DE1815580B2

DE1815580B2 - Hartmetall auf basis wc tic tac co

Info

Publication number: DE1815580B2
Application number: DE19681815580
Authority: DE
Inventors: Richard Prof Wien Benesovsky Friedrich Reutte Tirol Kieffer (Oster reich)
Original assignee: Ugine Carbone, Paris
Priority date: 1967-12-21
Filing date: 1968-12-19
Publication date: 1971-12-16
Also published as: GB1234819A; SE343601B; AT274398B; FR1605041A; DE1815580C3; DE1815580A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Hartmetalle auf der Basis von VVC und TiC, TaC und Kobalt als Bindemetall.

Es sind bereits Hartmetall-Legierungen bekannt, die neben WC und einem Metall der Eisengruppe binäre Carbide in bestimmter Form enthalten. Diese besitzen jedoch keine genügende Biegebruchfestigkeit.

Weiterhin wurde versucht, Hartmetalle durch Zusätze von Mo₂C, Cr_nC₂ und VC zu verbessern. Jedoch dienen diese Zusätze nur für Sonderzwecke zur Herstellung von hochverschleißfesten Hartmetallen und korrosionsbeständigen Sorten, ergeben jedoch keine verbesserte Biegebruchfestigkeit.

Zwar wurden Untersuchungen über die Eigenschaften von Hartmetallen mit Zusätzen von TaC, HfC und TiC durchgeführt, Jedoch läßt sich hieraus ebenfalls kein Hinweis auf die Herstellung eines Hartmetalls mit verbesserter Biegebruchfestigkeit finden.

Sinterhartmetalle waren ursprünglich auf der Basis VVC—Co aufgebaut. Für langspanende Werkstoffe wurden wahlweise WC - TiC - Co- und WC - TaC Co-Legierungen entwickelt. Im letzten Jahrzehnt haben sich für diesen Zweck jedoch die kombinierten Legierungen auf WC — TiC — TaC — Co-Basis durchgesetzt. Diese enthalten je nach Verwendungszweck 5 bis 4O⁰Z₀, vorzugsweise 10 bis 20"/,,. TiC, 3 bis 20%, vorzugsweise 5 bis 12%· TaC. 6 bis 18%, vorzugsweise 7 bis 11 'Vo Co, Rest WC.

Der Ersatz des TiC und TaC d^-lrch andere Carbide führte zu keinen besonderen Erfolgen. So wurden beispielsweise an Stelle von TiC die Tarbide ZrC und HfC eingesetzt und an Stelle von TaC die Carbide VC, NbC und auch HfC. Ob ein Zusatz von HfC zu WC — TiC — TaC — Co-Legierungen von technischem Interesse ist. wurde bisher nicht eingehender untersucht.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Hartmetall mit großer Zähigkeit und hoher Biegebruchfestigkeit herzustellen.

Gegenstand der Erfindung ist daher ein Hartmetall auf der Basis von WC mit TiC und TaC sowie Kobalt als Bindemetall, das dadurch gekennzeichnet ist, daß es aus 3 bis 40% TiC. 3 bis 25% Kobalt und HfC, TaC sowie gegebenenfalls NbC in einer Gesamtmenge von 3 bis 25% und Rest WC besteht, mit der Maßgabe, daß das Gewichtsverhältnis (TaC + NbC): HfC zwischen 1 : 4 und 2: 1 liegt und das Gewichtsverhältnis NbC : TaC gleich oder kleiner als 1 : 3 ist.

In der Figur ist der Bereich ^dargestellt, in dem die erfmdungsgemäßen Hartmetall-Legierungen liegen. Auf der Abszisse ist der prozentuale Gehalt an HfC und auf der Ordinate der Gehalt an (TaC ι NbC) in Prozent angegeben. Der schraffiert dargestellte Bereich X bildet ein Trapez ABCD, das sich in einem Rechteck EVGH befindet. Dieser Bereich entspricht den Bedingungen

3% < (TaC + NbC) + HfC < 25%
1 : 4 < (TaC f NbC): HfC < 2: 1

Die Geraden (TaC | NbC) + HfC = 25. (TaC + NbC): HfC = 2: 1. (TaC 4 NbC): HfC - 1: 4 und (TaC + NbC) -f HfC = 3 bilden die Begrenzungen des Trapezes ABCD,

Das erfindungsgemäß eingesetzte Tantalcarbid TaC kann rein sein; es kann jedoch auch den üblichen, aus der Mineralvergesellschaftung stammenden Gehalt an Niobcarbid NbC in einem Mengenverhältnis NbC/TaC bis 1 : 3, beispielsweise von 5 bis 25% besitzen.

Vorzugsweise enthält das Hartmetall gemäß der Erfindung neben WC 3 bis 40% TiC, 3 bis 25% Co und 5 bis 20% eines Gemisches aus TaC + NbC und HfC.

