DE720357C

DE720357C - Verfahren zur Herstellung von Hartkoerpern

Info

Publication number: DE720357C
Application number: DER95728D
Authority: DE
Inventors: Gustav Boecker; Walter Kniprath
Original assignee: Rheinmetall Borsig AG
Current assignee: Rheinmetall AG
Priority date: 1936-03-07
Filing date: 1936-03-07
Publication date: 1942-05-05

Description

Verfahren zur Herstellung von Hartkörpern Bei der Herstellung von Hartkörpern, wie sie besonders als Hochleistungswerkzeuge zur Metallbearbeitung benutzt werden, konnte bis heute auf die Verwendung von niedrigschmelzenden Hilfsmetallen, vorzugsweise solchen aus der Eisengruppe, nicht verzichtet werden. Diese Hilfsmetalle dienen als Bindemittel. Sie haben den im feinst gepulverten Zustand in Behandlung genommenen Hartstoffen .(Carbide, Boride, Silicide u..dgl.) den erforderlichen festen Zusammenhalt zum gebrauchsfertigen Arbeitsstück zu geben.
Jedoch ist die Beifügung solcher. Bindemetalle und ihre -gleichmäßige 'Verteilung unter die Hartstoffe mit Schwierigkeiten verknüpft. Außerdem tragen die $ilfsstoffe ihre verhältnismäßige Weichheit in den erhaltenen Hartkörper mit hinein, und diesem kommt die erwünschte natürliche Härte seiner IIartstoffteilchen nicht in vollem Maß zugute.
Die - Erfindung ermöglicht es im Gegensatz zur allgemein herrschenden Anschauung, Hartkörper hoher Leistung auf der Basis der Carbide; Silicide, Böride ohne Zusatz solcher niedrigschmelzenden Hilfsmetalle zu gewinnen. Erfindungsgemäß wird bei der Herstellung von Hartkörpern so verfahren-,---daßhochschmelzende Ausgangsmetalle, z. B. Wolfram, Titan,. Vanadin oder auch deren Oxyde, im fein gepulverten Zustand- mit solchen Mengen Kohlenstoff, Silicium,. Bor vermischt und nach Formung zum bestimmungsgemäßen Körper z: B. zu einem Schneidplättchen- erhitzt werden, daß sieh Carbide, Silicide, Boride bilden. Mit dieser chemischen Umsetzung der Ausgangsmetalle in den Hartzustand geht ein Zusammenbacken der Stoffteilchen einher, das den gewonnenen Hartkörper zum gebrauchsfähigen Arbeitsstück verfestigt und ihm für seine Arbeitszwecke eine ausreichende Widerstandsfähigkeit, d. h. einen. genügenden inneren Zusammenhalt gegen mechanische Seanspruchungen verleiht.
Die -=Ausgangsmetalle können im elementaren Zustand, als Wolfram, Titan usw., in Behandlung genommen und nach Formung in einem Gang in den Hartzustand, z. B. in Carbide; übergeführt und damit zum Arbeitsstück gefestigt werden. Als besonders vorteilhaft hat sich eine unterbrochene Hartstoffbildung erwiesen. Danach werden die Ausgangsmetalle nach Mischung mit den Härtebildnern, z. B. Kohle, erst vorcarburiert -o. dgl. und wieder fein gemahlen, sodann erneut gemischt. Gleichwertig damit könnte auch entsprechend -carburiertes Material von vornherein genommen werden. Der dann geformte Körper wird einer zweiten die Hartbildung seiner Stoffteilchen vollendenden Behandlung unterworfen. Man könnte auch mehrmals zerkleinern. wobei die Formung zum gewünschten Hartkörper erst vor der letzten Carburierungsstufe vorgenommen zu werden braucht.
Bei Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung wird die Zuteilung der zur Hartstoffbildung erforderlichen Komponenten, wie Kohle, Silicium und Bor, zu den Metallen genau bemessen. Der Kohlenstoff für die Bildung der Carbide ist in ausreichender Menge beizufügen, um eine bloße Oberflächenhärtung des Körpers zu vermeiden, wie sie nach einem bekannten Verfahren mit Kohlenstoffzusätzen von höchstens i % zusammen mit anderen Härtemitteln an einem Formkörper auf Wolfram- oder Molybdängrundlage bei nur sehr kurzer Erhitzungsdauer eintritt. Andererseits hat ein überschuß an Kohlenstoff die Bildung von Graphit zur Folge, der die Eigenschaften des Hartkörpers beträchtlich verschlechtert. Zur Bildung eines Wolframcarbids (W C) sind etwa 6,13 % Kohlenstoff erforderlich, während das einfache Carbid (W. C) nur 3,10110 Kohlenstoff enthält. Die für die Herstellung eines Vanadincarbids (W 4 Cs) benötigte Kohlenstoffmenge beträgt i 5 ojo, und bei Titancarbid (TiC) ist der entsprechende Anteil an Kohlenstoff 2o%. Wolframsilicide enthalten io bis 2o o!o Silicium, wenn besonders harte Silicide gewonnen werden sollen (Gmelins Handbuch der anorganischen Chemie, B. Auf3., Nr.54, S.204). Ein Wolframborid (WB.) besitzt einen Borgehalt von io,6% und ein Vanadinborid (VB) einen von 17,7 bis 18,3% Bor (Wedekin.d).
Hartkörper auf Carbidgrundlage gemäß der Erfindung lassen sich beispielsweise wie folgt zweckmäßig herstellen Für einen Körper aus einem Gemisch der Carbide von Wolfram und Titan wird von einer Mischung von 660b Wolfram, i8,8% Titandioxyd und i5,20/,o Kohle ausgegangen. Nach langsamer Erhitzung auf 181o° C findet d%nn eine i ständige Carburierung statt. Dem danach fein gepulverten Vorcarbid wird in Abstimmung auf den gewünschten Kohlenstoffgehalt von etwa 7,8 bis 80/6 des Fertigerzeugnisses gegebenenfalls der noch fehlende Kohlenstoff oder ein Gemisch der metallischen Komponenten in entsprechendem Mischungsverhältnis zugesetzt. Daraufhin findet bei 167o bis 1710° C nochmals eine Carburierung statt. Das erhaltene Carbidgemisch wird dann wieder zerkleinert und zu einem Formling gepreßt, der durch eine anschließende letzte Carburierungsstufe bei 165o bis i Soo° zum gebrauchsfertigen Werkzeug gefestigt wird.
Das Verfahren läßt sich weit schneller und einfacher durchführen als die bisherigen Verfahren, und es bedarf bei ihm zur Gewinnung hochwertiger Hartkörper in gebrauchsfertigem Zustand keiner längeren Zeit, als sie bis jetzt zur Erreichung bloßer Zwischenstufen, etwa der Gewinnung der Carbide, benötigt wurde. Die natürliche Härte der Hartstoffe vermag sich jetzt ungeschmälert auszuwirken. Dies bringt den Vorteil mit sich, daß außerordentlich hohe Schnittgeschwindigkeiten gewählt werden können, die infolge des Einflusses der niedrigschmelzenden Bindemittel bei den bekannten Hartmetallen bisher nicht angewandt werden konnten. Die neuen Hartkörper besitzen eine überraschende Zähigkeit und Geschmeidigkeit und sind gut schleifbar. Abgesehen von der dadurch erzielten Zeitersparnis sind auch der Schleifscheibenverbrauch sowie die sonstigen Nebenkosten nicht höher als bisher.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Herstellung von Hartkörpern, insbesondere von Werkzeugen und Arbeitsgeräten für spanabhebende Metallbearbeitung, die Carbide, Silicide, Boride als Hartstoffe enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß hochschmelzende Ausgangsmetalle, z. B. Wolfram, Vanadin, Titan, in fein gepulvertem Zustand mit solchen Mengen Kohlenstoff, Silicium und Bor ohne Zusatz von niedrigschmelzenden Hilfsmetallen vermischt und nach Formung zum bestimmungsgemäßen Hartkörper erhitzt werden, daß sich Carbide, Silicide, Boride mit festem Zusammenhalt der Stoffteilchen untereinander bilden.
2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die erhaltenen Hartstoffe zerkleinert und danach einer zweiten oder mehrmaligen gleichen Behandlung unterworfen werden.
3. Hartkörper aus Hartstoffen, wie Carbiden, Siliciden, Boriden, die nach den Verfahren nach den Ansprüchen i und 2 gewonnen werden.