DE3346873A1 - Metallkeramik fuer schneidwerkzeuge und daraus hergestellte schneidplaettchen - Google Patents

Metallkeramik fuer schneidwerkzeuge und daraus hergestellte schneidplaettchen

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DE3346873A1 DE19833346873 DE3346873A DE3346873A1 DE 3346873 A1 DE3346873 A1 DE 3346873A1 DE 19833346873 DE19833346873 DE 19833346873 DE 3346873 A DE3346873 A DE 3346873A DE 3346873 A1 DE3346873 A1 DE 3346873A1
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Description

MITSUBISHI KINZOKU KABUSHIKI KAISHA München, 21.12.1983 No« 5-2, Ohtemachi 1-chome, P 1126/83
Chiyoda-kus TOKYO, Japan Pu/rei
Metallkeramik für Schneidwerkzeuge und daraus hergestellte Schneidplättchen
Die Erfindung bezieht sich auf eine Metallkeramik (Cermet) für Schneidwerkzeuge mit einem Gehalt an Wolfram und einem Carbonitrid von Titan und Wolfram. Diese Metallkeramik weist eine hohe Festigkeit und Härte auf und verfügt zugleich über eine ausgezeichnete Verschleißfestigkeit, plastische Verformungsbeständigkeit und Schlagfestigkeit. Sie zeigt demnach überall dort ein hervorragendes Verhalten, wo Eigenschaften der erwähnten Art gebraucht werden, beispielsweise bei Hochgeschwindigkeits-Schneidwerkzeugen, bei unter hohem Vorschub pro "Umdrehung oder großer Schneidtiefe betriebenen Grobschneidwerkzeugen oder bei Heißbearbeitungswerkzeugen, wie Heißreduktionswalzen, Heißdrahtziehwalzen, Heißpreßwerkzeugen, Heißschmiedewerkzeugen und Heißextrusionsstempeln.
Es gibt bereits Metallkeramiken (Cermets) aus einer harten Phase aus einem Carbonitrid von Titan und Wolfram, das im folgenden als (Ti, W) CN bezeichnet wird, und einer Bindemittelphase aus einer W-Mo-Legierung. Bei diesen bekannten Metallkeramiken kommt es zu einem Kristallwachstum oder Kornwachstum der vorhandenen Elemente Wolfram und (Ti, W) CN, da diese Metallkeramiken bei Temperaturen von über 2000° C gesintert werden müssen, und diese Materialien verfügen daher über eine verhältnismäßig niedrige Zähigkeit und Oxidationsbeständigkeit. Diese bekannten Metallkeramiken können jedoch nicht zum Grobschneiden und Hoch-
geschwindigkeitsschneiden von Stahl und dgl. verwendet werden, da hier Materialien mit hoher Zähigkeit, Schlagfestigkeit und Oxidationsbeständigkeit gebraucht werden.
Die bekannten Metallkeramiken (Cermets) verfügen zwar über eine ausgezeichnete Verschleißfestigkeit und eine hervorragende Beständigkeit gegenüber einer thermoplastischen Verformung, sind jedoch bezüglich ihrer Zähigkeit, Schlagfestigkeit und Oxidationsbeständigkeit nicht zufriedenstellend. Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung einer neuen Metallkeramik, die alle diese fünf Eigenschaften in hervorragender Weise in sich vereinigt, so daß sie sich vor allem auch zur Herstellung von Schneidplättchen und Schneidwerkzeugen verwenden läßt, die äußerst hohen Belastungen standhalten müssen.
Diese Aufgabe wird nun erfindungsgemäß durch eine Metallkeramik gelöst, die im wesentlichen etwa 10 bis etwa 50 Gewichtsprozent eines Carbonitrids von Titan und Wolfram, etwa 0,5 bis etwa 10 Gewichtsprozent Aluminiumoxid und Wolfram als Bindemittel enthält.
Eine solche Metallkeramik (Cermet) sintert bei verhältnismäßig niedrigen Temperaturen vollständig, da das als harte Phase vorhandene Aluminiumoxid die Sinterung begünstigt und eine Sinterung bei niedriger Temperatur nicht nur ein Kristallwachstum oder Kornwachstum von (Ti, W) CN und Wolfram verhindert, sondern auch eine MikroStruktur aus diesen Elementen ergibt, die zu einer starken Verbesserung der Zähigkeit, Schlagfestigkeit und Oxidationsbeständigkeit der Metallkeramik führt. Die erfindungsgemäße Metallkeramik verfügt daher über eine ausgezeichnete Festigkeit, Härte, Verschleißfestigkeit und Beständigkeit gegenüber einer plastischen Verformung in Verbindung mit einer hohen Zähigkeit, Schlagfestigkeit und Oxidationsbeständigkeit.
ORIGINAL
-X-S.
Als vorwiegender Bestandteil der harten Phase sind in der erfindungsgemäßen Metallkeramik etwa 10 bis etwa 50 Gewichtsprozent (Ti8 W) CN erforderlich. Dieser Bestandteil sorgt dafür, daß die Metallkeramik über die erforderliche Verschleißfestigkeit verfügt. Weiter ergibt er auch ihr ausgezeichnetes Hochtemperaturverhalten. Macht der Bestandteil (Ti, W) CN weniger als etwa 10 Gewichtsprozent aus, dann ist die Phase aus (Ti, W) CN in der Matrix aus Wolfram homogen ohne Bildung irgendeines Gerüstes verteilt, so daß sich die gewünschte ausgezeichnete Verschleißfestigkeit und Beständigkeit gegenüber einer plastischen Verformung nicht ergibt. 1st der Bestandteil (Ti, W) CN dagegen in einer Menge von mehr als 50 Gewichtsprozent vorhanden, dann wird die Matrix aus Wolfram nur in einem äußerst geringen Ausmaß gebildet, was zu einem Produkt mit ungenügender Zähigkeit führt» Beste Ergebnisse erhält man durch Verwendung von etwa 25 bis etwa 45 Gewichtsprozent von (Ti, W) CN.
Die Menge an Aluminiumoxid muß in der erfindungsgemäßen Metallkeramik im Bereich von etwa 0,5 bis 10 Gewichtsprozent liegen, und sie soll vorzugsweise etwa 3 bis etwa 7 Gewichtsprozent ausmachen. Das Aluminiumoxid ist in der Matrix aus Wolfram homogen verteilt, und hierdurch wird eine Sinterung gefördert und ein Kristallwachstum oder Kornwachstum in der harten Phase und der Bindemittelphase verhindert. Die fertige Metallkeramik verfügt daher über eine verbesserte Zähigkeit, Schlagfestigkeit und Oxidationsbeständigkeit. Mit Mengen von weniger als etwa 0,5 Gewichtsprozent an Aluminiumoxid ergeben sich die gewünschten Eigenschaften nicht, während der Einsatz von mehr als etwa 10 Gewichtsprozent Aluminiumoxid zu einer Metallkeramik mit schlechterer Beständigkeit gegenüber einer plastischen Verformung führt.
Die folgende Tabelle I zeigt sowohl die zulässigen als auch die besten Mengenbereiche der einzelnen Bestandteile in Gewichtsprozent für die erfindungsgemäße Metallkeramik.