Besonders günstige Eigenschaften besitzt ein Hartmetall, das neben WC 10 bis 20% TiC, 7 bis 11% Co und 5 bis 15% eines Gemisches aus (TaC + NbC und HfC enthält.

Ein besonders ausgeprägtes Maximum an Biegebruchwerten wurde bei einer Legierung gefunden, die ίο neben WC 15% TiC, 8% Co, 2,5% TaC und 2,5%, HfC enthält.

Diese Legierung zeigt Werte der Biegebruchfestigkeit von etwa 170 bis 190 kp/mm², während die HfC-freien Legierungen mit 15% TiC, 5TaC, 8 Co, ResL WC und die TaC-freien mit 15TiC, 5 HfC, 8% Co, Rest WC übereinstimmend nur Werte von 135 und 155 kp/mm² aufweisen. Bei höheren Zusätzen, beispielsweise 10 bis 15% TaC + HfC, hat sich eine Verschiebung des Verhältnisses der Zusätze TaC: HfC wie 1: 1 nach Richtung TaC : HfC wie 1 : 2 bzw. 1 : 4, also nach der HfC-reicheren Seite, als günstig erwiesen.

Eine zur letzten Bearbeitung von Stahl besonders geeignete Legierung gemäß der Erfindung hat folgende Zusammensetzung:

17% TiC

5,5% TaC 4 NbC
16,5% HfC
9,5% Co
Rest WC

TaC und HfC können in reiner, vakuumgeglühter Form eingesetzt werden; es hat sich jedoch als vorteilhaft herausgestellt, binäre Mischkristalle von TaC und HfC oder ternäre Mischkristalle TaC - HfC - TiC, TaC - HfC - WC oder quaternäre Mischkristalle TaC-HfC-TiC-WC einzusetzen. Das heißt mit anderen Worten, daß zur Herstellung des erfindungsgemäßen Hartmetalls bei der Mischkristallbereitung soviel WC und TiC zugegeben werden, als sich bei der späteren Sintertemperatur von etwa 1500⁰C im Gleichgewicht lösen würden.

Eine Erklärung für das bei dem erfindungsgemäßen Hartmetall überraschend auftretende Festigkeitsmaximum kann vielleicht darin gesucht werden, daß im System TiC - HfC eine Mischungslücke auftritt. So konnte metallographisch und röntgenographisch festgestellt werden, daß neben der WC — Co-Matrix ein HfC-armer WC — TiC — TaC — HfC-Mischkristall und ein HfC-reicher WC — TiC — TaC — HfC-Mischkristall auftreten. Hartmetalle mit aufgespaltener Mischkristallphase sind bis jetzt in der Hartmctalltechnik noch nicht beobachtet und eingesetzt worden. Im Rahmen der Erfindung können auch noch kleine Mengen von weiteren. Härte und Schneidhaltigkcit verbessernden Carbiden, wie z. B. VC, Cr₃C₂, ZrC und Mo₂C, gegeben werden. Jedes dieser Carbide kann in einem Anteil bis 3%. insbesondere 0,2 bis 3% zugesetzt werden.

So Alle angegebenen Prozente, Anteile und Mischungsverhältnisse sind auf das Gewicht der Bestandteile bezogen.

Claims

Patentansprüche:

1. Hartmetall auf der Basis von WC mit TiC und TaC sowie Kobalt als Bindemetall, dadurch gekennzeichnet, daß es aus 3 bis 40%TiC.

f η viuö". .■^JundHfc-TaCsawie_fe._Bl._lJ._M,-_ir tails NbC in einer Gesamtmenge von 3 bis 25% und Rest WC besteht, mit der Maßgabe, daß das Gewichtsverhältnis (TaC + NbC): HfC zwischen

Kiunio . ^{hegt und das} Gewichtsverhältnis NbC : TaC gleich oder kleiner als 1: 3 ist.

2. Hartmetall nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischungsverhältnis

(TaC + NbC): HfC

zwischen 1:2 und 2:1 liegt, wenn die Summe (TaC + NbC) + HfC bis zu 10% beträgt.

3. Hartmetall nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischungsverhältnis

(TaC + NbC): HfC

<TaC + NbC)

^: * ^iiegt' ^we'^{m die Summe} HfC 10 bis 15% beträgt.

20

4. Hartmetall nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß es IO bis 20% TiC enthält.

5. Hartmetall nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß es 7 bis 11% Kobalt enthält.

6. Hartmetall nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil (TaC + NbC + HfC) 5 bis 20%, insbesondere 5 bis 15% beträgt.

7. Hartmetall nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß es noch bis zu 3% weitere Carbide, z. B. VC, Cr₁C₂, ZrC und Mo₂C enthält.

8. Hartmetall nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es 15% TiC, 8% Co, 2 5% TaC, 2,5% HfC und Rc·.. WC enthält.

9. Hartmetall nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es 17% TiC, 5,5%TaC + NbC, 16,5% HfC, 9,5% Co und Rest WC enthält.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen