DE3050279C2

DE3050279C2 -

Info

Publication number: DE3050279C2
Application number: DE3050279A
Authority: DE
Inventors: Inna P. Borovinskaya; Aleksandr G. Merzanov; Lidia V. Cernogolovka Su Kustova; Fedor Ivanovich Moskau/Moskva Su Dubovitsky
Original assignee: INSTITUT CHIMICESKOJ FIZIKI AKADEMII NAUK SSSR CERNOGOLOVKA SU
Current assignee: INSTITUT CHIMICESKOJ FIZIKI AKADEMII NAUK SSSR CERNOGOLOVKA SU
Priority date: 1980-02-20
Filing date: 1980-07-31
Publication date: 1990-04-05
Also published as: DE3050279A1; JPS57500289A; FR2476139A1; FR2476139B1; IT1151469B; GB2086423A; SE8106124L; SE451021B; WO1981002431A1; US4431448A; GB2086423B; ATA913980A; AT377784B; IT8026984A0; JPS6318662B2

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Verwendung einer wolframfreien Hartlegierung auf der Grundlage von hochschmelzenden Verbindungen, beispielsweise Karbiden, Boriden, Nitriden, Karbonitriden der Übergangsmetalle, mit hoher Verschleißfestigkeit als Material für Schneid- und Stanzwerkzeuge.

Die sinnvolle Anwendung von Hartlegierungen auf vielen Gebieten der Technik ist auf eine Reihe ihrer äußerst wertvollen Eigenschaften zurückzuführen. Die wichtigste dieser Eigenschaften ist die Härte (86-92 Einheiten der Rockwell-A-Härte, HRA), die sich mit einer hohen Verschleißfestigkeit vereinigt, das heißt mit einer hohen Verschleißfestigkeit bei Reibung sowohl mit Metallen als auch mit nichtmetallischen Werkstoffen. Hartlegierungen sind in einem wesentlichen Maße fähig, ihre Eigenschaften bei erhöhten Temperaturen aufrechtzuerhalten. Besonders effektiv ist der Einsatz von Hartlegierungen im Werkzeug- und Vorrichtungsbau bei spanabhebender Bearbeitung von Metallen.

Gegenwärtig sind in der Industrie, neben der ursprünglich bekannten Hartlegierung aus Wolframmonokarbid mit Kobalt (Bindemetall), auch Hartlegierungen besonders verbreitet, in denen ein Teil des Wolframkarbids durch Titan-, Tantal- und Niobkarbid ersetzt wird. Der Gehalt an Wolframkarbid beträgt in diesen Legierungen üblicherweise von 60 bis 97 Masse-%. Dabei beläuft sich die Härte der Legierungen auf 86 bis 92 Einheiten der Rockwell-A-Härte (HRA) auf die Biegefestigkeit beträgt entsprechend von 200 bis 90 kp/mm².

In der letzten Zeit finden wolframfreie Hartlegierungen im Zusammenhang mit dem Defizit an Wolfram eine immer breitere Anwendung. In der Regel dient als Hartmetallgrundlage dieser Legierungen Titankarbid und als Bindemetall Nickel mit einem Zusatz von Molybdän. Diese Legierungen weisen eine hohe Verschleißfestigkeit bei spanender Formung von Stahl auf. Sie werden jedoch infolge ihrer erhöhten Sprödigkeit hauptsächlich bei Nachbearbeitungsvorgängen von Stahl eingesetzt.

Der Werkzeugmaschinen- und Werkzeugbau erfordert jedoch die Entwicklung von Hartlegierungen mit höheren Verschleißfestigkeitswerten, die fähig wären, gehärteten Stahl bei hohen Zerspannungsgeschwindigkeiten zu bearbeiten.

Gegenwärtig sind in der Industrie Stahlmarken zu bearbeiten, die einen breiten Härtebereich von 15 bis 65 Einheiten der Rockwell-C-Härte (HRC) aufweisen. Die Bearbeitung von gehärtetem Stahl mit einer Härte von 35 bis 65 Einheiten der Rockwell-C-Härte (HRC) ist mit bedeutenden technologischen Schwierigkeiten verbunden. So werden die Titan-Wolfram-Legierungen hauptsächlich für die Bearbeitung von Stahlmarken verwendet, die eine Härte nicht über 35 Einheiten der Rockwell-C-Härte (HRC) aufweisen. Für die Bearbeitung von Stahlmarken mit einer Härte über 35 Einheiten der Rockwell-C-Härte (HRC) werden diese Legierungen infolge ihrer unzureichenden Härte nicht verwendet.

