DE2433737C3 - Hartmetallkörper, Verfahren zu seiner Herstellung und seine Verwendung - Google Patents
Hartmetallkörper, Verfahren zu seiner Herstellung und seine VerwendungInfo
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Description
Die Hrfindung betrifft einen Hartmetallkörper, ein Verfahren zu seiner Herstellung und seine Verwendung.
Es sind bereits Hartmetallkörper bekannt, die aus einem Hartmetallgrundkörper sowie einer Hartstoffoberflächenschicht
bestehen und sich durch eine hohe Oberflächenhärte und Verschleißfestigkeit auszeichnen.
Der Hartmctallgrundkörper ist aus den Bindemetallen risen, Kobalt und oder Nickel sowie aus
mindestens einem als Hartstoff wirkenden Carbid zusammengesetzt. Die Hartstoffoberflächenschicht besteht
aus Carbiden. Nitriden, Carbonitriden und/oder Oxiden und wird üblicherweise aus gasförmigen Verbindungen
in einem getrennten Arbeitsgang auf dem Hartmetallgrundkörper abgeschieden (CVD-Beschichtungsverfahren).
Die mit einer Hartstoffschicht versehenen Hartmetallkörper haben den Nachteil,
daß zu ihrer Herstellung ein aufwendiges Verfahren notwendig ist und daß die Hartstoffoberflächcnschicht
mit dem Hartmetallgrundkörper häufig nur eine Verbindung von ungenügender Festigkeit eingeht. Die
Hartstoffoberflächenschicht löst sich insbesondere bei
großer Zähigkeitsbeanspruchung in unerwünschter Weise vom Hartmetallgrundkörper ab,
Ferner sind Hartinetallkörper bekannt, die aus
mindestens zwei HartmetaÜschichteii von unterschiedlicher
Zusammensetzung bestehen und als Sandwich^Hartmelalle bezeichnet werden, Die Körper
werden durch Pressen von mindestens zwei HarU
metallschichten und anschließendes Sintern des Preßlings hergestellt. Die Sandwich-Hartmetalle können
für viele Metallbearbeitungsprozesse wegen ihrer ungenügenden Festigkeitseigenschaften nicht verwendet
werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Hartmetallkörper zu schaffen, der eine verschleißfeste,
korrosionsbeständige Oberflächenschicht besitzt, die auf einfache Weise erzeugt werden kann und sich
auch bei großer Zähigkeitsbeanspruchung nicht vom Hartmetallkörper ablöst.
ίο Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird
dadurch gelöst, daß der Hartmetallkörper aus den Phasen Wolframcarbid und Kobalt besteht, wobei ein
Konzentrationsgefälle des Wolframcarbids von der Außenfläche in Richtung zum Inneren des Hartmetallkörpers
in einer Stärke von 1 bis 300 μιτι besteht.
Die Konzentration des Wolframcarbids nimmt also innerhalb einer Oberflächenschicht, die eine Dicke
von 1 bis 300 μιτι hat, vom Inneren des Hirtmetallkörpers
nach außen hin zu und ist in dieser Schicht
>n immer größer als im Innern des Hartmetallkörpers.
Da der entsprechend der Erfindung gestaltete Hartmetallkörper keine scharfe Schichtgrerize aufweist, ist
die äußere Schicht, welche sich durch das Konzentrationsgefälle des Wolframcarbids auszeichnet, beson-
_>-, ders fest mit dem Hartmetallkörper verbunden.
Die Eigenschaften des erfindungsgemäßen Hartmetallkörpers werden in vorteilhafter Weise dadurch
variiert, daß das Wolframcarbid ganz oder teilweise durch Titancarhid, Zirkoncarbid, Hafniumcarbid,
in Vanadiumcarbid, Niobcarbid und/oder Tantalcarbid
und daß das Kobalt ganz oder teilweise durch Eisen und oder Nickel ersetzt ist.
