DE3786869T2

DE3786869T2 - Oberflächenbeschichteter gesinterter Hartmetallegierungswerkstoff auf Wolframkarbid-Basis für Schneidwerkzeugeinsätze.

Info

Publication number: DE3786869T2
Application number: DE87402183T
Authority: DE
Inventors: Yoshikazu Okada; Jun Sugawara; Sumiyoshi Takizawa
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1986-10-03
Filing date: 1987-09-30
Publication date: 1994-03-24
Anticipated expiration: 2007-10-01
Also published as: KR900002725B1; JPH0732961B2; EP0263747A1; EP0263747B1; DE3786869D1; KR880005407A; US4812370A; ES2043681T3; JPS6389666A

Description

Hintergrund der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf oberflächenbeschichtete gesinterte Hartmetallegierungswerkstoffe auf Wolframkarbid-Basis für Schneidwerkzeugeinsätze (im nachfolgenden als beschichtete Schneidwerkzeugwerkstoffe abgekürzt), deren Oberflächen mit einer harten Schicht beschichtet sind, und insbesondere auf Schneidwerkzeugwerkstoffe dieser Art, die aufgrund ihrer hervorragenden Verschleißfestigkeit und Zähigkeit nicht nur beim kontinuierlichen Schneiden von Stahl, sondern auch beim diskontinuierlichen Schneiden von Stahl eine äußerst hervorragende Schneidleistung haben.
Herkömmlicherweise wurden beschichtete Schneidwerkzeugwerkstoffe aus gesinterten harten Legierungen auf Wolframkarbid (WC)-Basis weitläufig verwendet. Beschichtete Schneidwerkzeugwerkstoffe dieser Art werden typischerweise hergestellt durch Vorbereiten von (Ti, W)C Pulver, TiC Pulver, NbC Pulver, TaCPulver, (Ti, Nb)C Pulver, WC Pulver und Co-Pulver usw. als Startpulver, die dann zu einer vorbestimmten Zusammensetzung vermengt werden, wobei das vermengte Pulver zu einer Mischung verknetet wird und das vermischte Pulver in eine grüne kompakte Masse komprimiert wird und diese grüne Masse über 1-2 Stunden in einer Vakuumatmosphäre unter einem Druck von 13,33 Pa oder weniger und bei einer Temperatur innerhalb eines Bereichs von 1300 bis 1500ºC gesintert wird.
Die daraus hervorgehenden Schneidwerkzeugwerkstoffe haben Substrate, die im wesentlichen bestehen aus 5-30 Gewichtsprozent (in der ganzen nachfolgenden Beschreibung bedeuten die Prozentangaben Gewichtsprozente) eines zusammengesetzten Metallkarbids als ein eine harte Dispersionsphase bildender Bestandteil, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus (Ti, W)C, (Ti, Nb, W)C, (Ti, Ta, W)C und (Ti, Nb, Ta, W)C; 4-10 Prozent Co als ein eine Bindephase bildender Bestandteil und im übrigen aus WC als ein weiterer Bestandteil, der die harte Dispersionsphase bildet sowie unvermeidliche Verunreinigungen. Jedes Substrat wird mittels einer herkömmlichen Beschichtungsmethode, wie z. B. einer chemischen oder einer physikalischen Dampfablagerungsmethode mit einer harten Beschichtungsschicht beschichtet, die aus einer inneren, im wesentlichen aus TiC bestehenden Schicht mit einer durchschnittlichen Schichtdicke von 2-8 um und einer äußeren Schicht zusammengesetzt ist, die aus einer Einzelschicht aus einer Verbindung oder einer Doppelschicht aus zwei Verbindungen besteht und aus der Gruppe bestehend aus TiCO, TiCNO und Al&sub2;O&sub3; ausgewählt ist und eine durchschnittliche Schichtdicke von 0,3-3 um aufweist.
Obwohl Schneidwerkzeuge, die aus den oben beschriebenen herkömmlichen beschichteten Schneidwerkzeugwerkstoffen gebildet sind, eine hervorragende Verschleißfestigkeit haben, wenn sie zum kontinuierlichen Schneiden von Stahl verwendet werden, ist es aufgrund der nicht ausreichenden Zähigkeit ihrer Substrate möglich, daß ihre Schneidränder absplittern, wenn sie zum diskontinuierlichen Schneiden von Stahl verwendet werden und somit haben die herkömmlichen Schneidwerkzeuge ziemlich kurze Lebensdauern.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist die Aufgabe der Erfindung, oberflächenbeschichtete Hartmetallegierungswerkstoffe auf Wolframkarbid-Basis für Schneidwerkzeugeinsätze bereitzustellen, die eine hervorragende Verschleißfestigkeit und Zähigkeit und somit eine hervorragende Schneidleistung sowohl beim kontinuierlichen Schneiden von Stahl als auch beim diskontinuierlichen Schneiden von Stahl aufweisen.
Die vorliegende Erfindung stellt einen oberflächenbeschichteten Hartmetallegierungswerkstoff auf Wolframkarbid-Basis für Schneidwerkzeugeinsätze bereit mit:
(1) einem Substrat, das aus einer gesinterten harten Legierung auf Wolframkarbid-Basis gebildet ist, mit einem Innenabschnitt, der im wesentlichen besteht aus:
- 5 bis 30 Gewichtsprozent eines zusammengesetzten metallischen Carbonitrids als eine Verbindung, die eine harte Dispersionsphase bildet, und aus der Gruppe bestehend aus (Ti, W)CN, (Ti, Nb, W)CN, (Ti, Ta, W)CN, und (Ti, Nb, Ta, W)CN ausgewählt ist;
- 4 bis 10 Gewichtsprozent von Co als ein eine Bindephase bildender Bestandteil; und
im übrigen aus WC als einem Bestandteil, der diese harte Dispersionsphase bildet sowie unvermeidliche Verunreinigungen;
wobei das Substrat einen Oberflächenabschnitt aufweist, der mit einer mit Co angereicherten Schicht mit einem Co-Anteil innerhalb eines Bereichs von 5 bis 30 Gewichtsprozent gebildet wird, der höher liegt als bei dem Innenabschnitt des Substrats, wobei die mit Co angereicherte Schicht im wesentlichen frei von dem zusammengesetzten metallischen Carbonitrid ist und eine durchschnittliche Dicke innerhalb eines Bereichs von 5 bis 30 um hat;
(2) eine harte Oberflächenschicht, die über der Oberfläche des Substrats aufgetragen ist und aufweist:
- eine innerste Schicht, die im wesentlichen aus Tic besteht und durch Beschichtung gebildet ist, wobei die innerste Schicht eine W-Komponente bzw. W- und Co-Komponenten enthält, die aus dem Substrat diffundiert sind und eine durchschnittliche Dicke innerhalb eines Bereichs von 0,5 bis 3 um haben;
- eine Diffusions-verhindernde Schicht, die durch eine Einzelschicht einer Verbindung, die aus der Gruppe bestehend aus TiCN und TiN ausgewählt ist, bzw. durch eine Doppelschicht dieser beiden Verbindungen TiCN und TiN gebildet ist, wobei die Diffusions-verhindernde Schicht die Diffusion der W-Komponente bzw. der W- und Co-Komponenten verhindert und eine durchschnittliche Dicke innerhalb eines Bereichs von 0,5 bis 3 um aufweist;
- eine innere Schicht, die im wesentlichen aus TiC besteht und eine durchschnittliche Dicke innerhalb eines Bereichs von 2 bis 5 um hat;
- eine äußere Schicht, die von einer Einzelschicht einer Verbindung, die aus der Gruppe bestehend aus TiCO, TiCNO ausgewählt wird bzw. einer Doppelschicht aus zwei Verbindungen, die aus derselben Gruppe ausgewählt werden, gebildet wird mit einer durchschnittlichen Dicke innerhalb eines Bereichs von 0,3 bis 3 um; wobei die innerste Schicht, die Diffusions-verhindernde Schicht, die innere Schicht und die äußere Schicht in der genannten Reihenfolge übereinander angeordnet sind.

Detaillierte Beschreibung

Unter den vorgenannten Umständen haben die Anmelder der vorliegenden Erfindung viele Untersuchungen durchgeführt, um die Zähigkeit der Substrate der herkömmlichen oberflächenbeschichteten Hartmetallegierungs-Schneidwerkzeuge zu verbessern. Als Ergebnis haben die Anmelder die folgenden Entdeckungen gemacht:
(a) Wenn (Ti, W)CN Pulver, TiC Pulver, TON Pulver, NbC Pulver, TaC Pulver, (Ta, Nb)C Pulver, WC Pulver und Co Pulver usw. als Startpulver vorbereitet werden, werden sie zu einer vorbestimmten Zusammensetzung vermengt, wobei die N enthaltenden Pulver im wesentlichen Mischpulver sind. Das vermengte Pulver wird zu einem Mischpulver geknetet, das Mischpulver wird zu einer grünen kompakten Masse komprimiert und die grüne Masse wird 1 bis 2 Stunden lang in einer Vakuumatmosphäre unter einem Druck von 13,33 Pa oder weniger und bei einer Temperatur innerhalb eines Bereichs von 1300 bis 1500ºC gesintert, wobei die resultierende Hartmetalllegierung auf WC-Basis einen Innenabschnitt hat, der im wesentlichen aus folgendem besteht:
5-30 Prozent eines zusammengesetzten metallischen Carbonitrids als ein Bestandteil, der eine harte Dispersionsphase bildet und ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus (Ti, W)CN, (Ti, Nb, W)CN, (Ti, Ta, W)CN und (Ti, Nb, Ta, W)CN;
4 bis 10 Prozent Co als ein eine Bindephase bildender Bestandteil; und
im übrigen aus WC als ein weiterer Bestandteil, der die harte Dispersionsphase bildet sowie unvermeidlichen Verunreinigungen, und ein Oberflächenabschnitt, der mit einer mit Co angereicherten Schicht einer vorbestimmten Tiefe von der Oberfläche gebildet ist, der im wesentlichen frei von dem oben genannten zusammengesetzten metallischen Carbonitrid ist und somit sein Co-Anteil um 5-30 Prozent höher liegt als bei dem Innenabschnitt und sein WC-Anteil im wesentlichen dem in dem Innenabschnitt entspricht. Die Bildung der mit Co angereicherten Schicht wurde durch die Bewegung des zusammengesetzten metallischen Carbonitrids nach innen während des Sinterns im Vakuum bewirkt.
Die Hartmetallegierung auf WC-Basis hat eine hervorragende Zähigkeit aufgrund der mit Co angereicherten Schicht, die über dem Oberflächenabschnitt der Legierung gebildet ist.
Wenn die Matrix der Hartlegierung auf WC-Basis mit einer harten Oberflächenschicht beschichtet ist, die aus einer inneren im wesentlichen aus TiC bestehenden Schicht und einer äußeren durch eine Einzelschicht einer aus der Gruppe bestehend aus TiCO, TiCNO und Al&sub2;O&sub3; ausgewählten Verbindung gebildete Schicht oder durch eine Doppelschicht von zwei Verbindungen, die aus derselben Gruppe ausgewählt ist, gebildet ist, hat das daraus resultierende beschichtete Schneidwerkzeug eine hervorragende Zähigkeit.
(b) Obwohl ein beschichteter Schneidwerkzeugwerkstoff, der aus der oben erwähnten Hartmetallegierung auf WC-Basis gebildet ist und die mit Co angereicherte Schicht über dem Oberflächenabschnitt als ihr Substrat aufweist, eine erhöhte Zähigkeit hat und somit eine hervorragende Schneidleistung bei diskontinuierlichem Schneiden von Stahl aufweist, diffundieren trotzdem eine W-Komponente oder W und Co-Komponenten von der mit Co angereicherten Schicht während der Bildung der TiC Schicht als innere Schicht in die TiC-Schicht, was eine verringerte allgemeine Verschleißfestigkeit der harten Oberflächenschicht mit sich bringt, wodurch die erwünschte Schneidleistung beim kontinuierlichen Schneiden von Stahl nicht erreicht werden kann.
(c) Wenn eine innerste Schicht, die im wesentlichen aus TiC besteht, auf die Oberfläche des Hartmetallegierungssubstrats auf WC-Basis aufgetragen wird, wobei die mit Co angereicherte Schicht über seinem Oberflächenabschnitt liegt, wird eine Einzelschicht einer Verbindung oder eine Doppelschicht von zwei Verbindungen, die aus der Gruppe bestehend aus TiCN und TiN ausgewählt sind, über die innerste Schicht aufgetragen und dann wird eine innere Schicht aus TiC über die Einzel- oder Doppelschicht aufgetragen, eine W-Komponente oder W- und Co-Komponenten von dem Oberflächenabschnitt des Substrats diffundieren in die innerste Schicht, jedoch können die W- Komponente oder W- und Co-Komponenten davon abgehalten werden, in die innere Schicht aus TiC zu diffundieren aufgrund der Einwirkung der TiCN Schicht und/oder TiN Schicht zwischen der innersten Schicht und der inneren Schicht. Dadurch ist die TiC Schicht als innere Schicht frei von der W-Komponente oder W/Co-Komponenten, wodurch die harte Oberflächenschicht eine ausgezeichnete Verschleißfestigkeit aufweisen wird.
Die vorliegende Erfindung basiert auf den oben beschriebenen Entdeckungen.
Der oberflächenbeschichtete gesinterte Hartmetallegierungswerkstoff auf WC-Basis für einen Schneidwerkzeugeinsatz gemäß der Erfindung hat die oben erwähnte Zusammensetzung und Struktur.
Bei den beschichteten Schneidwerkzeugwerkstoffen gemäß der Erfindung wurden die Zusammensetzung, Schichtdicke usw. aus den folgenden Gründen auf die oben angegebenen Bereiche beschränkt:

(a) Zusammengesetzter metallischer Carbonitrid-Anteil:

Zusammengesetztes, in dem Substrat enthaltenes metallisches Carbonitrid bewirkt eine Verbesserung der Hitzebeständigkeit des Substrats. Wenn jedoch der Carbonitrid-Anteil geringer ist als 5 Prozent, kann die erwünschte Hitzebeständigkeit nicht erreicht werden. Auf der anderen Seite wird die Zähigkeit reduziert, wenn der Carbonitrid-Anteil über 30 Prozent liegt. Dies ist der Grund, weshalb der Carbonitrid-Anteil auf einen Bereich von zwischen 5 bis 30 Prozent beschränkt wurde. Die besten Ergebnisse werden erzielt, wenn dieser Anteil innerhalb eines Bereichs von 5 bis 20 Prozent liegt.

(b) Co-Anteil:

Das in dem Substrat enthaltene Co bewirkt eine Steigerung der Zähigkeit des Substrats. Wenn der Co-Anteil jedoch weniger als 4 Prozent beträgt, kann die gewünschte Zähigkeit nicht erreicht werden, wohingegen, wenn er 10 Prozent übersteigt, das daraus resultierende Schneidwerkzeug leicht verformbar ist. Aus diesem Grund wurde der Co-Anteil auf einen Bereich von 4 bis 10 Prozent begrenzt. Die besten Ergebnisse erzielt man, wenn dieser Anteil innerhalb eines Bereichs von 5 bis 8 Prozent liegt.

(c) Tiefe der mit Co angereicherten Schicht:

Wenn die Tiefe der mit Co angereicherten Schicht, die den Oberflächenabschnitt des Substrats bildet, weniger als 5 Mikrometer von der Oberfläche entfernt ist, kann die gewünschte Zähigkeit nicht erreicht werden, wohingegen, wenn die Tiefe 30 um überschreitet, dies in einer verminderten Verschleißfestigkeit resultiert. Aus diesem Grund wurde die Tiefe der mit Co angereicherten Schicht auf einen Bereich von zwischen 5 und 30 um begrenzt. Die besten Ergebnisse erzielt man, wenn diese mittlere Dicke innerhalb eines Bereichs von 10 bis 20 um liegt.

(d) Mittlere Dicke der innersten Schicht:

Die innerste Schicht enthält W und Co, die von dem Oberflächenabschnitt des Substrats diffundiert sind und bewirkt eine Steigerung der Verbindungsstärke der harten Oberflächenschicht, mit der sie mit der Substratoberfläche verbunden ist. Wenn die durchschnittliche Dicke der innersten Schicht jedoch weniger als 0,5 um beträgt, kann die oben beschriebene Wirkung nicht zu einem gewünschten Grad stattfinden, wohingegen, wenn die durchschnittliche Dicke 3 um überschreitet, keine weitere Steigerung der Verbindungsstärke erhalten werden kann und im Gegensatz dazu legt die erhöhte Dicke der innersten Schicht eine Beschränkung auf die Dicke der inneren Schicht oder der äußeren Schicht auf. Aus diesem Grund wurde die durchschnittliche Dicke auf einen Bereich von 0,5 bis 3 um begrenzt. Die besten Ergebnisse erzielt man, wenn diese durchschnittliche Dicke innerhalb eines Bereichs von 0,7 bis 2 um liegt.

(e) Durchschnittliche Dicke der Diffusions-verhindernden Schicht:

Wenn die durchschnittliche Dicke der Diffusions-verhindernden Schicht kleiner als 0,5 um ist, kann der erwünschte Diffusions-verhindernde Effekt nicht erhalten werden, wohingegen, wenn die durchschnittliche Dicke 3 um überschreitet, dies in einer reduzierten Verschleißfestigkeit der harten Oberflächenschicht resultiert. Aus diesem Grund wurde die durchschnittliche Dicke auf einen Bereich zwischen 0,5 und 3 um begrenzt. Die besten Ergebnisse werden erzielt, wenn diese durchschnittliche Dicke innerhalb eines Bereichs von 1 bis 2,5 um liegt.

(f) Durchschnittliche Dicke der inneren Schicht und äußeren Schicht:

Wenn entweder die durchschnittliche Dicke der inneren Schicht weniger als 2 um beträgt oder die der äußeren Schicht weniger als 0,3 um beträgt, kann die erwünschte Verschleißfestigkeit nicht erhalten werden, wohingegen, wenn entweder die durchschnittliche Dicke der inneren Schicht 5 um überschreitet oder die der äußeren Schicht 3 um überschreitet, dies in einer verringerten Splitterfestigkeit der harten Oberflächenschicht resultiert. Aus diesem Grund wurde die durchschnittliche Dicke der inneren Schicht auf einen Bereich von 2 bis 5 um bzw. die der äußeren Schicht auf einen Bereich von 0,3 bis 3 um beschränkt. Die besten Ergebnisse werden erzielt, wenn diese durchschnittliche Dicke jeweils innerhalb von Bereichen von 3 bis 4,5 um für die innere Schicht und 0,5 bis 2,5 um für die äußere Schicht liegt.
Im folgenden werden nun Beispiele der beschichteten Schneidwerkzeugwerkstoffe gemäß der Erfindung im Detail beschrieben.

BEISPIEL

Die folgenden Startpulver wurden vorbereitet: Pulver aus (Ti0,71, W0,29) (C0,69, N0,31), Pulver aus TiC, Pulver aus TiN, Pulver aus NbC, Pulver aus TaC, und Pulver aus (Ta0,83, Nb0,17)C, von denen jedes eine mittlere Korngröße von 1 um, das Pulver aus WC eine mittlere Korngröße von 3,5 um und das Pulver aus Co eine mittlere Korngröße von 1,2 um hat. Diese Startpulver wurden zu den in Tabelle 1 gezeigten Zusammensetzungen vermengt. Die vermengten Pulver wurden jeweils in nassen Kugelmühlen über 72 Stunden hinweg zu einem vermischten Pulver geknetet, das gemischte Pulver wurde dann getrocknet und unter einem Druck von 108 Pa zu einer grünen kompakten Masse komprimiert, die eine Form gemäß SNMG 120408 ISO hat. Die grünen Hassen wurden 1,5 Stunden lang in einer Vakuumatmosphäre unter einem Druck von 0,1333 Pa bei einer Temperatur von 1420ºC gesintert. Somit wurden Substrate A-E der beschichteten Schneidwerkzeugwerkstoffe gemäß der Erfindung hergestellt, deren Innenabschnitte die in Tabelle 1 gezeigten chemischen Zusammensetzungen haben und die Oberflächenabschnitte darin gebildete, mit Co angereicherte Schichten aufweisen, wobei die mit Co angereicherten Schichten an den mittleren Schichtabschnitten die in Tabelle 1 gezeigten Co-Anteile und durchschnittliche Tiefen von den Oberflächen der Substrate haben und im wesentlichen frei von zusammengesetztem metallischem Carbonitrid sind.
Um vergleichbare Substrate von herkömmlichen beschichteten Schneidwerkzeugwerkstoffen zu erzeugen, wurden die folgenden Startpulver hergestellt: Pulver aus (Ti0,58, W0,42)C, Pulver aus TiC, Pulver aus NbC, Pulver aus TaC und Pulver aus (Ta0,83, Nb0,17)C, von denen jedes eine durchschnittliche Korngröße von 1 um, das Pulver aus WC eine mittlere Korngröße von 3,5 um und das Pulver aus Co eine mittlere Korngröße von 1,2 um hat.
Diese Pulver wurden zu den in Tabelle 1 gezeigten Zusammensetzungen vermengt und die vermengten Pulver wurden unter denselben Herstellungsbedingungen verarbeitet, wie die Substrate A-E gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei Substrate A'-E' von herkömmlichen beschichteten Schneidwerkzeugwerkstoffen vorbereitet wurden, deren Innenabschnitte die in Tabelle 1 gezeigten chemischen Zusammensetzungen haben, und die homogene Strukturen über den ganzen Oberflächenabschnitten und Innenabschnitten haben.
Danach wurden die so erhaltenen Oberflächen der jeweiligen Substrate durch die gewöhnliche chemische Dampfablagerungsmethode mit harten Oberflächenschichten beschichtet, die entsprechende chemische Zusammensetzungen und die in Tabelle 2 gezeigten durchschnittlichen Dicken haben, um hierdurch beschichtete Schneidwerkzeugwerkstoffe gemäß der Erfindung Nr. 1 bis 6, herkömmliche beschichtete Schneidwerkzeugwerkstoffe Nr. 1 bis 6 und vergleichbare beschichtete Schneidwerkzeugwerkstoffe Nr. 1 bis 3 herzustellen, die weder eine innerste Schicht noch eine Diffusions-verhindernde Schicht haben.
Dann wurden die oben erwähnten beschichteten Schneidwerkzeugwerkstoffe einem Test mit kontinuierlichem trockenem Schneiden von Stahl (im nachfolgenden als Schneidtest A bezeichnet) unter den folgenden Bedingungen unterzogen:
Werkstoff: Runde Stange gemäß SNCM 439 (Härte: HB 260)
Schneidgeschwindigkeit: 200 m pro Minute
Zuführgeschwindigkeit: 0,3 mm pro Umdrehung
Schneidtiefe: 1,5 mm
Schneidezeit: 15 Minuten
Die oben erwähnten Schneidwerkzeugwerkstoffe wurden auch einem weiteren Test von kontinuierlichem trockenem Schneiden von Stahl (im nachfolgenden als Schneidtest B bezeichnet) unter den folgenden Bedingungen unterzogen:
Werkstoff: Runde Stange gemäß SNCM 439 (Härte: HB 280)
Schneidgeschwindigkeit: 140 m pro Minute
Zuführgeschwindigkeit: 0,4 mm pro Umdrehung
Schneidtiefe: 2 mm
Schneidezeit: 15 Minuten
Die oben erwähnten Schneidwerkzeugwerkstoffe wurden weiterhin einem Test von diskontinuierlichem trockenem Schneiden von Stahl (im nachfolgenden als Schneidtest C bezeichnet) unter den folgenden Bedingungen unterzogen:
Werkstoff: Runde Stange mit 4 Nuten gemäß SNCM 439 (Härte: HB 310)
Schneidgeschwindigkeit: 140 m pro Minute
Zuführgeschwindigkeit: 0,25 mm pro Umdrehung
Schneidtiefe: 2 mm
Bei den oben beschriebenen Schneidtests A und B wurde die Flankenabnutzung jedes Schneideinsatzes gemessen, wohingegen bei dem oben beschriebenen Schneidtest C die Schneiddauer vor jedem Splittern des Schneideinsatzes gemessen wurde. Die Ergebnisse der Messungen sind in Tabelle 3 als ein Durchschnittswert von allen zehn Schneideinsätzen gezeigt. Es geht aus Tabelle 3 hervor, daß die beschichteten Schneidwerkzeugwerkstoffe Nr. 1 bis 6 gemäß der Erfindung aufgrund ihrer mit Co angereicherten Schichten, die über den Oberflächenabschnitten der Substrate gebildet sind, eine hervorragende Zähigkeit sowie aufgrund ihrer inneren und äußeren Schichten, die frei von W und Co sind, auch eine hervorragende Verschleißfestigkeit aufweisen, wodurch hervorragende Schneidleistungen bei sowohl kontinuierlichem Schneiden von Stahl als auch diskontinuierlichem Schneiden von Stahl festgestellt wurden. Auf der anderen Seite ergaben die herkömmlichen beschichteten Schneidwerkzeugwerkstoffe Nr. 1 bis 6 trotz ihrer ziemlich guten Schneidleistung beim kontinuierlichen Schneiden von Stahl eine kurze Lebensdauer beim diskontinuierlichen Schneiden von Stahl, da ihre Substratstrukturen über die Oberflächenabschnitte und Innenabschnitte hinweg homogen sind und somit eine nicht ausreichende Zähigkeit haben. Weiterhin zeigten die vergleichbaren beschichteten Schneidwerkzeugwerkstoffe Nr. 1 bis 3, obwohl sie eine ausreichende Zähigkeit haben, daß sie eine hervorragende Schneidleistung beim diskontinuierlichen Schneiden von Stahl zeigten, einen beträchtlichen Verschleiß, wenn sie zum kontinuierlichen Schneiden von Stahl verwendet wurden, da ihre harten Oberflächenschichten weder eine innerste Schicht noch eine Diffusions-verhindernde Schicht hatten, so daß die W- und Co Komponenten von der mit Co angereicherten Schicht während der Bildung der inneren Schicht in die letztere diffundierten.
Wie oben beschrieben haben die beschichteten Schneidwerkzeugwerkstoffe gemäß der Erfindung sowohl eine hervorragende Verschleißfestigkeit als auch Zähigkeit und können somit ihre hervorragende Schneidleistung nicht nur beim kontinuierlichen Schneiden von Stahl sondern auch beim diskontinuierlichen Schneiden von Stahl zeigen. TABELLE 1 Probe Zusammensetzung (G %) Harte, eine Dispersionsphase bildende Verbindung Innere Zusammensetzung WC + Verunreinig. mit Co angereicherte Schicht Co-Anteil durchschn. Tiefe Substrat der beschichtete Schneidwerkzeugeinsätze gemäß der vorliegenden Erfindung übr. herkömmlichen TABELLE 2 Probe Substrat Harte Oberflächenschicht innerste Schicht Zusammensetzung durchschnittliche Dicke Diffusions-verhindernde Schicht erste Schicht zweite dritte innere äußere beschichtete Schneideinsätze gemäß der vorliegenden Erfindung herkömmliche Vergleichs-Schneidwerkzeugeinsätze TABELLE 3 Probe Flankenabnutzung der Schneidkante bei Test A Schneidezeit beschichtete Schneidwerkzeugeinsätze gemäß der vorliegenden Erfindung herkömmliche Vergleichs-Schneidwerkzeugeinsätze

Claims

1. Oberflächenbeschichteter gesinterter Hartmetallegierungswerkstoff auf Wolframkarbid-Basis für einen Schneidwerkzeugeinsatz mit:

(a) einem Substrat, das aus einer gesinterten harten Legierung auf Wolframkarbid-Basis gebildet ist, mit einem Innenabschnitt, der im wesentlichen besteht aus:

- 5 bis 30 Gewichtsprozent eines zusammengesetzten metallischen Carbonitrids als eine Verbindung, die eine harte Dispersionsphase bildet, und aus der Gruppe bestehend aus (Ti, W)CN, (Ti, Nb, W)CN, (Ti, Ta, W)CN und (Ti, Nb, Ta, W)CN ausgewählt ist;

- 4 bis 10 Gewichtsprozent von Co als ein eine Bindephase bildender Bestandteil; und

- im übrigen aus WC als einem Bestandteil, der diese harte Dispersionsphase bildet sowie unvermeidlichen Verunreinigungen;

- wobei das Substrat einen Oberflächenabschnitt aufweist, der mit einer mit Co angereicherten Schicht mit einem Co- Anteil innerhalb eines Bereichs von 5 bis 30 Gewichtsprozent gebildet wird, der höher liegt als bei dem Innenabschnitt des Substrats, wobei die mit Co angereicherte Schicht im wesentlichen frei von dem zusammengesetzten metallischen Carbonitrid ist und eine durchschnittliche Dicke innerhalb eines Bereichs von 5 bis 30 um hat:

(b) eine harte Oberflächenschicht, die über die Oberfläche des Substrats aufgetragen ist und aufweist:

- eine innerste Schicht, die im wesentlichen aus TiC besteht und durch Beschichtung gebildet ist, wobei die innerste Schicht eine W-Komponente bzw. W- und Co-Komponenten enthält, die aus dem Substrat diffundiert sind und eine durchschnittliche Dicke innerhalb eines Bereichs von 0,5 bis 3 um haben.

- eine Diffusions-verhindernde Schicht, die durch eine Einzelschicht einer Verbindung, die aus der Gruppe bestehend aus TiCN und TiN ausgewählt ist, bzw. durch eine Doppelschicht dieser beiden Verbindungen TiCN und TiN gebildet ist, wobei die Diffusions-verhindernde Schicht die Diffusion der W-Komponente bzw. der W- und Co-Komponenten verhindert und eine durchschnittliche Dicke innerhalb eines Bereichs von 0,5 bis 3 um aufweist:

- eine innere Schicht, die im wesentlichen aus TiC besteht und eine mittlere Dicke innerhalb eines Bereichs von 2 bis 5 um hat;

- eine äußere Schicht, die von einer Einzelschicht einer Verbindung, die aus der Gruppe bestehend aus TiCO, TiCNO ausgewählt wird, gebildet wird, bzw. eine Doppelschicht aus zwei Verbindungen, die aus derselben äußeren Schicht ausgewählt wird, mit einer durchschnittlichen Dicke innerhalb eines Bereichs von 0,3 bis 3 um, wobei die innerste Schicht, die Diffusions-verhindernde Schicht, die innere Schicht und die äußere Schicht in der genannten Reihenfolge übereinander angeordnet sind.

2. Oberflächenbeschichtetes gesintertes Hartlegierungsmetall auf Wolframkarbid-Basis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Schicht durch eine Doppelschicht aus Al2O3 und eine aus der Gruppe bestehend aus TiCO und TiCNO ausgewählte Verbindung gebildet ist.