Eine solche Hartlegierung wird nur als Schleifmittel eingesetzt, das sie keine ausreichende Härte für die Herstellung von Schneidwerkzeugen besitzt.

Bekannt ist ferner eine wolframfreie Hartlegierung auf der Grundlage von Titandiborid, die aus folgenden Komponenten in Masse-% besteht:

Titandiborid
52-68
Titankarbid	13-17
Kobalt	5-18
Kohlenstoff	1-2
Molybdän und/oder Molybdänborid, und/oder Molybdänkarbid	9-15

(SU-US 5 23 954).

Eine solche Hartlegierung weist eine hohe Härte auf, ist jedoch nicht für die Herstellung von Schneidwerkzeugen infolge ihrer unzureichenden Festigkeit geeignet und wird nur als Schleifmittel verwendet.

Bekannt ist auch eine wolframfreie Hartlegierung, die sich aus Titandiborid, Titankarbid und einem Bindemittel auf der Grundlage eines Metalls aus der Eisengruppe zusammensetzt. Dabei liegen die Bestandteile des Bindemittels in folgendem Masseverhältnis vor:

B - 2-3,5; Si - 3,5-4,8; Ni - 1; C - 2; Li - 0,01; Co - 20

(siehe japanische Anmeldung 50-20947, Tokke Kokho, bekanntgemacht am 19. Juli 1975, Klasse B22 F 3/28.

Diese Legierung kann infolge ihrer unzureichenden Festigkeit auch nicht zur spanenden Formung von Stahl verwendet werden.

Versuche, in der Zusammensetzung der Hartlegierung Boride der Übergangsmetalle und konventionellen Bindemetalle aus der Eisengruppe zu verwenden haben zu keiner Entwicklung von festen Legierungen geführt, da in diesen Systemen niedrigschmelzende beziehungsweise spröde Boreutektika mit Metallen aus der Eisengruppe beziehungsweise spröde Boride dieser Metalle entstehen. (Kh. Dzh. Goldshmidt "Splavy vnedreniya", Teil I, 1971, Verlag "Mir", Moskau, Seiten (364-413).

Das Fehlen von Hartlegierungen, die eine hohe Verschleißfestigkeit und Härte bei einer ausreichend hohen Betriebsfestigkeit besitzen und für die Bearbeitung von Stahl mit einer Härte von 35 bis 65 Einheiten der Rockwell-C-Härte (HRC) geeignet sind, hat ein Problem geschaffen, dessen Lösung aktuell geworden ist.

In der CH-PS 5 03 309 wird ein korrosionsbeständiger, äußerer Uhrenbestandteil beschrieben, insbesondere ein Uhrengehäuse bestehend aus einem Sinterhartmetall mit Hartstoffphase und Bindemetallphase, wobei die Hartstoffphase mindestens ein feinteiliges Borid eines Metalls der Gruppe IVa, Va oder VIa des Periodensystems enthält oder daraus besteht, und das Sinterhartmetall mindestens 5 Gew.-% Bindemetallphase aufweist, die zu mindestens 30% ihres Gewichts aus Nickel, Chrom, Silber oder Gold besteht. Der Uhrenbestandteil enthält insbesondere in der Hartstoffphase mindestens ein Borid des Ti, Zr, Cr oder W, insbesondere mehrere Boride in Mischung oder in Form von Mischkristallen, und weiterhin eines oder mehrere Silicide, Nitride und/oder Carbide mindestens eines Metalls der Gruppe IVa, Va oder VIa des Periodensystems, und die Bindemittelphase besteht zu mindestens 30 Gew.-% aus Nickel, einer Nickel-Silber-Legierung oder einer Nickel-Gold-Legierung.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine wolframfreie Hartlegierung mit hoher Härte und Verschleißfestigkeit bei ausreichend hoher Festigkeit zu finden, die als Werkstoff für Schnitt- und Stanzwerkzeug eingesetzt werden kann.