Der Hartmetallkörper wird nach der Erfindung dadurch hergestellt, daß ein aus Carbid- und Bindeme-
t\ tallphase bestehender Formkörper wahrend oder nach
dem Sintern 0,5 bis 24 Stunden bei einer Temperatur von 1000 bis 1600 C und einem Druck von 1 bis
KK)O Torr mit einem kohlenmonnxidhaltigen Gas behandelt
wird, das weitgehend frei von Sauerstoff ist
4n und 1 bis lOO'f Kohlenmonoxid enthalt Die Gaszusammensetzung
wird hauptsächlich beeinflußt durch die eingebrachte Kohlenmonoxidmenge und durch
eventuell aus dem Hartmetallkörper entweichende Gase. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird
t, erreicht, daß auf Oberflächen-Vergütungsverfahren,
wie beispielsweise die Titancarbidabsuheidung aus der Gasphase, verzichtet werden kann und daß ein Hartmetallkörper
mit verbesserten Verschleißeigenschaften zur Verfugung steht.
•,η Im folgenden werden zwei AusfiJiirungsbeispielc
der Erfindung näher beschrieben. Eine als Schneidwerkzeug
zu verwendende Wendeplatte wurde aus einer Hartmetall·:.ischung der Zusammensetzung 7()r'r
WC 20r/r TiC + TaC l()r* Co geformt und entspre-
-,·, chend der Hrfindung bis I ?00 C entgast und ab 12(10 C mit reinem Kohlenmonoxid unter einem
Druck von 200 Torr beaufschlagt. Die Sinterung erfolgte in einer Stunde bei 1450 C ebenfalls unter
201) Torr Kohlenmonoxid.
,,(ι Die Eigenschaften der entsprechend der Hrfindung
beschaffenen und hergestellten Wendeplattc wurden mit den Eigenschaften vergliche^ die ein Werkzeug
gleicher Form aufweist, das aus der gleichen Härlfnetallmischüng
in bekannter Weise durch einstündiges
f,-, Sintern bei 1450° C hergestellt wurde. Die Prüfung
beider Wendeplatten erfolgte durch einen Drehversuch irii glatten und Unterbrochenen Schnitt unter den
folgenden Bedingungen und erbrachte die iiächste-
hencjen Ergebnisse:
Prüfbedingungen bei glattem Schnitt:
Prüfbedingungen bei glattem Schnitt:
Bearbeiteter Werkstoff:
Schnittgeschwindigkeit:
Schnittiefe:
Vorschub:
Drehzeit:
Einstellwinkel:
Stahl C 85 ν = 12t) m/min a = 2 mm s = 0,25 mm/U
T = 15 min K = 75°
Leistungsergebnis bei glattem Schnitt:
a) erfindungsgemäße Wendeplatte: Verschleißmarkenbreite: VB 0,71 mm
b) Vergleichswendeplatte:
Verschleißmarkenbreite: VB = 0,83 mm platte wurde aus einer Hartmetallmischung der Zusammensetzung 70% WC 20% TiC +TaC 10% Co geformt, gesintert und danach entsprechend der Erfindung eine halbe Stunde bei 1400° C nachbehandelt, wobei die Probe während des Aufheizens ab 2100° C bis zum Ende der halbstündigen Sinterung bei 1400° C mit 500 Torr Kohlenmonoxid beaufschlagt wurde. Die Eigenschaften der erfindungsgemäßen Wendeplatte wurden ermittelt. Anschließend
Verschleißmarkenbreite: VB = 0,83 mm platte wurde aus einer Hartmetallmischung der Zusammensetzung 70% WC 20% TiC +TaC 10% Co geformt, gesintert und danach entsprechend der Erfindung eine halbe Stunde bei 1400° C nachbehandelt, wobei die Probe während des Aufheizens ab 2100° C bis zum Ende der halbstündigen Sinterung bei 1400° C mit 500 Torr Kohlenmonoxid beaufschlagt wurde. Die Eigenschaften der erfindungsgemäßen Wendeplatte wurden ermittelt. Anschließend
wurde die Oberflächenschicht der Wehdeplatte in einer Stärke von 0,3 mm abgeschliffen und es wurden
