DE2163755A1

DE2163755A1 - Harte gesinterte verbindung

Info

Publication number: DE2163755A1
Application number: DE2163755A
Authority: DE
Inventors: Takeshi Sadahiro; Susumu Yamaya
Original assignee: Toshiba Tungaloy Co Ltd
Current assignee: Tungaloy Corp
Priority date: 1971-10-01
Filing date: 1971-12-22
Publication date: 1973-07-26
Also published as: CH564090A5; FR2155186A5; DE2163755B2; GB1328596A; DE2163755C3; JPS4840611A; US3798009A; CA939395A; IT945599B; SE379795B

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. W. Scherrmann Dr.-Inij. R. Roger.

73 Essllngon (Neckar), Fabrikstraße 9, Postfach 348

20. Dezember 1971 -

1 Ύ·η7Ά Stuttgart (0711)35*53?

i ruza J₅₉₆₁₉

Tolegrammö Patentschutz Essllngonnockar

TOSHIBA I¹UNGALOY CQ. , LTD., 1-7., Tsukagoshi, Kawasaki-shi, Japan

Harte gesinterte Verbindung

Die Erfindung betrifft eine harte gesinterte Verbindung, die insbesondere sich durch eine höhe Widerstandsfähigkeit gegen Ausbrechen und Riefen- oder Furchenbildung bei der spanabhebenden Bearbeitung von Metallen bei hohen Geschwindigkeiten auszeichnet.

Hart gesinterte Verbindungen, deren Hauptbestandteil Titancarbid ist/ sind in weitem Gebrauch und zeichnen sich durch einen hohen Entv/icklungs stand aus. Diese bekannten Verbindungen sind zwar gegen Ausbrechen verhältnismäßig widerstandsfähig, doch verfügen sie über eine nicht übermäßig große. Widerstandsfähigk'eit gegen Riefenbildung, wenn sie als Schneidstücke verwendet werden, was ein wichtiges Anwendungsgebiet dieser Verbindungen ist.

Ziel der Erfindung ist es, eine harte gesinterte Verbindung zu schaffen, die hinsichtlich dieser Nachteile der bekannten Verbindungen verbessert ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Verbindung gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß sie enthält:

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1. max. 5 Gewichtsprozent zumindest eines Metallcarbides aus der Zirconcarbid und Vanadiumcarbid enthaltenden Gruppe,

2. 10 bis 50 Gewichtsprozent ßindelegierungen, die enthalten:

a) 25 bis 70 Gewichtsprozent, bezogen auf die Bindelegierung von zumindest einem aus der Molybdän und Molybdäncarbid enthaltenden Gruppe ausgewählten Material und

b) 75 bis 30 Gewichtsprozent, bezogen auf die Bindelegierung von zumindest einem aus der aus Eisen, Kobalt und Nickel bestehenden Gruppe gewählten Material und

3. den Rest Titancarbid.

In der beigefügten Zeichnung ist die Abhängigkeit zwischen dem Anteil von ZrC und der Querbruchfestigkeit der ZrC enthaltenden gesinterten festen Verbindung dargestellt.

Ein Äusführungsbeispiel für die zur Herstellung der erfindungsgemäßen Verbindungen dienenden Verfahren wird im folgenden erläutert.

, Ausgegangen wurde von einem von Oxiden und Nitriden im wesentlichen freien Titancarbidpulver. Das Bindelgierungspulver wurde durch Vermählen von etwa 50 % eines ungefähr 5/1OOO mm Niqkelpulvers und 50 % eines ungefähr 1/1OOO mm Molybdänpulvers hergestellt. Diesem Bindelegierungspulver und dem Titancarbidpulver wurden minus 325 Maschen - pulverförmige Materialien wie Zirconcarbid, Vanadiumcarbid, Kobalt, Eisen oder Tantalcarbid zur Herstellung verschiedener Verbindungen zugemischt, wie sie in der Tabelle 1 angegeben sind, wobei die erfindungsgemäßen Verbindungen mit den Buchstaben A, B, C, D, E, F, G und H bezeichnet sind, während die Verbindungen I und' H lediglich zu Vergleichs-

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zwecken, angegeben sind.. Diese Verbindungen beziehen sich auf die Verbindungen des Festkörpers vor der Reaktion, die während der Sinterung stattfinden kann.