Diese Aufgabe wird wie aus dem nachstehenden Anspruch ersichtlich gelöst.

Zweckmäßigerweise soll als Bindemittel Kupfer und seine Legierungen enthalten sein.

Der Gehalt an Metallen der IB-Untergruppe des Periodensystems mit ausgefülltem d-Unterniveau und inaktiven gegenüber dem Bor sowie Legierungen auf ihrer Grundlage als Bindemittel ermöglichte es, eine Hartlegierung mit hoher Härte (bis 94 Einheiten der Rockwell-A-Härte HRA), hoher Verschleißfestigkeit (höher als bei den bekannten Titan-Wolfram-Legierungen), hoher Wärmeleitfähigkeit bei einer ausreichend hohen Festigkeit (Biegefestigkeit 60-115 kp/mm²) einzusetzen.

Die erfindungsgemäß verwendete Hartlegierung enthält in ihrer Zusammensetzung kein kostspieliges Mangelwolfram, ihre Betriebskenndaten stehen jedoch den Kenndaten von wolframhaltigen Hartlegierungen nicht nach.

Die wolframfreie Hartlegierung kann erfindungsgemäß für die Behandlung sowohl nichtgehärteten als auch gehärteten Stahlmarken eingesetzt werden, die eine Härte von 15 bis 55 Einheiten der Rockwell-C-Härte (HRC) aufweisen. Der genannte Gehalt an Komponenten in der erfindungsgemäß verwendeten wolframfreien Hartlegierung bewirkt eine hohe Verschleißfestigkeit und Härte der Legierung bei ihrer ausreichend hohen Festigkeit.

Die Verringerung des Gehalts an Titandiborid in der Legierung unter 40 Masse-% führt zur Senkung der Verschleißfestigkeit und der Härte der Legierung, die Vergrößerung des Gehalts an Titandiborid über 60 Masse-% führt zur Senkung der Festigkeit der Legierung.

Die Verringerung der Menge des Bindemittels in der Legierung unter 3 Masse-% führt zur Erhöhung der Sprödigkeit, das heißt zur Senkung ihrer Festigkeit, und die Vergrößerung des Gehalts an Bindemittel über 30 Masse-% führt zur Verringerung der Verschleißfestigkeit und der Härte der Legierung.

Die Vergrößerung der Porosität der wolframfreien Hartlegierung über 1% führt zur Verschlechterung ihrer Betriebskenndaten. Zweckmäßig ist die Anwendung einer Hartlegierung mit dem geringsten Porositätsprozent.

Die erfindungsgemäße wolframfreie Hartlegierung wird vorzugsweise wie folgt hergestellt:

Man stellt ein Ausgangsbeschickungsgut durch das Vermischen eines Bindemittelpulvers mit Titan, Bor und Kohlenstoffpulvern her. Der Gehalt des Ausgangsbeschickungsguts an Bindemittel entspricht seinem Gehalt in der fertigen Legierung mit vorgegebener Zusammensetzung. Titan, Bor und Kohlenstoff werden in einem solchen Verhältnis genommen, daß ihr weiteres Zusammenwirken unter Entstehung von Titandiborid und -karbid zur Herstellung einer Hartlegierung mit vorgegebener Zusammensetzung führt.

Als Bindemittel ist mindestens eines der gegenüber dem Bor inaktiven Metalle der IB-Untergruppe des Periodensystems (Kupfer, Silber, Gold) beziehungsweise eine Legierung auf der Grundlage eines der genannten Metalle, beispielsweise eine Kupferlegierung mit 3-13% Nickel und 1,5-6% Aluminium, eine Kupferlegierung mit 30% Nickel und 3% Chrom oder Molybdän, eine Kupferlegierung mit 1% Zink, eine Kupferlegierung mit 2% Skandium oder Yttrium, eine Silberlegierung mit 3-10% Nickel, eine Silberlegierung mit 3% Yttrium oder Skandium, eine Goldlegierung mit 3-10% Chrom, eine Goldlegierung mit 10% Skandium oder Yttrium vorhanden.

Falls eine wolframfreie Hartlegierung als Bindemittel eine Legierung auf der Grundlage eines Metalls der IB-Untergruppe des Periodensystems, beispielsweise eine Kupferlegierung mit Nickel und Aluminium (Nickel- Aluminium-Bronze) enthält, so kann in die Zusammensetzung des Beschickungsgutes entweder Pulver einer Fertiglegierung, beispielsweise Bronzepulver, oder Pulver der Metalle, die in der Zusammensetzung dieser Legierung enthalten sind, beispielsweise Pulver von Kupfer, Nickel und Aluminium, eingeführt werden.

Das zubereitete Ausgangsbeschickungsgut wird gepreßt, beispielsweise bis zu einer relativen Dichte von 0,6 und beispielsweise in eine Preßform, einen Gasostat, oder Hydrostat, eingebracht, die mit einer Entzündungsvorrichtung versehen sind, die beispielsweise in Form einer Wolframspirale ausgeführt ist.

Das Beschickungsgut wird örtlich begrenzt angezündet, wofür man durch die Wolframspirale, die die Oberfläche des Beschickungsguts auf einem kleinen Abschnitt berührt, Strom während etwa 0,5 Sekunden durchläßt. Hierdurch wird auf diesem Abschnitt eine Temperatur geschaffen, die für die Initiierung einer exothermen Hochtemperaturreaktion der Umsetzung des Titans mit Bor und Kohlenstoff erforderlich ist. Im weiteren erfordert die Umsetzung der genannten Komponenten des Beschickungsguts keinen Einsatz von externen Erhitzungsquellen, sie verläuft infolge der Wärme, die die exotherme Reaktion selbst entwickelt.

Infolge des Wärmeübergangs von den erhitzten Schichten des Beschickungsgutes zu den kalten erfolgt die spontane Verbreitung der Reaktionszone (Brennzone) im Beschickungsgut mit einer Geschwindigkeit bis 4 cm/sek. Die Temperatur in der Brennzone erreicht dabei 2550°C.

In der Brennzone entsteht Titandiborid und -karbid, das Bindemittel schmilzt und fließt auseinander, wodurch eine fest-flüssige Masse gebildet wird, die sich aus Feinstkörner des Titandiborids und -karbids und Feinsttröpfchen des geschmolzenen Bindemittels zusammensetzt.

Nach Beendigung der exothermen Reaktion (Brennprozeß) wird die fest-flüssige Reaktionsmasse in einer Preßform, beispielsweise einem Gasostat oder Hydrostat bei einem Druck von 0,5-2 t/cm² bis zur Erreichung einer Porosität der fertigen Hartlegierung unter 1% gepreßt.

Wie durch die Röntgenphasenanalyse festgestellt, setzt sich die wolframfreie Hartlegierung aus Titandiborid und Titankarbid und einem Bindemittel zusammen, dabei entsprechen die Parameter der Kristallgitter des Titandiborids und -karbids den in Fachliteratur veröffentlichten Angaben.

Wolframfreie Hartlegierung setzt sich gemäß den Angaben einer metallographischen Analyse aus einem Gemisch von Titankarbidkörnern unregelmäßiger Form und aus nadelförmigen Titandiboridkörnern mit dem gleichmäßig in ihnen verteilten Bindemittel zusammen. Die Korngröße des Titandiborids und Titankarbids beträgt höchstens 5 µm.

Es wurden folgende Kenndaten der wolframfreien Hartlegierung ermittelt, Dichte, Porosität, Härte, Festigkeit und Verschleißfestigkeit.

Die Dichte (ρ, g/cm³) der wolframfreien Hartlegierung wurde pyknometrisch ermittelt. Die Porosität (α, %) der Legierung wurde rechnerisch unter Verwendung der Angaben der pyknometrisch ermittelten Dichte bestimmt. Die Härte der Legierung (Rockwell-A-Härte HRA) und ihre Festigkeit wurden nach der allgemeingültigen Methodik ermittelt, Kennziffer der Festigkeit war die Biegefestigkeit (σ kp/mm²).

