DE937668C

DE937668C - Durch Sintern erzeugte Hartmetallegierung aus Titankarbid und Vanadinkarbid mit niedriger schmelzenden Hilfsmetallen der Eisengruppe

Info

Publication number: DE937668C
Application number: DEB5451D
Authority: DE
Original assignee: Gebrueder Boehler and Co AG
Current assignee: Gebrueder Boehler and Co AG
Priority date: 1944-07-16
Filing date: 1944-07-16
Publication date: 1956-01-12

Description

Durch Sintern erzeugte Hartmetallegierung aus Titankarbid und Vanadinkarbid mit niedriger schmelzenden Hilfsmetallen der Eisengruppe Gesinterte Hartmetallegierungen, die im wesentlichen aus Titankarbid und Vanadinkarbid mit Zusätzen niedrig schmelzender Hilfsmetalle bestehen, sind bereits bekannt. Hiefür wurden bisher das Titankarbid TiC mit 19,360/, Kohlenstoff und das Vanadinkarbid VC mit 19% Kohlenstoff oder V@C3 mit 15 % Kohlenstoff verwendet. Unter der üblichen Bezeichnung »Vanadinkarbidcc wird die Karbidstufe VC verstanden. Beim Vanadinkarbid können außerdem noch folgende Karbidstufen vorkommen: V2 C, V3 C2 und V3 C4.
Die Hartmetallegierungen aus den gebräuchlichsten Karbiden »Titankarbid@c mit 19,36 °/o Kohlenstoff und »Vanadinkarbid« mit r9 ()/o Kohlenstoff weisen eine große Spannungsempfindlichkeit gegen Wärmestauungen sowie eine zu große Sprödigkeit und Schleifempfindlichkeit auf, so daß sie sich für den Einsatz bei der Werkstoffbearbeitung als unbrauchbar erwiesen haben.
Weitere Forschungen nach Verbesserung der Eigenschaften von gesinterten Hartmetallegierungen aus Titankarbid und Vanadinkarbid mit Zusätzen niedrig schmelzender Hilfsmetalle der Eisengruppe und nach weitgehender oder sogar gänzlicher Einsparung des derzeit schwer zu beschaffenden Wolframs ergaben, daß niedriger gekohlte Karbide oder Karbidgemische von Titan und Vanadin, besonders bei Mischkristallbildung im Karbidgemisch, eine größere Bruchfestigkeit und damit eine bessere Zähigkeit sowie -eine geringere Schleifempfindlichkeit bei guten Schneideigenschaften besitzen, so daß sie für die Werkstoffbearbeitung mit gutem Erfolg angewendet .werden können. Die Bruchfestigkeit einer Legierung nach dem am Schluß angeführten AusführungsbeispielII beträgt z. B. 95 kg/mm2, während sie bei Verwendung gesättigter Karbide nur 65 kg/mm2 beträgt, bei einer Rockwell-Härte von 91,5°.
Weiter wurde gefunden, daß sich für diese verbesserten Hartmetallegierungen am besten ein Titankarbid mit 16,5 bis 17,5 0% Kohlenstoff und' ein Vanadinkarbid mit io bis 110/, Kohlenstoff eignet. In welcher Form diese Karbide vorliegen, ist nicht näher bekannt, wahrscheinlich liegt bei den Einzelkarbiden eine teilweise Lösung von Titan in Titankarbid und Vanadin in Vanadinkarbid vor. Durch das Zusammenbrennen beider Karbide zu -einem Karbidgemisch erfolgt eine teilweise Lösung beider Stoffe ineinander unter Mischkristallbildung. Die niedriger Bekohlten Karbide von Titan und Vanadin werden durch entsprechende Bemessung des Kohlenstoffzusatzes erhalten. Zur Herstellung von Titankarbid mit 16,5 bis 17,50/, Kohlenstoff verwendet man 39 g feinsten Lampenruß auf ioo g Titandioxyd und brennt dieses Oxydkohlegemisch bei igoo° C. Das Vanadinkarbid mit io bis 110/0 Kohlenstoff wird erhalten durch Zugabe von 33 g feinstem Lampenruß auf ioo g Vanadinsäure und Brennen des Oxydkohlegemisches bei 145o° C. Die auf diese Weise hergestellten niedriger Bekohlten Karbide werden in dem gewünschten Karbidverhältnis zusammengexnischtund bei i550° C zu einem einheitlichen Pulverkuchen zusammengebrannt. Man kann aber auch zur Erreichung des gewünschten Karbidgemisches unmittelbar von dem entsprechenden Oxydgemisch beider Elemente unter Zugabe des nach obigen Verhältnissen bemessenen Kohlenstoffes ausgehen und dieses Oxydkohlegemisch bei einer Temperatur von 1700° C in das fertige Karbidgeznisch umwandeln.
Auf Grund der gewonnenen Erkenntnisse werden gemäß der Erfindung folgende Ausgangsstoffe verwendet: a) 33 bis 85 0/0, Titankarbid mit 16,5 bis 17,5 0/0 Kohlenstoffgehalt; b) 8 bis 6o0/0 Vanadinkarbid mit zo bis 11% Kohlenstoffgehalt; c) 7 bis 40 0/0 eines oder mehrere der niedrig schmelzenden Hilfsmetalle Eisen, Kobalt oder Nickel.
Von den nach diesen Bereichen möglichen Zusammensetzungen hat sich eine Hartmetallegierung aus 66 0/0 Titankarbid mit 17,3 % Kohlenstoffgehalt, 22 % Vanadinkarbid mit 10,5 °/o Kohlenstoffgehalt, 9% Eisen und 3 % Nickel,, wobei die Karbide des Titans und Vanadins als Mischkristalle vorliegen, besonders vorteilhaft gezeigt.
Für die zerspanende Werkstoffbearbeitung haben sich niedriger Bekohlte Karbidgemische von Titankarbid und Vanadinkarbid im Bereich von 40: 6o bis 9o : io als am geeignetsten erwiesen. Eine Legierung im Karbidgeznischbereich von 75 0/0 Titankarbid und 25 0% Vanadinkarbid wurde für Zerspanungszwecke als besonders vorteilhaft befunden.
.Im Gegensatz zu den bisher bekanntgewordenen gesinterten Hartmetällegierungen, -bei denen Kobalt als das bestgeeignetste Hilfsmetall verwendet wurde, hat sich bei den Legierungen nach der vorliegenden Erfindung Eisen ohne oder mit Nickelzusatz am besten bewährt. Das Verhältnis Eisen zu Nickel im Hilfsstoff beträgt vorteilhaft 3 : x. Durch weiteren Nickelzusatz kann die Zähigkeit der Legierung noch erhöht werden.
Das niedriger Bekohlte Karbidgemisch von Titankarbid und Vanadinkarbid wird mit dem entsprechend bemessenen Anteilen von niedrig schmelzenden Hilfsmetallen der Eisengruppe im Pulverzustand innig vermischt, zu Körpern gepreßt und bis zur Sinterung erhitzt. Die Herstellung der Legierung kann auch nach dem Heißpreßverfahren erfolgen.
Der technische Fortschritt der Erfindung liegt darin, daß durch die Verwendung eines niedriger Bekohlten Karbidgemisches von Titan und Vanadin mit Hilfsmetallen der Eisengruppe ein für den praktischen Betriebsgebrauch geeignetes Hartmetall gefunden wurde, welches das bisher für diese Zwecke unentbehrlich erscheinende Wolframmetall für ein großes Teilgebiet der Werkstoffzerspanung, insbesondere bei der Stahlbearbeitung, ohne Leistungseinbuße völlig einsparen läßt.

Zum Gegenstand der Erfindung gehören z. B. nachstehende Ausführungsbeispiele:

I II III

Ti ...... 35,30/0 54,6% 53,5)/o

V ...... 38,o0/, 19,7 0/0 7,811/0

Fe ..... i2,0 0/0 9,011/0 20,00/0

Ni ..... 3,0% 3,0.% 7,0%

C ...... 1i,7 % 13,70/, . 1i,7 °/o

entsprechend

I II

42,5')/o TiC (i7,0 0/0 C) 66,o0/0 TiC (z7,3 % C)

42,50/a VC (10,7% C) 22,0% VC (10,5% C)

i2,0 0/0 Fe 9,00/, Fe

3,o % Ni 3,00/0 Ni

TII

64,2 % TiC (16,70/, C)

8,80/, V C - (10,3 % C)

20,o 0/0 Fe.

7,o o/, Ni

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Durch Sintern erzeugte Hartmetallegierungen aus Titänkarbid und Vanadinkarbid mit niedriger schmelzenden Hilfsmetallen der Eisengruppe, gekennzeichnet durch die Verwendung folgender Ausgangsstoffe: a) 33 bis 85 °% Titankarbid mit 16,5 bis 17,5 0% Kohlenstoffgehalt; b) 8 bis 6o 0/0 Vanadinkarbid mit io bis 1-% Kohlenstoffgehalt; c) 7 bis 40 % eines oder mehrere der niedrig schmelzenden Hilfsmetalle Eisen, Kobalt oder Nickel:
2. Hartmetallegierungen nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Karbide des Titans und Vanadins als Mischkristalle vorliegen.
3. Hartmetallegierung nach den Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus 66 0/0 Titankarbid mit r7,3 % Kohlenstoffgehalt, 22 °/o Vanadinkarbid mit ro,5 °/o Kohlenstoffgehalt, 9 % Eisen und 3 °/o Nickel besteht.
4. Hartmetallegierungen nach den Ansprüchen z und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis zwischen Eisen und Nickel im Hilfsstoff 3 : z beträgt. Angezogene Druckschriften Deutsche Patentschriften Nr. 748 933, 927 294-