ausreichend sein, die bei 1000°C liegen, wobei normale Sinterzeiten von etwa einer Stunde angewendet werden können.
Als besonders zweckmäßig hat sich ein gesintertes Hartmetall erwiesen, dessen Hilfsmetallegierung aus 5 bis 25% Chrom, 1,5 bis 60/a Bor und Rest Kobalt besteht. Wird eine solche Hilfsmetallegierung in Verbindung mit Wolframkarbid verwendet, so läßt sich bei einem hohen Gesamtgehalt an Hilfsmetallegierungen von beispielsweise 30%, gegebenenfalls bis 60%, eine hohe Zähigkeit des Endkörpers erzielen, der aber gleichzeitig eine hervorragende Verschleißfestigkeit und Schneidhaltigkeit aufweist. Die Sintertemperaturen liegen bei den niederen Legierungsangaben bei 1200° C und bei den höchsten bei 1000° C. Die Maßnahmen gemäß der Erfindung führen mithin nicht nur zu einer Vereinfachung der Herstellung, sondern auch zu einer Verbesserung der Eigenschaften des Endkörpers. Vor allem ist es möglich, in weit größerem Umfang als bisher die Eigenschaften des Erzeugnisses auf bestimmte Verwendungszwecke abzustimmen, und zwar indem die Zusammensetzung der Hilfsmetallegierung im Sinne der Erfindung abgewandelt wird. Eine Legierung mit 78°/o Wolframkarbid, 18% Kobalt, 0,60/a Bor und 3,4% Chrom, bei 1000° C 1 Stunde gesintert, hat etwa die gleiche Schneidleistung wie eine an sich bekannte und übliche Legierung mit 94'% Wolframkarbid und 611/o Kobalt. Diese Tatsache ist überraschend, da an der Schneide eines Werkzeuges Arbeitstemperaturen von 900° bis 1000° C beobachtet werden und somit erwartet werden mußte, daß ein bei 1000° C gesintertes Hartmetall einer solchen Beanspruchung nicht gewachsen sein könnte. Offenbar ist dies zurückzuführen auf eine geringe Neigung der Hilfsmetallegierung gemäß der Erfindung, eine Aufbauschneide zu bilden. Infolgedessen haben die Legierungen gemäß der Erfindung auch hervorragende Verschleißeigenschaften, denn sie neigen nicht zum Fressen.
Die Einverleibung des Bors in die Hilfsmetallegierung kann derart erfolgen, daß dem Pulveransatz Chromborid zugesetzt wird. Ein weiterer Vorteil der gesinterten Hartmetalllegierung gemäß der Erfindung besteht darin, daß sich im Gegensatz zu den bekannten Hartmetallegierungen eine Verbindung mit Stahlträgern herstellen lädt, ohne daß die Anwendung von Lötmitteln od. dgl. erforderlich wäre. Die Legierungen gemäß der Erfindung haben nämlich die Eigenschaft, an Stahl bei Temperaturen, die den Stahl nicht schädigen können, festzusintern. Hartmetallwerkzeuge, wie spanabhebende Werkzeuge, Ziehsteine od. dgl., sowie Gegenstände, die auf Verschleiß beansprucht werden und daher eine Hartmetallauflage erhalten, können daher gemäß der Erfindung so hergestellt werden, daß auf einen Träger, eine Fassung od. dgl. aus Stahl oder Eisen eine Fläche aus dem Hartmetall gemäß der Erfindung aufgesintert wird. Das Aufsintern kann so erfolgen, daß ein zuvor gesintertes Hartmetallplätchen auf einen Stahlträger aufgelegt und, gegebenenfalls unter Zwischenstreuen eines Pulvers aus der Legierung sowie unter Andrükken, mit diesem zusammen erhitzt wird. Es ist auch möglich, einen nicht gesinterten Preßling in entsprechender Weise unmittelbar aufzusintern. Eine andere Möglichkeit besteht darin, daß auch der Stahlträger oder die Fassung, beispielsweise für einen Ziehring, auf dein Sinterwege hergestellt wird, wobei das Hartmetall in einem Arbeitsgang mit aufgesintert wird. Das Hartmetall gemäß der Erfindung bietet daher auch in der Weiterverarbeitung zum eigentlichen Werkzeug oder zum Verschleißteil wesentliche Vorteile. die die bekannten Hartmetalle nicht aufweisen, da sie einer solchen Verarbeitungsweise nicht zugänglich sind.
Das Heißpressen von Hartmetallen ist an sich bekannt und wird dazu ausgenutzt, um ein möglichst dichtes Gefüge zu erhalten. Das Hartmetall gemäß der Erfindung lädt sich mit besonders gutem Erfolg diesem an sich bekannten Heißpressen unterwerfen. Vornehmlich ist es möglich, den Heißpreßvorgang nicht nur bei der Herstellung des einzelnen Hartmetallplättchens anzuwenden, sondern auch um die auf einem Sintervorgang beruhende Verbindung zwischen dem Hartmetall und dem Träger oder der Fassung aus Stahl herzustellen. Da die Hartmetallegierungen einen geringeren Ausdehnungskoeffizienten haben als Stahl, kann man immer dann mit den einfachen Heißpreßverfahren oder auch im Ofen Hartmetall und Stahl miteinander verbinden, wenn das Hartmetall in einen Stahlmantel eingepreßt wird. Beim Aufpressen auf eine Stahlfläche bei vollkommen erhitztem Körper treten Spannungen auf. Verwendet man jedoch zur Erhitzung Hochfrequenzinduktion und sorgt durch entsprechende, bekannte Vorkehrungen dafür, daß die Stahlunterlage nur an der Verbindungsfläche auf die Sintertemperatur gebracht wird, so können diese Spannungen vermieden werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Gesintertes Hartmetall, bestehend aus Schwermetallkarbiden und einer niedrigschmelzenden Hilfsmetallegierung in Mengen von 3 bis 30%. gegebenenfalls bis 600/0, aus Eisen, Nickel und/ oder Kobalt und weiteren Zusätzen, dadurch gekennzeichnet, daß diese Zusätze aus Chrom und Bor, vorzugsweise aus Chromborid bestehen.
2. Hartmetall nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da,ß die Hilfsmetallegierung aus 5 bis 25% Chrom, 1,5 bis 6°/o Bor, Rest Kobalt besteht.
3. Verfahren zur Herstellung von Hartmetallwerkzeugen, wie- spanabhebende Werkzeuge, Ziehsteine od. dgl., dadurch gekennzeichnet, daß ein Hartmetall gemäß Anspruch 1 oder 2 auf einen Träger, eine Fassung od. dgl. aus Stahl oder Eisei aufgesintert wird.
4. Verfahren zur Herstellung von Hartinetallwerkzeugen, wie spanabhebende Werkzeuge, Ziehsteine od. dgl. sowie Verschleißteile, dadurch gekennzeichnet, daß Schaft. Träger bzw. Fassung in einem Arbeitsgang mit dem Hartmetall gemäß Anspruch 1 oder 2 zusammengesintert wird.
5. Verfahren zur Herstellung des Hartnieta.lls nach Anspruch 1 oder 2 bzw. der Geräte gemäß Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise heiß gepreßt wird, und zwar vorzugsweise unter induktiver Erhitzung. In Betracht gezogene Druckschriften: E. Jänecke, Handbuch aller Legierungen, 2. Auflage (1949), S. 46. 109, 186, 188, 232, 310.