Die Angaben der Verschleißfestigkeit der erfindungsgemäß verwendeten wolframfreien Hartlegierung wurden während der Prüfungen von Schneidwerkzeugen, die aus der genannten Legierung hergestellt worden waren, beim Drehen von Stahl mit Meißeln auf einer Drehmaschine erhalten.

Die Verschleißfestigkeit-Prüfung wurde nach zwei Methoden durchgeführt.

Einmal diente als Kriterium der Verschleißfestigkeit der Verschleiß des Meißels (h, mm) beim Drehen eines Probemusters aus nichtgehärtetem Stahl mit einer Härte von 15 Einheiten der Rockwell-C-Härte (HRC) während 20 Minuten bei einer Zerspannungsgeschwindigkeit (v) 200 m/min, einem Vorschub (S) von 0,17 mm/U, einer Schnittiefe (t) 1,5 mm.

Zum anderen diente als Kriterium der Verschleißfestigkeit die kritische Geschwindigkeit (v _kr, m/min), bei der die vollständige Zerstörung der Hauptstahlschneide des Meißels beim Stirndrehen von ungehärtetem Stahl mit einer Härte von 15 Einheiten der Rockwell-C-Härte (HRC) und gehärtetem Stahl mit einer Härte von 55 Einheiten der Rockwell-C-Härte (HRC) erfolgte, das Stirndrehen wurde bei einer kontinuierlich ansteigenden Geschwindigkeit der Eindringung des Meißels in das Stahlprobemuster durchgeführt. Dabei waren die Schnittbedingungen wie folgt:

Zum Vergleich wurden unter ähnlichen Bedingungen Meißel aus zwei bekannten großtechnisch hergestellten Titan-Wolfram-Legierungen geprüft, von denen sich eine aus 15 Masse-% Titankarbid, 6 Masse-% Kobalt und Wolframkarbid, alles übrige (I. Zusammensetzung) und die zweite aus 30 Masse-% Titankarbid, 4 Masse-% Kobalt und Wolframkarbid, alles übrige (II. Zusammensetzung) zusammensetzten. Geprüft wurden auch Meißel aus bekannter großtechnisch hergestellter wolframfreier Legierung, die sich aus 80 Masse-% Titankarbid, 15 Masse-% Nickel und 5 Masse-% Molybdän zusammensetzte.

Die Eigenschaften einer gemäß den Beispielen hergestellten wolframfreien Hartlegierung und der bekannten großtechnischen titan-wolframhaltigen und wolframfreien Legierungen, die gemäß den oben beschriebenen Methodiken ermittelt wurden, sind in der Tabelle nach den Beispielen angeführt.

Beispiel 1

Hergestellt wird eine wolframfreie Hartlegierung folgender Zusammensetzung, Masse-%:

Titandiborid
60
Bindemittel - Silber	3
Titankarbid	37.

Das Ausgangsbeschickungsgut, enthaltend in Masse-%:

Titan - 70,9; Bor - 18,7; Kohlenstoff - 7,4; Silber - 3

wird durch Vermischen der Pulver der Komponenten zubereitet. Es wird bis zur Erzielung einer relativen Dichte von etwa 0,6 gepreßt und in eine Preßform, versehen mit einer Wolframspirale, untergebracht. Beim Durchlassen von Strom durch die Wolframspirale während etwa 0,5 Sekunden wird das Beschickungsgut örtlich begrenzt angezündet, wodurch eine exotherme Reaktion der Umsetzung des Titans mit Bor und Kohlenstoff initiiert wird, die im weiteren spontan als Brennprozeß verläuft. Infolge des Wärmeübergangs von den erhitzten Schichten des Beschickungsguts zu den kalten erfolgt die Ausbreitung der Reaktionszone (Brennzone) im Beschickungsgut mit einer Geschwindigkeit von 4 cm/sec; die Temperatur in der Brennzone erreicht 2550°C.

In der Brennzone erfolgt die Bildung des Titandiborids und Titankarbids und das Schmelzen und Auseinanderfließen des Bindemittels, Silbers.

Nach der Beendigung der exothermen Reaktion wird die fest-flüssige Reaktionsmasse in einer Preßform bei einem Druck von 0,5 t/cm² gepreßt.

Beispiel 2

Titandiborid
50
Bindemittel, Kupfer	10
Titankarbid	40.

Hierfür wird ein Ausgangsbeschickungsgut folgender Zusammensetzung (in Masse-%) verwendet:

Titan - 66,5; Bor - 15,5; Kohlenstoff - 8; Kupfer - 10.

Die Zubereitung des Beschickungsguts und die Herstellung der wolframfreien Hartlegierung aus demselben sind ähnlich den in Beispiel 1 beschriebenen mit dem Unterschied, daß die fest-flüssige Reaktionsmasse in einer Preßform bei einem Druck von 2 t/cm² gepreßt wird.

Beispiel 3

Titandiborid
40
Bindemittel, Legierung, bestehend aus 82 Masse-% Kupfer, 12 Masse-% Nickel und 6 Masse-% Aluminium (Nickel-Aluminium-Bronze)	30
Titankarbid	30.

Die Zubereitung des Ausgangsbeschickungsguts erfolgt mittels Vermischen von Titan-, Bor- und Kohlenstoffpulver mit dem Nickel-Aluminium-Bronze-Pulver. Die Zusammensetzung des Beschickungsguts ist wie folgt, Masse-%:

Titan - 51,6; Bor - 12,4; Kohlenstoff - 6; Nickel-Aluminiumbronze - 30.

Die Herstellung der wolframfreien Hartlegierung aus dem zubereiteten Beschickungsgut ist ähnlich wie in Beispiel 1 beschrieben, mit dem Unterschied, daß die fest-flüssige Reaktionsmasse bei einem Druck von 2 t/cm² gepreßt wird.

Beispiel 4

Titandiborid
50
Bindemittel, Kupfer und Silber (Masseverhältnis der Metalle 4 : 1)	5
Titankarbid	45.

Durch das Vermischen von Titan-, Bor-, Kohlenstoff-, Kupfer- und Silberpulver wird ein Ausgangsbeschickungsgut folgender Zusammensetzung zubereitet, Masse-%:

Titan - 70,5; Bor - 15,5; Kohlenstoff - 9; Kupfer - 4; Silber - 1.

Die Herstellung der wolframfreien Hartlegierung aus dem zubereiteten Beschickungsgut ist ähnlich wie in Beispiel 1 beschrieben.

Beispiel 5

Titandiborid
60
Bindemittel, Kupfer und Gold (Masseverhältnis der Metalle 5 : 1)	3
Titankarbid	37.

Durch das Vermischen von Titan-, Bor-, Kohlenstoff-, Kupfer- und Goldpulver wird ein Ausgangsbeschickungsgut folgender Zusammensetzung (in Masse-%) zubereitet:

Titan - 70,9; Bor - 18,7; Kohlenstoff - 7,4; Kupfer - 2,5; Gold - 0,5.

Beispiel 6

Titandiborid
54
Bindemittel, Legierung, bestehend aus 91 Masse-% Kupfer, 6 Masse-% Nickel und 3 Masse-% Aluminium	10
Titankarbid	36.

Das Ausgangsbeschickungsgut wird durch Vermischen von Titan-, Bor- und Kohlenstoffpulver mit den Pulvern der Metalle, die eine Kupferlegierung unter Bedingungen einer exothermen Reaktion bilden, und zwar mit Kupfer-, Nickel- und Aluminiumpulver hergestellt. Die Zusammensetzung des Beschickungsguts ist wie folgt, in Masse-%:

Titan - 66; Bor - 16,8; Kohlenstoff - 7,2; Kupfer - 9,1; Nickel - 0,6; Aluminium - 0,3.

Beispiel 7

Titandiborid
54
Bindemittel, eine Legierung, bestehend aus 67,2 Masse-% Kupfer, 30 Masse-% Nickel und 2,8 Masse-% Chrom (Chrom-Nickelbronze)	10
Titankarbid	36.

Das Ausgangsbeschickungsgut wird durch Vermischen von Titan-, Bor-, Kohlenstoff- und Chrom-Nickel-Bronze-Pulver zubereitet. Die Zusammensetzung des Beschickungsguts ist wie folgt, Masse-%:

Titan - 66; Bor - 16,8; Kohlenstoff - 7,2; Chrom-Nickel-Bronze - 10.