TABELLE I Gewichtsprozent Bestandteil Zulässiger Bereich Bester Bereich
(Ti, W) CN 10 bis 50 25 bis 45
Al2O3 0,5 bis 10 3 bis 7
W Rest Rest
(40 bis 89,5) (48 bis 72)
In der erfindungsgemäßen Metallkeramik kann ferner auch Yttriumoxid vorhanden sein. In einem solchen Fall muß sie dann etwa 0,25 bis etwa 5 Gewichtsprozent Yttriumoxid und etwa 0,25 bis etwa 5 Gewichtsprozent Aluminiumoxid enthalten. Yttriumoxid und Aluminiumoxid sind in der Matrix aus Wolfram homogen verteilt. Hierdurch kommt es zu einer Unterstützung der Sinterung und einer Verhinderung des Kristallwachstums oder Kornwachstums in der harten Phase und der Bindemittelphase mit dem Ergebnis, daß das fertige Produkt über eine verbesserte Zähigkeit, Schlagfestigkeit und Oxidationsbeständigkeit verfügt. Aluminiumoxid und Yttriumoxid sollen in der fertigen Metallkeramik jeweils in einer Menge von wenigstens etwa 0,25 Gewichtsprozent vorhanden sein, da darunterliegende Mengen diese gewünschten Eigenschaften nicht ergeben. Mengen an Aluminiumoxid und Yttriumoxid von über etwa 5 Gewichtsprozent führen dagegen zu einer Verschlechterung der Beständigkeit der Metallkeramik gegenüber einer plastischen Verformung. Die besten Ergebnisse stellen sich dann ein, wenn die Metallkeramik etwa 2 bis etwa 3,5 Gewichtsprozent Aluminiumoxid und etwa 1,5 bis etwa 3 Gewichtsprozent Yttriumoxid enthält.
Die folgende Tabelle II zeigt sowohl die zulässigen als auch die besten Mengenbereiche der einzelnen Bestandteile in Gewichtsprozent für die erfindungsgemäße Metallkeramik bei Verwendung von Yttriumoxid.
-5-
TABELLE II
Gewichtsprozent
Bestandteil Zulässiger Bereich Bester Bereich
(TI0 W) CN 10 bis 50 25 bis 45
Al2O3 0,25 bis 5 2 bis 3,5
Y2O3 0,25 bis 5 1,5 bis 3
W Rest Rest
(40 bis 89,5) (48,5 bis 71,5)
Bei der erfindungsgemäßen Metallkeramik ist ein Teil des vorhandenen Wolframs in der harten Phase gelöst. Der größere Teil des Wolframs liegt jedoch als Bindemittelphase vor und ist fest an die harte Phase gebunden, wodurch sich in Verbindung mit Aluminiumoxid eine Metallkeramik mit ausgezeichneter Zähigkeit und Schlagfestigkeit ergibt.
Die erfindungsgemäße Metallkeramik darf nicht mehr als etwa 1 Gewichtsprozent an unvermeidbaren Verunreinigungen enthalten, wie Mo3 Cr5 Fe8 Ni, Co und Re. Solche in einer Menge von nicht mehr als etwa 1 Gewichtsprozent vorhandene Verunreinigungen führen zu keiner Beeinträchtigung der Eigenschaften dieser Metallkeramik.
Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Metallkeramik gibt man die Bestandteile (Ti, W) CN, Aluminiumoxid und Wolfram zuerst in den jeweiligen Mengenanteilen jeweils in Pulverform zusammen, unterzieht das Ganze dann einer Naßvermischung und trocknet die erhaltene Paste schließlich in üblicher Weise. Hierauf preßt man dieses Material zum jeweiligen rohen Formkörper, den man dann innerhalb eines Temperaturbereiches von etwa 1800 bis 2500° C unter Vakuum oder in einer Atmosphäre aus Argon oder Stickstoff bei atmosphärischem Druck sintert, wodurch man zu einer Metallkeramik (Cermet) mit den gewünschten Eigenschaften gelangt. Wahlweise
kann man das vermischte und getrocknete Material in einer Atmosphäre aus Argon oder Stickstoff auch einer hydrostatischen Druckformung bei hoher Temperatur unterziehen, nämlich einer Formung bei einem Druck im Bereich von etwa 1000 bis etwa 2000 bar und einer Temperatur im Bereich von etwa 1600 bis etwa 2000° C.
Die in obiger Weise hergestellte Metallkeramik wird dann zu Spitzen oder Einsatzplättchen verarbeitet, die in üblicher Weise mit einer Oberflächenschicht versehen sein können, wie einem durch chemische oder physikalische Bedampfung aufgebrachten Oberflächenbelag. Die Oberflächenschicht kann entweder aus einer Schicht bestehen, die zusammengesetzt ist aus einem Carbid, Nitrid, Carbonitrid oder Oxycarbonitrid von Titan, Zirconium oder Hafnium, oder sie kann auch aus mehr als einer solchen Schicht bestehen, die aus wenigstens zwei solcher Substanzen zusammengesetzt sind. Die Oberflächenschicht kann auch eine Schicht aus einem Oxid und Oxynitrid von Aluminium oder aus mehr als nur einer solchen Schicht aus diesen Substanzen bestehen. Spitzen oder Schneidplättchen (Einsätze) mit einer solchen Oberflächenschicht verfügen über eine noch bessere Verschleißfestigkeit, wenn man sie in Schneidwerkzeugen zum Hochgeschwindigkeitsschneiden und Tiefschneiden von Stahl oder Gußeisen verwendet, da die jeweiligen Schneidkanten bei den beim Schneiden auftretenden hohen Temperaturen nicht plastisch verformt werden. Sie verfügen daher über eine hohe Härte und hervorragende Chemikalienbeständigkeit, und diese Eigenschaften werden durch die fest auf den Träger gebundenen Oberflächenschichten noch weiter verbessert. Die mittlere Dicke der Oberflächenschicht liegt vorzugsweise im Bereich von etwa 0,5 bis etwa 20 pm. Eine Oberflächenschicht mit einer Dicke von weniger als etwa 0,5 pm ergibt eine ungenügende Verschleißfestigkeit, während eine Oberflächenschicht mit einer Dicke von über etwa 10 \im zu einer Verschlechterung der Zähigkeit des beschichteten Werkzeuges führt.
-7-
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Beispielen weiter erläutert. Die Carbonitride von Titan und Wolfram sind darin durch die Summenformel (Ti , W.) C N bezeichnet, worin a, b, χ und y die jeweiligen Atomverhältnisse sind, wobei a + b für 1 steht und χ + y ebenfalls 1 ist.
BEISPIEL 1
Man vermischt eine pulverförmige vollständige feste Lösung von (TiQ 85 WQ 15)(Cq jq Nq 3q) mit einer mittleren Teilchengröße von 1,5 pm, pulverförmiges Al2Og mit einer mittleren Teilchengröße von 0,5 um und pulverförmiges Wolfram mit einer mittleren Teilchengröße von 0,8 um in den aus der später folgenden Tabelle
III hervorgehenden einzelnen Zusammensetzungen in einer Naßkugelmühle während 72 Stunden miteinander. Nach entsprechender Trocknung bildet man aus jeder Mischung durch Pressen bei einem Druck von etwa 1500 bar einen rohen Formkörper, den man jeweils in einer Atmosphäre aus Stickstoff bei einem Druck von etwa 1 bar und bei einer Temperatur von 2000 bis 2300° C über eine Zeitdauer von zwei Stunden sintert. Auf diese Weise werden die erfindungsgemäßen Metallkeramiken 1 bis 5 und die Vergleichs-Metallkeramiken 1 und 2 gebildet, die jeweils praktisch die in Tabelle III angegebene Zusammensetzung haben.
Die erhaltenen Metallkeramiken werden bezüglich ihrer Rockwell-A-Härte und ihrer Transversalbruchfestigkeit (TBF) untersucht und zu Schneidplättchen für Schneidwerkzeuge geformt, die der Standardform SNG 433 entsprechen. Die Schneidplättchen werden jeweils an einem Halter befestigt und dann einem kontinuierlichen Hochgeschwindigkeits-Schneidversuch und einem intermittierenden Schneidversuch unter den in der später folgenden Tabelle
IV angegebenen Bedingungen unterzogen. Beim kontinuierlichen Hochgeschwindigkeits-Schneidversuch mißt man jeweils die Breite des Flankenverschleißes und die Tiefe der Kraterbildung des jeweiligen Schneidplättchens. Beim intermittierenden Schneidver-
if-AO.
such bestimmt man jeweils die Anzahl an stark ausgebrochenen Schneidplättchen aus jeweils 10 Schneidplättchen mit der gleichen Zusammensetzung. Die dabei erhaltenen Ergebnisse gehen aus der Tabelle III hervor. Zu Vergleichszwecken unterzieht man auch Schneidplättchen auf Basis einer Legierung aus zementiertem Wolframcarbid mit der Typenbezeichnung ISO P10 (im folgenden als herkömmliche Schneidplättchen 1 bezeichnet) und Schneidplättchen, die aus einer Metallkeramik auf Basis von TiC, 10 Gewichtsprozent Mo und 15 Gewichtsprozent Ni (im folgenden als herkömmliche Schneidplättchen 2 bezeichnet) hergestellt sind, unter den gleichen Bedingungen den oben erwähnten Schneidversuchen. Die dabei erhaltenen Ergebnisse gehen ebenfalls aus der später folgenden Tabelle III hervor.
Die Tabelle III zeigt, daß die erfindungsgemäß hergestellten Metallkeramiken (Cermets) 1 bis 5 über eine ausgezeichnete Härte und Zähigkeit verfugen und weiter auch eine hervorragende Verschleißfestigkeit und Schlagfestigkeit bei beiden Schneidversuchen aufweisen. Im Gegensatz dazu zeigt die Vergleichs-Metallkeramik 1, die kein Al2Oo enthält, beim kontinuierlichen Hochgeschwindigkeits-Schneidversuch einen starken Flankenverschleiß und läßt sich nach 7 Minuten nicht mehr zum Schneiden verwenden, da es infolge der schlechten Oxidationsbeständigkeit zu einem raschen Flankenverschleiß und einer raschen Kraterbildung kommt. Beim intermittierenden Schneidversuch ist der Großteil der Schneidplättchen infolge ungenügender Zähigkeit rasch ausgebrochen. Die Vergleichs-Metallkeramik 2, die eine höhere Menge an (Ti, W) CN als die erfindungsgemäße Metallkeramik enthält, ergibt zwar Schneidplättchen mit hervorragender Verschleißfestigkeit, führt jedoch infolge ihrer schlechteren Zähigkeit und Schlagfestigkeit beim intermittierenden Schneidversuch beim Großteil dieser Schneidplättchen zu einem starken Ausbrechen. Ferner sind beide herkömmlichen Schneidplättchen 1 und 2 den Schneidplättchen auf Basis einer erfindungsgemäßen Metallkeramik sowohl in der Verschleißfestigkeit als auch der Zähigkeit (Schlagfestigkeit) unterlegen.
κ -ΛΛ.
BEISPIEL 2
Zusätzlich zu den in Beispiel 1 verwendeten Pulvern stellt man auch ein Pulver mit der Zusammensetzung (TiQ -,^ WQ 05^0 80 N0 2q) m^ einer mittleren Teilchengröße von 1,5 um, ein Pulver mit der Zusammensetzung (TiQ ^0 WQ 3qHco 70 N0 30^ mit einer mittleren Teilchengröße von 1,8 pm und ein Pulver mit der Zusammensetzung (TiQ 80 W0 2o^CO 80 ^O 20^ mit einer mittleren Teilchengröße von 2,0 pm her, wobei all diese Carbonitride eine vollständige feste Lösung sind, und vermischt diese Pulver unter den gleichen Bedingungen wie bei Beispiel 1 mit anderen Bestandteilen zu Mischungen, wie sie aus der später folgenden Tabelle V A hervorgehen. Hierauf werden die Mischungen zu rohen Formkörpern verpreßt, die man jeweils in der aus der Tabelle V A hervorgehenden Atmosphäre bei einer Temperatur von 2000° C während zwei Stunden sintert, wodurch man die erfindungsgemäßen Metallkeramiken 6 bis 16 erhält, die praktisch gleich zusammengesetzt sind wie die einzelnen Mischungen.
Die erhaltenen Metallkeramiken werden dann bezüglich ihrer Rockwell-A-Härte und ihrer Transversalbruchfestigkeit (TBF) untersucht und zu Schneidplättchen für Schneidwerkzeuge geformt, die der Standardform SNG 433 entsprechen. Die Schneidplättchen werden jeweils an einem Halter befestigt und dann einem kontinuierlichen Schneidversuch 2 unter hohem Vorschub pro Umdrehung und einem intermittierenden Schneidversuch 2 unter den in der später folgenden Tabelle VI angegebenen Bedingungen unterzogen. Die Ergebnisse gehen aus der später folgenden Tabelle V B hervor. Weiter unterzieht man auch Schneidplättchen aus zementiertem Wolframcarbid mit der Typenbezeichnung ISO P30 (herkömmliche Schneidplättchen 3) den gleichen Schneidversuchen und die dabei erhaltenen Ergebnisse gehen ebenfalls aus Tabelle V B hervor.
Tabelle V B zeigt, daß alle erfindungsgemäßen Metallkeramiken über eine hohe Härte und Zähigkeit verfügen und ein ausgezeichnetes Schneidverhalten sowohl beim kontinuierlichen. Schneidversuch 2 unter hohem Vorschub als auch beim intermittierenden Schneidversuch zeigen. Das herkömmliche Schneidplättchen 3 läßt sich beim kontinuierlichen Schneidversuch 2 dagegen nicht länger als 3 Minuten verwenden, da es über eine schlechte Beständigkeit gegenüber einer plastischen Verformung verfügt, obwohl es in seiner Zähigkeit und Schlagfestigkeit den erfindungsgemäßen Metallkeramiken praktisch gleicht.
BEISPIEL 3
Zusätzlich zu dem in Beispiel 1 verwendeten pulverförmigen Aluminiumoxid und pulverförmigem Wolfram stellt man auch ein Pulver aus einer vollständigen festen Lösung mit der Zusammensetzung (Ti0 80W0 20^C0 70N0 30^ mit einer mittleren Teilchengröße von 1,5 pm, ein Pulver aus Molybdän mit einer mittleren Teilchengröße von 0,8 um, ein Pulver aus Nickel mit einer mittleren Teilchengröße von 2,5 Mm, ein Pulver aus Cobalt mit einer mittleren Teilchengröße von 1,2 pm und ein Pulver aus Rhenium mit einer mittleren Teilchengröße von 3,0 um her. Diese Pulver vermischt man zu den aus der später folgenden Tabelle VII A hervorgehenden Zusammensetzungen, worauf man die Mischungen trocknet und wie bei Beispiel 1 angegeben zu rohen Formkörpern verpreßt, die man jeweils unter einer Atmosphäre aus Stickstoff von etwa 400 mbar bei einer Temperatur, wie sie aus Tabelle VII A hervorgeht, während zwei Stunden sintert, wodurch man die erfindungsgemäßen Metallkeramiken 17 bis 25 und die Vergleichskeramiken 3 bis 5 bildet. Diese Metallkeramiken unterzieht man den gleichen Versuchen wie bei Beispiel 2, jedoch unter Anwendung der aus der später folgenden Tabelle VIII C hervorgehenden Bedingungen. Die hierbei erhaltenen Ergebnisse gehen aus der ebenfalls später folgenden Tabelle VII B hervor.