Tabelle 1

	A	TiC	Ni	MO	Co	Fe	ZrC	VC	TaC ;
erfindungs gemäße Ver bindungen	B	65	17	17			1
	C	59	10	10	5		1		15
Vergleichs- verbin dungen	D	67	16	16			1
	E	59	15	15			1		10
F	57	16	16			1		10
G	61	14	14			1		10
H	59	10	10		5		¹ 1	15.
	67	16	16			0,5	0,5
I
J	66	17	17
58	16	16					10

Das Vermählen wurde in einer aus rostfreienm Stahl bestehen-Mühle mit gesinterten Wolframcarbxdkugeln durchgeführt, wobei Aceton zugeführt wurde, um eine Oxidation der Charge während der 120 Stunden andauernden Mahlzeit zu verhindern. Nach dem Vermählen wurde .das Aceton verdampft, während der Verbindung 4 % eines in benzol aufgelösten Wachsbindemittels zugesetzt wurde. Nach dem Trocknen wurden die einzelnen Pulvermischungen in einer Stahlform unter

einem Druck von etwa 1,5 to/cm gepresst. Die kalten Presskörper wurden sodann in einem Wasserstoffofen bei

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650 C zur Austreibung des Wachses aus den Proben vorgesintert. Die endgültige Sinterung wurde auf einem inerten Untersatz in einer inerten Umgebung· bei 135O°C während einer Stunde in einem Induktionsofen vorgenommen. In dem Ofen wurde ein absoluter Druck von etwa 0,1 bis 0,3/1000 mm aufrechterhalten. Die endgültige Sinterung kann in · jeder geeigneten inerten Umgebung, z. B. in einer Atmosphäre von trockenem Wasserstoff, Argon oder Helium vorgenommen werden. Die Länge der Sinterzeitspanne hängt von der Sintertemperatur ab. Mit steigender Temperatur kann die Sinterzeitspanne abgekürzt werden. Auf jeden Fall sollte jedoch die Sintertemperatur 1480 C nicht überschreiten, um ein ins Gewicht fallendes Kornwachstum zu vermeiden. Die Dauer und Temperatur der Sinterung muß so eingeregelt werden, daß die Korngröße des Titancarbides in dem Fertigprodukt nicht wesentlich größer ist als in dem Ausgangspulver.

Tab. 2 veranschaulicht die Eigenschaften und Schnittleistung der in Tabelle 1 erwähnten Verbindungen. Die angegebene Härte ist die Rockwell Α-Härte, die Einheit der angegebenen Queibruchfestigkeit ist kg/mm . Die Riefenbreite, wie sie durch die mm-Einheit angegeben ist, wurde beim Zerspanen eines aus JIS S55C bestehenden Stahlbalkens mit einer Brinell-Härte von 303 bei einem Vorschub von 0,1 mm/Umdrehung und einer Schnittiefe von 1,0 mm bei einer Oberflächengeschwindigkeit von 30 m/Min, während einer Min. erzielt. Die erwähnten Schneidbedingungen sind normalerweise hart für ein Schneidstück, sie führen zum Ausbrechen und zur Riefenbildung am Schneidstück bei niedrigen Geschwindigkeiten.

309830/058$

- 5 Tabelle 2

	Härte ·,	Querbruchfestigkeit	Breite der Riefen
A	90,9	15O ,	0,44
B	91,7	179	0>50
C	91,9	161	0,47
D	92,2	162	0,47
E	92,0	164	0,40
F	91,8	133	0,50
G	92,0	171	O,53
II	92,0	160 ^;	0,49
I	90,9	142	0,55
J	92,0	160	0,57

Insbesondere aus einem Vergleich ähnlicher Verbindungen wie der Verbindung A, der Verbindung I und der Verbindung E mit der Verbindung J geht hervor, daß die aus erfindungsgemäßen Verbindungen hergestellten Schneidwerkzeuge weniger der Riefenbildung unterliegen und bessere Arbeitsergebnisse erbringen.