Die Herstellung der wolframfreien Hartlegierung aus dem zubereiteten Beschickungsgut ist ähnlich, wie in Beispiel 1 beschrieben, lediglich mit dem Unterschied, daß die fest-flüssige Reaktionsmasse in einer Preßform bei einem Druck von 2 t/cm² gepreßt wird.

Beispiel 8

Hergestellt wird eine wolframfreie Hartlegierung mit der gleichen Zusammensetzung wie in Beispiel 7.

Das Ausgangsbeschickungsgut wird durch Vermischen von Titan- und Kohlenstoffpulver mit den Metallpulvern, die eine Kupferlegierung unter Bedingungen einer exothermen Reaktion bilden, und zwar mit Kupfer-, Nickel- und Chrompulver. Die Zusammensetzung des Beschickungsguts ist wie folgt, Masse-%:

Titan - 66; Bor - 16,8; Kohlenstoff - 7,2; Kupfer - 6,7; Nickel - 3; Chrom - 0,3.

Beispiel 9

Titandiborid
58
Bindemittel, eine Legierung, bestehend aus 96,7 Masse-% Silber und 3,3 Masse-% Skandium	3
Titankarbid	39.

Das Ausgangsbeschickungsgut wird durch Vermischen von Titan-, Bor-, Kohlenstoff-, Silber- und Skandiumpulver zubereitet. Die Zusammensetzung des Beschickungsguts ist wie folgt, Masse-%:

Titan - 71,2; Bor - 18; Kohlenstoff - 7,8; Silber - 2,9; Skandium -0,1.

Beispiel 10

Titandiborid
58
Bindemittel, Legierung, bestehend aus 90 Masse-% Gold und 10 Masse-% Yttrium	3
Titankarbid	39.

Das Ausgangsbeschickungsgut wird durch Vermischen von Titan-, Bor-, Kohlenstoff-, Gold- und Yttriumpulver zubereitet. Die Zusammensetzung des Beschickungsguts ist wie folgt, Masse-%:

Titan - 71,2; Bor - 18; Kohlenstoff - 7,8; Gold - 2,7; Yttrium - 0,3.

Beispiel 11

Titandiborid
54
Bindemittel, eine Legierung, bestehend aus 90 Masse-% Kupfer und 10 Masse-% Zink	10
Titankarbid	36.

Das Ausgangsbeschickungsgut wird durch Vermischen von Titan-, Bor-, Kohlenstoff-, Kupfer- und Zinkpulver zubereitet. Die Zusammensetzung des Beschickungsguts ist wie folgt, Masse-%:

Titan - 67; Bor - 15,8; Kohlenstoff - 7,2; Kupfer - 7,2; Zink - 1.

Beispiel 12

Titandiborid
50
Bindemittel, eine Legierung, bestehend aus 80 Masse-% Kupfer, 15 Masse-% Nickel und 5 Masse-% Molybdän	20
Titankarbid	30.

Das Ausgangsbeschickungsgut wird durch Vermischen von Titan-, Bor-, Kohlenstoff-, Kupfer-, Nickel- und Molybdänpulver zubereitet. Die Zusammensetzung des Beschickungsguts ist wie folgt, Masse-%:

Titan - 58,4; Bor - 15,6; Kohlenstoff - 6; Kupfer - 16; Nickel - 3; Molybdän - 1.

Beispiel 13

Titandiborid
57
Bindemittel, eine Legierung, bestehend aus 96 Masse-% Kupfer und 4 Masse-% Molybdän	5
Titankarbid	38.

Das Ausgangsbeschickungsgut wird durch Vermischen von Titan-, Bor-, Kohlenstoff-, Kupfer- und Molybdänpulver zubereitet. Die Zusammensetzung des Beschickungsguts ist wie folgt, Masse-%:

Titan - 69,7; Bor - 17,7; Kohlenstoff - 7,6; Kupfer - 4,8; Molybdän - 0,2.

Beispiel 14

Titandiborid
57
Bindemittel, eine Legierung, bestehend aus 96 Masse-% Kupfer und 4 Masse-% Aluminium	5
Titankarbid	38.

