DE1815580C3 - Hartmetall auf der Basis von WC mit Tic, Tac, Nbc und Hfc sowie Kobalt als Bindemittel - Google Patents

Hartmetall auf der Basis von WC mit Tic, Tac, Nbc und Hfc sowie Kobalt als Bindemittel

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DE1815580C3
DE1815580C3 DE19681815580 DE1815580A DE1815580C3 DE 1815580 C3 DE1815580 C3 DE 1815580C3 DE 19681815580 DE19681815580 DE 19681815580 DE 1815580 A DE1815580 A DE 1815580A DE 1815580 C3 DE1815580 C3 DE 1815580C3
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Friedrich Reutte Tirol Benesovsky (Oesterreich)
Richard Prof. Wien Kieffer
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Description

(TaC -f NbC) : HfC WC — TiC — TaC — Co-Legierungen von techm-
ao schem Interesse ist, wurde bisher nicht eingehender
zwischen 1 : 2 und 2 : 1 liegt, wenn die Summe untersucht. Da sich HfC-Hartmetalle gefügemäßig (TaC + NbC) + HfC bis zu 10% beträgt. nicht von üblichen WC — TiC-Mehrcarbidmetallen
3. Hartmetall nach Anspruch 1, dadurch gekenn- unterscheiden, war durch einen HfC-Zusatz auch zeichnet, daß das Mischungsverhältnis keine Erhöhung der Biegebruchfestigkeit zu erwarten.
25 Es sind ferner Hartmetalle auf Basis vor WC mit TiC,
(TaC + NbC) : HfC TaC und NbC sowie Kobalt als Bindemetall bekannt!
die auch noch HfC enthalten können. Auch in diesem
zwischen 1 : 4 und ! : 1 liegt, wenn die Summe Fall waren keine Vorteile des HfC-Zusatzes erkennbar, (TaC + NbC) + HfC 10 bis 15% beträgt. zumal das HfC mit TiC, TaC, NbC und sehr wenig
4. Hartmetall nach einem der Ansprüche 1 bis 3, 30 WC in einer y-Mischkristallphase neben dem WC und dadurch gekennzeichnet, daß es 10 bis 20% TiC der Kobaltbindephase vorliegen soll.
enthält. Es wurde nun überraschend beobachtet, daß bei
5. Hartmetall nach einem der Ansprüche 1 bis 4, Hartmetallen vom WC — TiC — TaC — Co-Typ in dadurch gekennzeichnet, daß es 7 bis 11 % Kobalt bestimmten Mischungsverhältnissen von (TaC + NbC) enthält. 35 zu HfC ungewöhnlich hohe Biegebruchfestigkeiten
6. Hartmetall nach einem der Ansprüche 1 bis 5. auftreten. Nachdem metallographisch und röntgenodadurch gekennzeichnet, daß der Anteil (TaC graphisch festgestellt wurde, daß neben der WC — Co- + NbC) + HfC 5 bis 20%, insbesondere 5 bis Matrix ein HfC-armer WC — TiC — TaC — HfC-15% beträgt. Mischkristall und ein HfC-reicher WC —TiC—
7. Hartmetall nach einem der Ansprüche 1 bis 6, 40 TaC — HfC - Mischkristall auftreten, kann das dadurch gekennzeichnet, daß es noch bis zu 3 % Festigkeitsmaximum mit einer Mischungslücke im weitere, Härte und Schneidhaltigkeit verbessernde System TiC — HfC erklärt werden. Hartme-Carbide enthält. talle mit aufgespaltener Mischkristallphase sind
8. Hartmetall nach Anspruch 1 oder 2, dadurch bis jetzt in der Hartmetalltechnik noch nicht gekennzeichnet, daß es 15% TiC, 8% Co, 2,5% 45 beobachtet und eingesetzt worden.
TaC, 2,5% HfC und Rest WC enthält. Gegenstand der Erfindung ist daher ein Hartmetall
9. Hartmetall nach Anspruch 1, dadurch gekenn- auf der Basis von WC mit TiC, TaC, NbC und HfC zeichnet, daß es 17% TiC, 5,5% TaC + NbC, sowie Kobalt als Bindemetall, das dadurch gekenn-16,5% HfC, 9,5% Co und Rest WC enthält. zeichnet ist, daß es aus 3 bis 40% TiC, 3 bis 25%
50 Kobalt, 3 bis 25% HfC und TaC sowie gegebenenfalls
NbC, Rest WC besteht, mit der Maßgabe, daß das
Gewichtsverhältnis (TaC + NbC) : HfC zwischen 1 : 4 und 2 : 1 liegt und das Gewichtsverhältnis
Die vorliegende Erfindung betrifft Hartmetalle auf NbC : TaC gleich oder kleiner als 1 : 3 ist und daß der Basis von WC mit TiC, TaC, NbC und HfC sowie 55 die y-Mischkristallphase unter Erreichung einer opti-Kobalt als Bindemetall. malen Biegebruchfestigkeit in zwei Mischkristall-
Es sind bereits Hartmetall-Legierungen bekannt, phasen aufgespalten ist.
die neben WC und einem Metall der Eisengruppe In der Figur ist der Bereich X dargestellt, in dem die
binäre Carbide in bestimmter Form enthalten. Diese erfindungsgemäßen Hartmetall-Legierungen liegen. Auf besitzen jedoch keine genügende Biegebruchfestigkeit. 60 der Abszisse ist der prozentuale Gehalt an HfC und auf Weiterhin wurde versucht, Hartmetalle durch Zu- der Ordinate der Gehalt an (TaC + NbC) in Prozent sätze von Mo2C, Cr3C2 und VC zu verbessern. Jedoch angegeben. Der schraffiert dargestellte Bereich X dienen diese Zusätze nur für Sonderzwecke zur Her- bildet ein Trapez ABCD, das sich in einem Rechtstellung von hochverschleißfesten Hartmetallen und eck EFGH befindet. Dieser Bereich entspricht den Bekorrosionsbeständigen Sorten, ergeben jedoch keine 65 dingungen
verbesserte Biegebruchfestigkeit.
Zwar wurden Untersuchungen über die Eigen- 3 % < (TaC + NbC) + HfC < 25 %
schäften von Hartmetallen mit Zusätzen von TaC, 1 : 4 ;ξ (TaC + NbC) : HfC < 2 : 1
Die Geraden (TaC + NbC) + HfC = 25, (TaC + NbC) : HfC = 2 : I1 (TaC -t NbC) : HfC = 1 : 4 und (TaC + NbC) -f HfC = 3 bilden die Begrenzungen des Trapezes ABCD.
Das ernndungsgemäß eingesetzte Tantakarbid TaC kann rein sein; es kann jedoch auc.i den üblichen, aus der Mineralvergesellschaftung stammenden Gehalt an Niobcarbid NbC in einem Mengenverhältnis NbC/TaC bis 1 : 3, beispielsweise 5 bis 25 % besitzen.
Vorzugsweise enthält das Hartmetall gemäß der Erfindung neben WC 3 bis 40% TiC, 3 Hs 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 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, 5% TaC, 8% Co, Rest WC und die TaC-freien mit 15 % TiC, 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 I 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 1500° C im Gleichgewicht lösen würden.
Im Rahmen der Erfindung können auch noch kleine Mengen von weiteren, Härte und Schneidhaltigkeit 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, jedoch darf ihr Gesamtgehalt 3% nicht übersteigen.
Alle angegebenen Prozente, Anteile und Mischungsverhältnisse sind auf das Gewicht der Bestandteile bezogen.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

HfC und TiC durchgeführt, jedoch läßt sich hieraus PatentansDrüche· ebenfalls kein Hinweis auf die Herstellung eines Hart- Patentansprucne. ^^ ^ wrhesxIKrBiegebruchfestigkeit finden
1. Hartmetall auf der Basis von WC mit TiC, Sinterhartmetalle waren ursprünglich auf der Basis
Toc NKC "nd HfC s~"';- K^-k <·!* R-'n^emetaH ■= WC-Co aufgebaut. Fur !angspanende Werkstoffe
dädu rc h ' g e k e n"n zViTh η e"t,"daß es aus " wurden wahlweise WC-TiC-Co- und WC-TaC-
3 bis 40% TiC, 3 bis 25% Kobalt, 3 bis 25% HfC Co-Legierungen entwickelt. Im letzten Jahrzent haben
und TaC sowie gegebenenfalls NbC, Rest WC sich für diesen Zweck jedoch die kombinierten Legie-
besteht, mit der Maßgabe, daß das Gewichtsver- rungea auf WC — HC — iac — co-basis durch-
hältnis (TaC + NbC) : HfC zwischen 1 : 4 und io gesetzt. Diese enthalten je nach Verwendungszweck
•2:1 liegt und das Gewichtsverhältnis NbC : TaC 5 bis 40%, vorzugsweise 10 bis 20% TiC 3 bis 20%,
gleich oder kleiner als 1:3 ist, und daß die vorzugsweise 5^bIS 12/0 IaC, 6 bis 18.,/, vorzugs-
y-Mischkristallphase unter Erreichung einer opti- weise 7 bis 11% Co, Rest Wc
malen Biegebruchfestigkeit in zwei Mischkristall- Der Ersatz des TiC und TaC durch andere Carbide
phasen aufgespalten ist. 15 ^ris zu keinea besonderen Erfolgen. So wurden bei-
2. Hartmetall nach Anspruch 1, dadurch ge- spielsweise an Stelle von TiC die Carbide ZrC und kennzeichnet, daß das Mischungsverhältnis HfC eingesetzt und an Stelle von TaC die Carbide VC,
NbC und auch HfC. Ob ein Zusatz von HfC zu
DE19681815580 1967-12-21 1968-12-19 Hartmetall auf der Basis von WC mit Tic, Tac, Nbc und Hfc sowie Kobalt als Bindemittel Expired DE1815580C3 (de)

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