die Eigenschaften der abgeschliffenen Wendeplatte als Vergleichswerte ermittelt. Die Prüfung der beiden
Werkzeuge erfolgte durch einen Drehversuch im glatten Schnitt unter den folgenden Bedingungen und erbraciite
die nachstehenden Ergebnisse:
Prüfungsbedingungen bei unterbrochenem Schnitt: Prüfbedingungen bei glattem Schnitt:
Bearbeiteter Werkstoff:
Drehbedingungen:
Drehbedingungen:
Schnittgeschwindigkeit:
Schnittiefe:
Vorschub:
Anzahl der Überläufe:
Anzahl der Anschnitte:
Stahl C 45 KN Es wurden auf einen Lochkreisdurchmesser von 190 mm 4 Stäbe aus dem
Werkstoff mit den Abmessungen 40 mm Durchmesser und 60 mm Länge achsparallel eingespannt
und von i:.nen nach außen plangedreht, ν = 150 m/min a = 2 mm s = 0,25 mm/U
100
64· 10'
64· 10'
Bearbeiteter Werkstoff:
Schnittgeschwindigkeit:
Schnittiefe:
Vorschub:
Drehzeit:
Einstellwinkel:
Schnittgeschwindigkeit:
Schnittiefe:
Vorschub:
Drehzeit:
Einstellwinkel:
Stahl C 85
ν = 120 m/min
a = 2 mm
s = 0,25 mm/U
T = 10 min
K = 60"
ν = 120 m/min
a = 2 mm
s = 0,25 mm/U
T = 10 min
K = 60"
Leistungsergebnis bei glattem Schnitt:
a) erfindungsgemäße Wendeplatte:
a) erfindungsgemäße Wendeplatte:
Kolktiefe:
Kolkbreite:
Kolkbreite:
Verschleißmarkenbreite:
b) Vergleichswendeplatte:
Kolktiefe:
Kolkbreite:
b) Vergleichswendeplatte:
Kolktiefe:
Kolkbreite:
KT = 106 μπι
KB = 0,70 mm
VB = 0,38 mm
KB = 0,70 mm
VB = 0,38 mm
KT = 169 μπι
KB = 1,17 mm
KB = 1,17 mm
Leistungsergebnisse bei unterbrecher-^! Schnitt:
a) erfindungsgemäße Wendeplatte: Verschleißmarkenbreite: VB = 0,22 mm
b) Vergleichswendeplatte:
Verschleißmarkenbreite: VB = 0,38 mm
Verschleißmarkenbreite: VB = 0,38 mm
Eine als Schneidwerkzeug einzusetzende Wende-
Γι Verschleißmarkenbreite: VB = 0,43 mm
Die Ergebnisse der Werkzeugprüfung zeigen, daß die entsprechend der Erfindung beschaffenen und
hergestellten Hartmetallkörper gegenüber bekannten Hartmetallkörpern verbesserte Eigenschaften aufweisen,
die sich sowohl bei Verschleiß- als auch bei Zähigkeitsbeanspruchung günstig auswirken.
Claims (5)
1. Hartmetallkörper, dadurch gekennzeichnet,
daß er aus den Phasen Wolframcarbid und Kobalt besteht, wobei ein Konzentrationsgefälle
des Wolframcarbids von der Außenfläche in Richtung zum Inneren des Hartmetallkörpers in
einer Stärke von I bis 300 μΐη besteht.
2. Hartmetallkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Wolframcarbid ganz oder
teilweise durch Titancarbid, Zirkoncarbid, Hafniumcarbid, Vanadiumcarbid, Niobcarbid und/oder
Tantalcarbid ersetzt ist.
3. Hartmetallkörper nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kobalt
ganz oder teilweise durch Eisen und/oder Nickel ersetzt ist.
4. Verfahren zur Herstellung des Hartmetallkörpers nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß ein aus Carbid- und Bindemetallphase bestehender Formkörper während oder nach dem Sintern 0,5 bis 24 Stunden bei einer
Temperatur von 1000 bis 1600" C und einem Druck von 133,3 bis 133 300 P mit einem kohlerimonoxidhaltigen
Gas behandelt wird, das weitgehend frei von Sauerstoff ist und 1 bis 1000?- Kohlenmonoxid
enthält.
5. Verwendung des Hartmetallkörpers nach den Ansprüchen 1 bis 3 zur Bearbeitung von Stahl und
ähnlichen Materialien.
Priority Applications (5)
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