Das herkömmliche Schneidplättchen 4, welches aus einer Legierung aus zementiertem Wolframcarbid mit der Typenbezeichnung ISO P40 hergestellt und zu Vergleichszwecken den gleichen Schneidversu-
chen wie bei Beispiel 3 unterzogen worden ist, führt zu den ebenfalls in Tabelle VII B angegebenen Ergebnissen.
Die Ergebnisse der Tabelle VII B zeigen, daß die erfindungsgemäßen Metallkeramiken 17 bis 25 über eine hervorragende Härte und Zähigkeit verfügen und auch ein ausgezeichnetes Schneidverhalten sowohl beim kontinuierlichen Schneidversuch als auch beim intermittierenden Schneidversuch aufweisen. Weiter ist den Metallkeramiken 22 bis 25 zu entnehmen, daß jede nicht über etwa 1 Gewichtsprozent hinausgehende Menge an Verunreinigungen, wie Mo5 Ni, Co oder Re, zu keiner Beeinträchtigung der Eigenschaften der erfindungsgemäßen Metallkeramiken führt. Die Vergleichs-Metall keramik 3, welche Aluminiumoxid in einer über dem in den Ansprüchen angegebenen Grenzwert liegenden Menge enthält, die Vergleichs-Metallkeramik 4, welche (Ti, W) CN in einer unter dem in den Ansprüchen angegebenen Grenzwert liegenden Menge enthält, und die Vergleichs-Metallkeramik 5, die mehr als etwa 1 Gewichtsprozent Nickel als Verunreinigung enthält, weisen dagegen keine ausreichende Zähigkeit auf und zeigen ein schlechtes Schneidverhalten. Mit dem herkömmlichen Schneidplättchen 4 läßt sich beim kontinuierlichen Schneidversuch das Werkstück nicht innerhalb von 0,5 min schneiden, da es eine schlechte Beständigkeit gegenüber einer plastischen Verformung aufweist, obwohl es bezüglich seiner Zähigkeit und Schlagfestigkeit gleich ist wie die erfindungsgemäßen Metallkeramiken 17 bis 25.
BEISPIEL 4
Zusätzlich zu den in Beispiel 1 verwendeten Pulvern wird auch ein Pulver von Yttriumoxid (Y0O3) "1^ einer mittleren Teilchengröße von 0,5 pm hergestellt. Diese Pulver werden in der gleichen Weise und unter den im Beispiel 1 beschriebenen Bedingungen zu den in der später folgenden Tabelle VIII A angegebenen Mischungen verarbeitet. Hieraus werden dann die erfindungsgemäßen Metallkeramiken 26 bis 30 und die Vergleichs-Metallkeramiken
-12-
6 und 7 hergestellt, die in ihren Zusammensetzungen praktisch identisch sind wie die jeweiligen Mischungen. Die so hergestellten Metallkeramiken unterzieht man den gleichen Versuchen wie bei Beispiel 1 mit der Ausnahme, daß man beim kontinuierlichen Schneidversuch unter hoher Geschwindigkeit bei einer Schneidgeschwindigkeit von 210 m/min und beim intermittierenden Schneidversuch unter einem Vorschub von 0,45 mm/U arbeitet. Die dabei erhaltenen Versuche gehen aus der später folgenden Tabelle VIII B hervor.
Zu Vergleichszwecken unterzieht man die in der Tabelle III angegebenen herkömmlichen Schneidplättchen 1 und 2 den oben beschriebenen Versuchen und die dabei erhaltenen Ergebnisse gehen ebenfalls aus Tabelle VIII B hervor.
Die Tabelle VIII B zeigt, daß alle erfindungsgemäßen Metallkeramiken über eine .ausgezeichnete Härte und Zähigkeit verfugen und bei beiden Schneidversuchen eine hervorragende Verschleißfestigkeit und Schlagfestigkeit aufweisen. Die Vergleichs-Metallkeramik 6, die weder Aluminiumoxid noch Yttriumoxid enthält, weist dagegen eine schlechtere Zähigkeit und Oxidationsbeständigkeit auf. Infolge des durch die Oxidation bedingten raschen Flankenverschleißes und der raschen Kraterbildung läßt sich mit dieser Vergleichs-Metallkeramik 6 beim kontinuierlichen Schneidversuch unter hoher Geschwindigkeit das Werkstück daher nicht innerhalb von 5 min schneiden, während beim intermittierenden Schneidversuch infolge der ungenügenden Zähigkeit ein starkes Ausbrechen an den Kanten auftritt. Bei der Vergleichs-Metallkeramik 7, die (Ti, W) CN in einer größeren Menge als erfindungsgemäß vorgeschrieben enthält, kommt es beim Großteil der daraus hergestellten Schneidplättchen beim intermittierenden Schneidversuch infolge der schlechteren Zähigkeit und Schlagfestigkeit zu einem starken Ausbrechen, obwohl diese Schneidplättchen sonst über eine ausgezeichnete Verschleißfestigkeit verfügen. Die herkömm-
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-AS.
lichen Schneidplättchen 1 und 2 weisen im übrigen sowohl eine schlechtere Verschleißfestigkeit als auch eine schlechtere Zähigkeit auf.
BEISPIEL 5
Das in Beispiel 4 verwendete pulverförmige Yttriumoxid (Y0O3) wird zusätzlich zu den in Beispiel 2 verwendeten Pulvern hergestellt, wobei die in der später folgenden Tabelle IX A angegebenen Mischungen zubereitet werden. Diese Pulver werden wie in Beispiel 1 beschrieben vermischt und zu Formkörpern verpreßt, die man dann in der aus Tabelle IX A hervorgehenden Atmosphäre bei einer Temperatur von 2000° C während zwei Stunden sintert, wodurch die erfindungsgemäßen Metallkeramiken 31 bis 41 gebildet werden. Diese Metallkeramiken 31 bis 41 sind praktisch genauso zusammengesetzt wie ihre jeweiligen Mischungen.
Die so erhaltenen erfindungsgemäßen Metallkeramiken 31 bis 41 und das in Beispiel 2 verwendete herkömmliche Schneidplättchen 3 unterzieht man den gleichen Schneidversuchen wie beim Beispiel 2 unter Anwendung der gleichen Bedingungen, mit der Ausnahme, daß beim kontinuierlichen Schneidversuch unter einem höheren Vorschub pro Umdrehung gearbeitet wird und der intermittierende Schneidversuch unter einer Schneidgeschwindigkeit von 110 m/min durchgeführt wird. Die bei diesen Versuchen erhaltenen Ergebnisse gehen aus der später folgenden Tabelle IX B hervor.
Die Tabelle IX B zeigt» daß die erfindungsgemäßen Metallkeramiken 31 bis 41 über eine ausgezeichnete Härte und Zähigkeit verfügen und ein hervorragendes Schneidverhalten sowohl beim kontinuierlichen Schneidversuch als auch beim intermittierenden Schneidversuch aufweisen. Mit dem herkömmlichen Schneidplättchen 3 läßt sich das Werkstück beim kontinuierlichen Schneidversuch infolge einer schlechteren Beständigkeit gegenüber einer plastischen Verformung nicht innerhalb von 2,5 min schneiden, obwohl dieses her-
kömmliche Schneidplättchen in seiner Zähigkeit und Schlagfestigkeit mit den erfindungsgemäßen Metallkeramiken vergleichbar ist.
BEISPIEL 6
Das in Beispiel 4 beschriebene pulverförmige Yttriumoxid (Y0O3) wird zusätzlich zu den in Beispiel 3 beschriebenen Pulvern hergestellt, und diese Pulver werden in gleicher Weise und unter den gleichen Bedingungen wie bei Beispiel 3 zu den aus der später folgenden Tabelle X A hervorgehenden Mischungen verarbeitet, wodurch die erfindungsgemäßen Metallkeramiken 42 bis 50 und die Vergleichs-Metallkeramiken 8 bis 10 gebildet werden, die alle über die praktisch gleiche Zusammensetzung wie ihre jeweiligen Mischungen verfügen.
Die erfindungsgemäßen Metallkeramiken 42 bis 50, die Vergleichs-Metallkeramiken 8 bis 10 und das herkömmliche Schneidplättchen 4 gemäß Beispiel 3 unterzieht man den gleichen Versuchen wie bei Beispiel 3 unter Anwendung der gleichen Bedingungen, mit der Ausnahme, daß der kontinuierliche Schneidversuch unter einem starken Vorschub pro Umdrehung bei einer Schneidgeschwindigkeit von 70 m/min durchgeführt wird, und daß beim intermittierenden Schneidversuch unter einer Schneidgeschwindigkeit von 90 m/min gearbeitet wird. Die bei diesen Versuchen erhaltenen Ergebnisse gehen aus der später folgenden Tabelle X B hervor.
Diese Tabelle X B zeigt, daß die erfindungsgemäßen Metallkeramiken 42 bis 50 über eine ausgezeichnete Härte und Zähigkeit verfügen und sowohl beim kontinuierlichen Schneidversuch als auch beim intermittierenden Schneidversuch ein hervorragendes Schneidverhalten zeigen. Weiter ist den Versuchsergebnissen für die Metallkeramiken 47 bis 50 zu entnehmen, die nicht mehr als etwa 1 Gewichtsprozent Verunreinigungen, wie Mo, Ni, Co oder Re enthalten, daß sich diese Verunreinigungen nur geringfügig auf die Eigenschaften dieser Metallkeramiken auswirken. Die Vergleichs-Metal1-
/Π.
keramik 8, die AIpO3 und Y0O3 *n Mengen enthält, die über den erfindungsgemäß vorgeschriebenen Mengen liegen, weist dagegen keine Zähigkeit auf und zeigt ein schlechtes Schneidverhalten. Die Vergleichs-Metallkeramik 9, die den Bestandteil (Ti, W) CN in einer Menge enthält, die unterhalb der erfindungsgemäß vorgeschriebenen Menge liegt, und die Vergleichs-Metallkeramik 10, die als Verunreinigung mehr als etwa 1 Gewichtsprozent Ni enthält, verfügen ebenfalls über praktisch keine Zähigkeit und zeigen ein schlechtes Schneidverhalten. Mit dem herkömmlichen Schneidplättchen 4 läßt sich infolge seiner schlechteren Beständigkeit gegenüber einer plastischen Verformung das Werkstück beim kontinuierlichen Schneidversuch nicht innerhalb von 0,4 min schneiden, obwohl dieses herkömmliche Schneidplättchen über eine genauso ausgezeichnete Zähigkeit und Schlagfestigkeit verfügt wie die erfindungsgemäßen Metallkeramiken 42 bis 50.
BEISPIEL 7
Durch Verarbeitung der erfindungsgemäßen Metallkeramiken 7, 9, 19, 32, 34 und 44 zur Standardform SNG 433 werden Schneidplättchen für Schneidwerkzeuge hergestellt, die man durch herkömmliche chemische Aufdampfung mit solchen Oberflächenschichten versieht, daß sich eine oder mehrere Oberflächenschichten ergeben und die beschichteten Schneidplättchen 1 bis 18 gebildet werden. Die Zusammensetzungen und mittleren Dicken der Oberflächenschichten gehen aus der später folgenden Tabelle XI A hervor.
Diese Schneidplättchen unterzieht man dann Schneidversuchen unter Anwendung der in Beispiel 1 beschriebenen Bedingungen. Die hierbei erhaltenen Ergebnisse gehen aus der später folgenden Tabelle XI B hervor. Sie zeigen, daß alle unter Verwendung der erfindungsgemäßen Metallkeramiken hergestellten Schneidplättchen bei beiden Schneidversuchen über eine ausgezeichnete Verschleißfestigkeit verfügen.
- ir
BEISPIEL 8
Durch Verarbeitung der erfindungsgemäßen Metallkeramiken 14 und 39 zur Standardform SN6 433 werden Schneidplättchen für Schneidwerkzeuge hergestellt, die man durch herkömmliche physikalische Aufdampfung mit solchen Oberflächenschichten versieht, daß sich eine oder mehrere Oberflächenschichten ergeben und die beschichteten Schneidplättchen 19 bis 28 gebildet werden. Die Zusammensetzungen und mittleren Dicken der Oberflächenschichten gehen aus der später folgenden Tabelle XII hervor. Diese Schneidplättchen unterzieht man dann Schneidversuchen unter Anwendung der in Beispiel 2 beschriebenen Bedingungen. Die hierbei erhaltenen Ergebnisse gehen aus Tabelle XII hervor. Ihnen ist zu entnehmen, daß die unter Verwendung erfindungsgemäßer Metallkeramiken hergestellten Schneidplättchen 19 bis 28 bei beiden Schneidversuchen über eine hervorragende Verschleißfestigkeit verfügen.
-17-
TABELLE III
Zusammensetzung der
Mischungen in Ge
wichtsprozent		 Härte TBF - Kontinuierlicher Hoch-
geschwindigkeits-
Schneidversuch		 Tiefe der
Krater
bildung
(pm)		 30 Intermittierender
Schneidversuch		 S ) * > » J
t · ί i
(Ti,W) Al2O3 W (Rock
well
A) 		(N/mm2) Breite des
Flankenver
schleißes
(mm)		 80 150 Anzahl an weitgehend
ausgebrochenen Schneid
plättchen pro Anzahl an
untersuchten Schneidpi.		 * θ » »
9
B
MH
Erfindungs- 1 40,0 0,5 59,5 91,5 853 0,16 50 4/10 » * a o
■ >
gemäße 2 40,0 1,0 59,0 91,5 931 - 0,15 35 2/10 ■ » *
*
Metall- 3 40,5 3,0 56,5 91,3 1039 0,15 30 80 1/10 Ψ 9 J
S 4 >
keramiken 4 41,0 5,0 54,0 91,0 1078 0,17 25 0/10 \ς * * i
* · > J
5 48,0 3,0 49,0 91,7 843 0,13 Innerhalb von 7 Minuten
weitgehend verschlissen 		3/10 I
Vergleichs- 1
Metallkera 		40,0 -* 60,0 90,0 510 0,11 9/10 2 OO
miken 2 54,5* 5,0 40,5 91,6 608 0,52 9/10 OO
CO
OO
Herkömm- 1 Legierung aus ze 9/10
liehe mentiertem Wolfram
Schneid carbid (PIO) 0,40
pi ätt- 2 TiC, 10 Gew.-% Mo 10/10
chen und 15 Gew.-% Ni
*Nicht erfindungsgemäß
—A.
CO
OO
TABELLE IV
Kontinuierlicher
Hochgeschwindig-
keits-Schneidver-
such		 200 Intermittierender
Schneidversuch		 120
Werkstück AISI 4130 0,3 AISI 4130 0,4
Brinell-Härte 2 Brinell-Härte 3
HB:240 10 HB:270 3
Schneidgeschwindigkeit (m/min)
Vorschub (mm/U)
Schneidtiefe (mm)
Schneidzeit (min)
TABELLE V A
Zusammensetzung der Mischungen in Gewichtsprozent
<Ti
Erfindungsgemäße
Metallkeramiken
Herkömmliches
Schneidplätt
chen
10
11
12
13
14
15
16
0,75 N
0,2
35,0
17,5 30,0
15,0
(Ti0,7WQ,3
(Ti0,8 W0,2 <C0.6N0,4>
Al2O3
Atmosphäre beim Sintern
30,0
15,0 27,5
35,0
17,5
30,0
30,0 15,0
27,5 15,0
5,0
5,0
5,0
3,0
5,0
5,0
4,5
4,5
4,5
3,0
4,5
60,5
65,0
60,0
67,0
62,5
62,5
65,5
68,0
65,5
69,5
65,5
Stickstoff Stickstoff Stickstoff Stickstoff Vakuum von Vakuum von Argon von Argon von Argon von Argon von Vakuum von
v.400
v.
v.665
v.
0,01
0,01
530
530
530
530
0,01
mbar mbar mbar mbar mbar mbar mbar mbar mbar mbar mbar
Legierung aus zementiertem Wolframcarbid P
I Ö 9
a
' GO GO
■ 4^ CD CO ■-J GO
TABELLE V B
Erfindungs 6 Härte TBF
gemäße 7 (Rock
Metall 8 well (N/m
keramiken 9 A)
10 90,1 . 1157
11 90,0 1176
12 90,0 1186
13 89,8 1147
14 90,0 1157
to I 15 90,0 1176
5 16 90,0 1196
3 89,9 1196
Q 89,7 1225
Γ" 89,7 1127
89,9 1137
Herkömmliches Schneid plättchen
Kontinuierlicher Hochgeschwindig- Intermittierender Schneidkeits-Schneidversuch versuch
Breite des Flanken- Tiefe der
Verschleißes Kraterbildung
(mm) (pm)
0,16 0,14 0,14 0,18 0,17 0,14 0,18 0,17 0,16 0,19 0,18
Anzahl an weitgehend ausgebrochenen Schneidplättchen pro Anzahl an untersuchten Schneidplättchen
40 35 40 30 35 35 45 45 45 40 45
Plastische Verformung innerhalb von 3 Minuten
2/10 1/10 0/10 2/10 2/10 1/10 1/10 1/10 0/10 2/10 2/10
3/10
-F-CT OC
ro
TABELLE VI
Kontinuierlicher
Hochgeschwindig-
keits-Schneidver-
such 2 		Intermittierender
Schneidversuch 2
Werkstück AISI 4130 AISI 4130
Brinell-Härte Brinell-Härte
Hß:260 Hß:270
Schneidgeschwindigkeit (m/min) 100 100
Vorschub (mm/U) 0,8 0,45
Schneidtiefe (mm) 4 3
Schneidzeit (min) 10 3
TABELLE VII A
Zusammensetzung der Mischungen in Gewichtsprozent
17 (Tl0,8W0,2) Al2O3 W Verunreinigung in °
18 (C0,7N0,3>
Erfindungsge 19 30,0 5,0 65,0 2000
mäße Metall 20 25,0 5,0 70,0 - 2000
keramiken 21 20,0 7,0 73,0 _ 2000
22 15,0- 7,0 78,0 _ 2200
23 10,0 . 9,0 81,0 — 2200
24 25,0 5,0 69,0 Mo: 1,0 2000
25 25,0 5,0 69,2 Ni: 0,8 2000
25,0 5,0 69,3 Co: 0,7 2000
25,0 5,0 69,5 Re: 0,5 2000
Temerpatur beim Sintern
Vergleichs- 3
Metall- 4
keramiken 5
10,0
8,5*
25,0
11,0* 5,0 5,0
Ni: 2,5*
2200
2200
1800
Herkömmliches
Schneidplättchen
Legierung aus zementiertem Wolframcarbid (P40)
*nicht erfindungsgemäß
CO OO --J CO
TABELLE VII B
Erfindungsgemäße
Metallkeramiken
17
18
19
20
21
22
23
24
25
Herkömmliches
Schneidplättchen
Härte (Rockwell A)'
TBF
[H/m') Kontinuierlicher Hochgeschwindigkeits-Schneidversuch
Intermittierender Schneidversuch
89,0 88,8 88,6 88,4 87,9 88,5 88,3 88,3 88,6
Vergleichs- 3 87,7 Metall- 4 87,0 Keramiken 5 87,2 Breite des Flanken- Tiefe der
Verschleißes Kraterbildung
(mm) (um)
Anzahl an weitgehend ausgebrochenen Schneidplättchen pro Anzahl an untersuchten Schneidplättchen
1176 1186 1196 1196 1088 1078 1127 1108 1176 0,15
0,16
0,18
0,20
0,26
0,19
0,20
0,20
0,18
30
35
35
40
45
45
50
50
40
1/10 1/10 1/10 2/10 3/10 3/10 2/10 2/10 1/10
Plastische Verformung innerhalb von 2 min 9/10 Plastische Verformung innerhalb v.1,5 min 9/10 Plastische Verformung innerhalb v.0,9 min 9/10
Plastische Verformung innerhalb v.0,5 min 2/10
O)
TABELLE VIII A
Zusammensetzung der Mischungen in Gewichtsprozent
(Ti, W) CN
Al2O3
Erfindungsgemäße 26 40,0 0,25
Metallkeramiken 27 40,0 0,5
28 40,5 2.0
29 41,0 3,0
30 48,0 2,0
0,25 59,5
0,5 59,0
1.0 56,5
2,0 54,0
1.5 48,5
Vergleichs-Metall·
keramiken
6
7
40,0 54,5*
_* 3,0
60,0
40,5
Herkömmliche
Schneidplättchen
1 Legierung aus zementiertem Wolframcarbid (P 10)
2 TiC, 10 6ew.-% Mo und 15 Gew.-% Ni
* nicht erfindungsgemäß
TABELLE VIII B
Härte (Rockwell A)
TBF
(N/mm2) Kontinuierlicher Hochgeschwindig- Intermittierender Schneidkeits-Schneidversuch versuch
Breite des Flanken- Tiefe der
Verschleißes Kraterbildung
(mm) (um)
Anzahl an weitgehend ausgebrochenen Schneidplättchen pro Anzahl an untersuchten Schneidplättchen
Erfindungsgemäße
Metallkeramiken
26 27 28 29 30
91,4 91,3 91,1 90,9 91,6
902
1069
1108
0,17
0,16
0,17
0,19
0,13
0
0
40
3
3/10 2/10 1/10 0/10 3/10
Vergleichs-
Metall-
keramiken
6 7
90,0 91,5
weitgehend ausgebrochen innerhalb von 5 Minuten
0,12
9/10 9/10
Herkömmliche
Schneidplättchen
1 2 0,55
0,45
155
85
9/10 10/10
CO GO ■Ρ-CO CXD
It.
TABELLE VIII C
Kontinuierlicher
Hochgeschwindig-
keits-Schneidver-
such 3 		Intermittierender
Schneidversuch 3
Werkstück AISI 4130 AISI 4130
Brinell-Härte Brinell-Härte
HB:260 Hß:270
Schneidgeschwindigkeit (m/min) 60 80
Vorschub (mm/U) 0,7 0,5
Schneidtiefe (mm) 10 3
Schneidzeit (min) 10 3
-27-
TABELLE IX A
31
32
33
34		 <Ti0,75W0,
(C0,8N0,2		 Zusammensetzung der Mischungen 35,0 in Gewichtsprozent (P 30) Al2O3 Y2°3 W Atmosphäre
- beim Sintern		 I
I I
JJ >
ι I » '
35
36		 35,0 25*. ' (Ti0,85W0,15)* (Ti0,7 W0,3
) ^C0,7N0,3^ ^C0,7N0,3^		 17,5 )' /Ti U ^-
J \ί)ΆΓ)? '
iC0.6N0.V>		 2,5
2,5
2,5
1,5		 2,5
2,5
2,5
1,5		 60,0
65,0
60,0
67,0		 Stickstoff von
400 mbar
530 mbar
665 mbar
800 mbar		 » » * »
9
a »
* Λ ·
* * »
* »A
9 S »
* * *
Erfindungs
gemäße
Metall
keramiken		 37
38
39
40		 17.5 30,0 30,0 30,0 2,5
2,5		 2,5
2,5		 62,5
62.5		 Vakuum von
0,01 mbar
" 0.01 mbar		 «Β *
Λ *
» 1
»4 * 1
41 30.0 15,0 - 15,0 -» ro N ro
cn cn cn cn 		2,0
2,0
2,0
1,0		 65,5
68,0
65,5
69,5		 Argon von
530 mbar
530 mbar
11 530 mbar
530 mbar		 GO
GO
3 15,0 27,5 Wolframcarbid 27.5 2,5 2,0 65,5 Vakuum von
0,01 mbar
Legierung - 15,0 -
Herkömm
liches
Schneid
pi ättch.		 aus zementiertem
ro OD
cn oo
GO
TABELLE IX B
31 Härte TBF Kontinuierlicher Hochgeschwindig-
keits-Schneidversuch		 Tiefe der
Kraterbildung
(um)		 Intermittierender Schneid
versuch
32 (Rock
well
A)		 (N/mm2) Breite des Flanken
verschleißes
(mm)		 45 Anzahl an weitgehend ausge
brochenen Schneidplättchen
pro Anzahl an untersuchten
Schneidplättchen
Erfindungs 33 90,0 1176 0,17 40 2/10
gemäße 34 89,8 1196 0,15 45 1/10
Metall 35 89,9 1196 0,15 35 0/10
keramiken 36 89,7 1167 0,19 40 2/10 '
37 90,0 1176 0,18 40 2/10 Sj;
38 90,0 1196 0,15 50 1/10
39 89,9 .1216 0,19 50 1/10 5s?:
40 89,8 1216 0,18 50 1/10
41 89,6 1226 0,18 50 0/10 ;
89,6 1147 0,20 50 2/10 I
3 89,8 1157 0,19 2/10
Herkömmliches Plastische Verformung innerhalb
von 2,5 min
Schneid
plättchen		 3/10
ro
CO GO
CO OO
CO
42 TABELLE X A Al2O3 Y2°3 W Gewichtsprozent Temperatur beim I » ft
► 4 *
Q *
43 Verunreinigung Sintern in ° C «v^ * · * *
44 Zusammensetzung der Mischungen in 2,5 2,5 65,0 I 9 t
******
45 (Ti0 8w0 2)· 3,0 2,5 69,5 - 2000
Erfindungsgemäße 46 tC0>0.3> 4,0 3,0 73,0 - 2000
Metallkeramiken 47 30,0 4,5 3,5 77,0 - 2000
48 25,0 5,0 4,5 80,5 - 2200 I * *
49 20,0 2,5 2,5 69,0 - 2200 * *
*
50 15,0 2,5 2,5 69,2 Mo: 1,0 2000 » j> a
* * #
* · 9
I Bt
8 10,0 2,5 2,5 69,3 Ni: 0,8 2000 * * 1)
9 25,0 2,5 2,5 69,5 Co: 0,7 2000
10 25,0 6,0* 5,5* 78,5 Re: 0,5 2000 3346873
4 25,0 2,5 2,5 86,5 - 2200
Vergleichs-Metall 25,0 2,5 2,5 67,5 - 2200
keramiken * nicht erfindungsgemäß 10,0 aus zementiertem Ni: 2,5* 1800
-30- 8,5* Wolframcarbid (P 40)
Herkömmliches
Schneidplätt 		25,0
chen Legierung
TABELLE X B
42 Härte TBF Kontinuierlicher Hochgeschwindig- Intermittierender Schneid
43 (Rock- keits-Schneidversuch versuch
44 WA 1 1 (N/mm*) Breite des Flanken- Tiefe der Anzahl an weitgehend ausge
45 WcI l Verschleißes Kraterbildung brochenen Schneidplättchen
46 A) 1196 pro Anzahl an untersuchten
47 88,8 1206 (mm) (Mm) Schneidplättchen
Erfindungs 48 88,6 1216 0,17 35 1/10
gemäße 49 88,5 1216 0,18 40 1/10
Metall 50 88,2 1108 0,19 40 1/10
keramiken 8 - 87,7 1088 0,22 35 2/10
88,3 1147 0,28 50 3/10 ^.
9 88,1 1127 0,21 50 3/10 · i
88,1 1196 0,22 55 2/10 ^Jl
10 88,4 578 0,22 55 2/10
87,5 0,20 45 1/10
Vergleichs- 539 Plastische Verformung innerhalb 9/10 j
Mp+al 1- 4 86,9 von 1,8 Minuten
!IC Uu Al 637 Plastische Verformung innerhalb 9/10
Keramiken 87,0 von 1,4 Minuten
Plastische Verformung innerhalb 10/10
- von 0,8 Minuten
Herkömmliches -
Schneidplätt Plastische Verformung innerhalb
von 0,4 Minuten		 2/10
CO
chen CO
'. f^.
CH) OO
TABELLE XI
Beschichtete Zusammensetzung der Träger Oberflächenschicht
Schneid- in Gewichtsprozent ——
plättchen Zusammensetzung MC
Kontinuierlicher Hochgeschwin- Intermittierender digkeits-Schneidversuch Schneidversuch
Breite des Flan- Tiefe der Anzahl an weitgehend kenverschleißes Kraterbildung ausgebrochenen Schneid plättchen pro Anzahl an untersuchten (mm) (um) Schneidplättchen
(Ti0»85W0,15)(C0,7NO,3>
30,0
AI2O3: 5,0
W: 65,0
TiC0.7N0,3
*2 0,08
0: Al2O3 2 ü: TiC0,5N0,5 4 0,10
0: Al2O3 1
M: TiC0,5°0,5 1 U: TiC0)8N0>2 4 0,09
20
10
15
2/10
3/10
2/10
{Ti0,8W0,2)(C0,6N0,4):
30,0
Al2O3: 3,0
W: 67,0
TiN
0,13
30
1/10
* siehe Seite 31a
CD CX)
-/Ta -}t
*1: Der Träger des Schneidplättchens No. 3 enthält 30,0 Gew.-% (Ti0,85W0,15)(C0,7N0,3)> 5'° Gew--% A12°3 und 65»° Gewt-% W, und seine Oberflächenschicht besteht aus einer Oberschicht(O) aus Al2O3 mit einer Dicke von 1 μιη, einer Mittelschicht (M) aus TiC0 50q 5mit einer Dicke von 1 um und einer Unterschicht (U) aus TiC0 qNq 2 mit einer Dicke von 4 pm.
*2: 0,7 und 0,3 = Atomverhältnisse von C und N *3: MD = mittlere Dicke
*4: Der Träger des Schneidplättchens No. 23 enthält eine Oberflächenschicht aus einer Unterschicht aus TiN, einer ersten Mittelschicht aus TiC, einer zweiten Mittelschicht aus TiN und einer Oberschicht aus TiC, die in der angegebenen Weise jeweils übereinander angeordnet sind.
-32-
TABELLE XI - Fortsetzung
Beschichtete Zusammensetzung der Träger Oberflächenschicht Kontinuierlicher Hochgeschwin- Intermittierender
Schneid- in Gewichtsprozent — ^- digkeits-Schneidversuch Schneidversuch
plättchen Zusammensetzung MD*
Breite des Flan- Tiefe der Anzahl an weitgehend kenverschleißes Kraterbildung ausgebrochenen Schneid plättchen pro Anzahl an untersuchten (mm) (μκι) Schneidplättchen
(Ti0,8W0,2>(C0,6N0,4>: 30'00: Ai00,7N0,3 2
U: HfN 4
Al2O3:
W :
3,0
67,0
(TiO,8W0,2)iC0,7N0,3):
Al2O3:
W :
7,0
73,0
0: ZrC 2 M: Al2O3 2
U: TiC0,6N0,4 3
0: TiC0,2N0,8°0,02 U: Al2O3
0: HfC 1 M: Al2O3 2
U: TiC0,7N0,3 4
0: ZrCn 6N0 4 2
20
15
10
10
25
3/10,
3/10
3/10
2/10
3/10
CO GO 4>> CO CX)
TABELLE XI - Fortsetzung
Beschichtete Zusammensetzung der Träger Oberflächenschicht Kontinuierlicher Hochgeschwin- Intermittierender
Schneid- in Gewichtsprozent T digkeits-Schneidversuch Schneidversuch
plättchen Zusammensetzung MD*"
Breite des Flan- Tiefe der Anzahl an weitgehend kenverschleißes Kraterbildung ausgebrochenen Schneidplättchen pro Anzahl an untersuchten (um) (mm) (um) Schneidplättchen
10 TiC0 5NQ 4 6 0,08 25 1/10
11 (Ti0,85W0,15HC0,7N0,3> 0: A12°3 2 °'10 15 2/1°
: 30,0 U: TiC0 6NQ . 4
: 2,5 u'° '
12 Y2O3 : 2,5 0:
W : 65 M:
0,09 20 2/10
U: TiC0,7N0,3
13 (^ο/ο,ζ^ο,Λ^ TiN 7 °·14 30
: 30,0 Al2O3 : 1,5
14 Yo0Q : 1,5 0: AlOn ,Nn - 2 0,10 20 3/10
c. ö U,0 U ,4
: 67 U: HfC^N^ 4
15 0: TiC 3
M: Al2O3 2 0,09 20 2/10
U: TiC0,6N0,4 2
TABELLE XI - Fortsetzung
Beschichtete Zusammensetzung der Träger Oberflächenschicht
Schneid- in Gewichtsprozent — ■.
plättchen
Zusammensetzung MD*
Kontinuierlicher Hochgeschwin- Intermittierender
digkeits-Schneidversuch Schneidversuch
Breite des Flan- Tiefe der Anzahl an weitgehend
kenverschleißes Kraterbildung ausgebrochenen Schneidplättchen pro Anzahl
an untersuchten
(mm) (um) Schneidplättchen
20,0
Al2O3 : 4,0
Y2O3 :
W :		 3,0
73,0
TiC0,7N0,3
O: TiN 1 M: Al2O3 2 U: TiCOi7N0t3 4
Q: ZrCQ ,-N0 5 2 U: Τ<6<4 5 25
0,12
15
1/10
0,10
30
3/10
CO GO -P--CD OO
TABELLE XII
Beschichtete Zusammensetzung der Träger Oberflächenschicht
Schneid- in Gewichtsprozent τ
plättchen Zusammensetzung MD*
Kontinuierlicher Hochgeschwin- Intermittierender
digkeits-Schneidversuch Schneidversuch
Breite des Flan- Tiefe der Anzahl an weitgehend
kenverschleißes Kraterbildung ausgebrochenen Schneid
plättchen pro Anzahl
an untersuchten
(mm) (um) Schneidplättchen
Al2O3 W
: 30,0
4.5 65,5
TiN
0: TiC 1
M: TiN 1
M: TiC 1
U: TiN 2
0,13
0,09
20
20
0/10
TiC 3 0 .10 30 2/10
TiC0,5N0,5 3 0 ,11 25 1/10
0: TiC
U: TiN		 1
2		 0 .10 25 1/10
1/10
* siehe Seite 31a
CO CJI
CO GO J>· CD CO
TABELLE XI I - Fortsetzung
Beschichtete Zusammensetzung der Träger Oberflächenschicht Kontinuierlicher Hochgeschwin- Intermittierender
Schneid- in Gewichtsprozent * digkeits-Schneidversuch Schneidversuch
plättchen Zusammensetzung MD*
Breite des Flan- Tiefe der Anzahl an weitgehend kenverschleißes Kraterbildung ausgebrochenen Schneidplättchen pro Anzahl an untersuchten (um) (mm) (um) Schneidplättchen
0: TiN 1
M: TiC 1
U: TiN CVl
24 (Ti0,7W0,3)(C0,7N0,3) TiN 4 °'13 ' 20
: 30,0 :
25 Al2O3 : 2,5
Y2O3 : 2,0
26 W : 65,5
27
0,11 20 0/10
TiC 3 0,11 30 2/10
TiC0,4N0,6 4 . 0,10 25 1/10
0·: TiC
U: TiN		 CVl CVI 0,10 30 1/10
CJ) OO

Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE
    Metallkeramik für Schneidwerkzeuge mit einem Gehalt an Wolfram und einem Carbonitrid von Titan und Wolfram, dadurch gekennzeichnet, daß sie im wesentlichen etwa 10 bis etwa 50 Gewichtsprozent des Carbonitrids, etwa 0,5 bis etwa 10 Gewichtsprozent Aluminiumoxid und Wolfram als Bindemittel enthält.
    Metallkeramik nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie etwa 25 bis 45 Gewichtsprozent des Carbonitrids und etwa 3 bis 7 Gewichtsprozent Aluminiumoxid enthält.
    Metallkeramik nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie etwa 0,25 bis 5 Gewichtsprozent Aluminiumoxid und zusätzlich etwa 0,25 bis etwa 5 Gewichtsprozent Yttriumoxid enthält.
    Metallkeramik nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie etwa 25 bis etwa 45 Gewichtsprozent des Carbonitrids, etwa 2 bis etwa 3,5 Gewichtsprozent Aluminiumoxid und etwa 1,5 bis etwa 3 Gewichtsprozent Yttriumoxid enthält.
    Schneidplättchen aus einer Metallkeramik nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4 für Schneidwerkzeuge, dadurch gekennzeichnet, daß es wenigstens eine Oberflächenschicht aufweist, die jeweils zusammengesetzt ist aus einem
    Oxid und Oxynitrid von Aluminium, einem Carbid, Nitrid, Carbonitrid und Oxycarbonitrid von Titan, einem Carbid, Nitrid, Carbonitrid und Oxycarbonitrid von Zirconium und/ oder einem Carbid, Nitrid, Carbonitrid und Oxycarbonitrid von Hafnium.
    6. Schneidplättchen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenschicht eine Dicke im Bereich von etwa 0,5 bis etwa 20 μπι hat.
    BAD ORIGINAL
DE19833346873 1982-12-24 1983-12-23 Metallkeramik fuer schneidwerkzeuge und daraus hergestellte schneidplaettchen Granted DE3346873A1 (de)

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