Das Ausgangsbeschickungsgut wird durch Vermischen von Titan-, Bor-, Kohlenstoff-, Kupfer- und Aluminiumpulver zubereitet. Die Zusammensetzung des Beschickungsguts ist wie folgt, Masse-%:

Titan - 69,7; Bor - 17,7; Kohlenstoff - 7,6; Kupfer - 4,8; Aluminium - 0,2.

Beispiel 15

Titandiborid
57
Bindemittel, eine Legierung, bestehend aus 96 Masse-% Kupfer und 4 Masse-% Chorm	5
Titankarbid	38.

Das Ausgangsbeschickungsgut wird durch Vermischen von Titan-, Bor-, Kohlenstoff-, Kupfer- und Chrompulver zubereitet. Die Zusammensetzung des Beschickungsguts ist wie folgt, Masse-%:

Titan - 69,7; Bor - 17,7; Kohlenstoff - 7,6; Kupfer - 4,8; Chrom - 0,2.

Beispiel 16

Titandiborid
57
Bindemittel, eine Legierung, bestehend aus 98 Masse-% Kupfer und 2 Masse-% Skandium	5
Titankarbid	38.

Das Ausgangsbeschickungsgut wird durch Vermischen von Titan-, Bor-, Kohlenstoff-, Kupfer- und Skandiumpulver zubereitet. Die Zusammensetzung des Beschickungsguts ist wie folgt, Masse-%:

Titan - 69,7; Bor - 17,7; Kohlenstoff - 7,6; Kupfer - 4,9; Skandium - 0,1.

Die Herstellung der wolframfreien Hartlegierung aus dem zubereiteten Beschickungsgut ist ähnlich wie in Beispiel 1 beschrieben, mit dem Unterschied lediglich, daß die fest-flüssige Reaktionsmasse dem Pressen in einer Preßform bei einem Druck von 1 t/cm² ausgesetzt wird.

Beispiel 17

Titandiborid
57
Bindemittel, eine Legierung, bestehend aus 98 Masse-% Kupfer und 2 Masse-% Yttrium	5
Titankarbid	38.

Das Ausgangsbeschickungsgut wird durch Vermischen von Titan-, Bor-, Kohlenstoff-, Kupfer- und Yttriumpulver zubereitet. Die Zusammensetzung des Beschickungsguts ist wie folgt, Masse-%:

Titan - 69,7; Bor - 17,7; Kohlenstoff - 7,6; Kupfer - 4,9; Yttrium - 0,1.

Die Herstellung der wolframfreien Hartlegierung aus dem zubereiteten Beschickungsgut ist ähnlich, wie in Beispiel 1 beschrieben, mit dem Unterschied lediglich, daß die fest-flüssige Reaktionsmasse in einer Preßform bei einem Druck von 1 t/cm² gepreßt wird.

In der nachstehenden Tabelle werden die Eigenschaften der hergestellten gemäß den Beispielen hergestellen wolframfreien Hartlegierung und der bekannten großtechnisch hergestellten wolframfreien und Titan- Wolfram-Hartlegierungen verglichen.

Wie aus der Tabelle zu ersehen ist, kann die erfindungsgemäß verwendete wolframfreie Hartlegierung für die Bearbeitung sowohl von nichtgehärtetem Stahl mit einer Härte von 15 Einheiten der Rockwell-C-Härte (HRC) als auch von gehärtetem Stahl mit einer Härte von 55 Einheiten der Rockwell-C-Härte (HRC) eingesetzt werden. In ihrer Härte und Verschleißfestigkeit steht die erfindungsgemäß verwendete wolframfreie Hartlegierung den bekannten großtechnisch hergestellten Titan-Wolfram- Legierungen nicht nach und in einer Reihe von Fällen (siehe Beispiele 15, 16 und 17) übertrifft sie dieselben.

Claims

Verwendung eines wolframfreien Hartmetalls hoher Härte und Verschleißfestigkeit mit der Zusammensetzung:
10 bis 60 Gew.-% Titandiborid
3 bis 30 Gew.-% Bindemittel aus Kupfer, Silber oder Gold oder einer Kupfer-, Silber- oder Goldbasislegierung und Titancarbid als Rest, und einer Porosität unter 1% als Werkstoff für Schneid- und Stanzwerkzeuge.