Die beigefügte Zeichnung zeigt den Einfluß unterschiedlicher Anteile Zirconcarbid in den Verbindungen auf die Querbruchfestigkeit der gesinterten Festkörper. Abgesehen von dem Zirconcarbid bestand der übrige Teil der Verbindungen in festen Anteilen aus 60 % Titancarbid, 15 % Nickel, 15 % Molybdän und 10 % Tantalcarbid. Aus der Zeichnung geht hervor, daß, wenn der Anteil an Zirconcarbid 5 % übersteigt., die Absenkung der Querbruchfestigkeit") d. h. der Zähigkeit

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der Verbindungen, beachtlich wird. Wurde Zirconcarbid teilweise oder ganz durch Vanadiumcarbid ersetzt, so zeigte sich etwa der gleiche Effekt. Die Summe, von Zirconcarbid und Vanadiumcarbid sollte deshalb bei den erfindungsgemäßen Verbindungen 5 % nicht übersteigen.

Wichtig ist, daß die Bindelegierung 25 % bis 7o % Molybdän und/oder Molybdäncarbid enthält, um den Vorteil zu nutzen, der in der Fähigkeit der diese Materialien enthaltender Legierungen liegt, die Oberfläche der harten Titancärbidpartikel zu benetzen. Ist der Anteil von Molybdän und Molybdäncarbid zu gering, so kommt dieser Vorteil nur ungenügend zur Geltung, während bei einem zu hohen Anteil die Zähigkeit der Verbindung in Mitleidenschaft gezogen wird. Molybdäncarbid kann in Gestalt einer festen Lösung mit Titancarbid vor der Sinterung zugefügt werden.

Von den Metallen der Eisengruppe wird Nickel als Komponente der Bindelegierung bevorzugt. Es können jedoch an sich alle Metalle der Eisengruppe oder deren Legierungen verwendet werden. Wichtig ist, daß die Verbindungen 10 bis 50 % der Bindelegierung enthalten. Ist der Anteil der · Bindelegierung zu gering, so wird die Zähigkeit der Verbindung herabgesetzt, während ein zu hoher Anteil zu einer Erniedrigung der Härte der Verbindung führt.

Es ist möglich, Titancarbid durch Tantalcarbid in dem Ausmaß zu ersetaan, daß der Anteil des Titancarbids immer mehr wiegt als jener des Tantalcarbids. Der Überschuß an Tantalcarbid verringert die Verwendungsmöglichkeit der jeweiligen Verbindung zur Herstellung von Schneidstücken. Das Tantalcarbid kann in Gestalt einer festen Lösung mit Titancarbid vor der Sinterung vorliegen.

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Es ist natürlich notwendig, daß alle Schritte zur Herstellung des fertigen Werkzeuges derart ausgeführt werden/ daß das Endprodukt frei von schädlichen Anteilen von Oxiden und Nitriden ist.

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Claims

_ Q _ ■ Patentansprüche

1. Harte gesinterte Verbindung, dadurch gekennzeichnet, daß sie enthält: .. ' .

2. 10 bis 50 Gewichtsprozent Bindelegierungen, die enthalten:

a) 25 bis 70 Gewichtsprozent, bezogen auf die Bindelegierung, von zumindest einem aus der Molybdän

und Molybdäncarbid enthaltenden Gruppe ausgewählten
Material und

b) 75 bis 30 Gewichtsprozent, bezogen auf die Bindelegierung, von zumindest einem aus der aus Eisen,
Kobalt und Nickel bestehenden Gruppe gewählten
Material und

3. den Rest Titancarbid.

2. Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Titancarbid durch Tantalcarbid insoweit ersetzt
ist, daß der Anteil des Tantalcarbids weniger wiegt
als jener des Titancarbids.

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