DE967001C - Gesinterte Hartmetallegierung - Google Patents

Description

• Gesinterte Hartmetallegierung Die Erfindung betrifft eine gesinterte Hartmetalllegierung, die zum Bearbeiten sowohl von Stahl als auch von Gußeisen geeignet ist und deren Hauptbestandteile aus feinverteilten Karbiden von Titan und Wolfram und/oder Molybdän sowie von Tantal oder Tantal und Niob bestehen, welche Karbide durch ein oder mehrere als Bindemittel dienende Metalle der VIII. Gruppe des Periodischen Systems, zweckmäßig Kobalt, zusammengehalten werden. In der neuen Legierung beträgt die Menge an Bindemitteln 5 bis 9 °/o, die Menge an Titankarbid 3 bis q. % und die Menge an Tantalkarbid und/oder Niobkarbid zusammen z bis q. °/o.
• Legierungen auf der Grundlage dreier verschiedener Karbide, nämlich WC, Ti C, TaC, sind an sich bekannt ebenso wie W C-Ti C- und Ta C-Legierungen. Man weiß weiterhin, daß durch das Hinzutreten von 5 bis 15 % Ti C die Härte von W C-Ta C-Co- bzw. W C-Ta C-Nb C-Co-Legierungen besonders im Bereich hoher TaC-Gehalte gesteigert werden kann, wobei die Härtesteigerung meist von einem geringen Abfall der Bruchfestigkeit begleitet ist. Die Zerspannungsleistung dieser Legierungen auf Stahl ist erheblich besser als die der Ti C-freien Legierungen. Sie ähneln in ihrem Charakter und ihrer Drehleistung stark den W C-Ti C-Co-Legierungen. Für die Praxis kommen Legierungen von" bis 15 °/o Ti C, 5 bis 25 % Ta C, Rest W C bei Bindemittelgehalten von 6 bis 13 % vornehmlich in Frage.
• Auch Hartmetalle mit einem Gehalt von 92,5 % WC, o,5 % Ti C und z % TaC bei 6 °/o Co als Bindemetall sind beschrieben worden, und man weiß, daß WC-Co-Legierungen mit geringen Gehalten, d. h. 1 bis 5 °/0 TaC, bei gleichzeitiger Anwesenheit von o,5 bis 2 °/0 TiC, als Feinbohrqualitäten für Guß und zur Bearbeitung von Sonderhartguß mit Erfolg verwendbar sind.
• Aus diesen Angaben folgt also, daß bekannt war, W C-Ta C-Legierungen mit 5 bis 15 % Ti C zu legieren und dadurch eine Härtesteigerung bei einem geringfügigen Abfall der Bruchfestigkeit zu erzielen, WC-Co-Legierungen mit Gehalten von 1 bis 5 °/° Ta C und 0,5 bis 20/0 Ti C als Feinbohrqualitäten für Guß und zur Bearbeitung von Sonderhartguß mit Erfolg zu verwenden, ferner daß eine WC-TiC-TaC-Legierung der quantitativen Zusammensetzung: g2,50/0 WC, 0,50/0 TiC, i0/, TaC und 60/, Co als Hilfsmetall eine Rockwell-Härte von C g1 bis g1,5 und eine Bruchfestigkeit von 17o kg/mm2 aufweist.
• Demgegenüber ist erfindungsgemäß erkannt worden, daß eine Legierung der bekannten qualitativen Zusammensetzung: Ti C, TaC und WC unter Verwendung von Co als Hilfsmetall der quantitativen Zusammensetzung von 3 bis 4°/0 Ti C, vorzugsweise 3,50/0 Ti C, 1 bis 40/0 TaC, vorzugsweise 2 °/0 TaC, 5 bis g °/° Co, vorzugsweise 7 °/0 Co, Rest WC, vorzugsweise 87,5 °/0 WC, als Universalmetall sowohl für langspannende, zähe Werkstoffe, wie Stahl, wie für spröde, kurze Spane geltende Werkstoffe, wie Gußeisen, in gleicher Weise geeignet ist.
• Die neue Legierung zeigt, daß man zu Hartmetallen besonders guter universeller Eigenschaften gelangt, wenn man bei sehr geringen Gehalten an TiC und TaC innerhalb gewisser Grenzen auch den Gehalt an Hilfsmetall, nämlich Kobalt, gering hält. Ein erhöhter Zusatz an TiC zur Legierung bewirkt, daß Drehstahl mit dieser Legierung zwar erhöhte Abnutzfestigkeit bei der Stahlbearbeitung erhält, daß jedoch gleichzeitig die Festigkeit und ebenso die Abnutzfestigkeit bei der Bearbeitung von Gußeisen herabgesetzt wird. Ein hoher Ti C-Gehalt macht die Legierung also spröde. Eine gewisse Herabsetzung der schlechten Eigenschaften des Ti C in dieser Hinsicht kann durch Erhöhung des TaC-Gehaltes erzielt werden, doch wird die Festigkeit auch in diesem Fall unbefriedigend, und außerdem ist die Wirkung des TaC für die Erhöhung der Abnutzfestigkeit erheblich geringer als die des TiC. Da TaC auch bedeutend teurer als TiC ist, ist auch aus wirtschaftlichen Gründen ein niedriger Tantalgehalt anzustreben. Geringe Verbesserungen des technischen Effekts in einer gewissen Richtung würden also durch den wirtschaftlichen Nachteil mehr als aufgehoben werden. Ein Abwägen dieser Faktoren derart, daß der optimale technische und wirtschaftliche Effekt erzielt wird, ist schon an sich ein schwieriges Problem.
• Insbesondere wenn es sich um eine Universallegierung handelt, die z. B. für kleinere Werkstätten für die Bearbeitung von sowohl Gußeisen wie Stahl sich gut eignen soll, ist jedoch nicht nur die Abnutzfestigkeit und die Schneidfähigkeit, sondern in höchstem Grade auch die Bruchfestigkeit der Legierung von Bedeutung. Drehstähle werden oft grober Behandlung ausgesetzt, und außerdem sind die Dreher in kleineren Werkstätten vielleicht nicht immer von guter Qualität, so daß die Drehschneiden schweren Beanspruchungen ausgesetzt werden, insbesondere da die Beschaffenheit des Bearbeitungsmaterials oft wechselt. Auch wenn die Legierung noch so gute Schneid- und Abnutzfestigkeitseigenschaften besitzt, muß sie also offenbar vom Gesichtspunkt der universellen Anwendbarkeit als unbefriedigend angesehen werden. Es war vorbekannt, daß ein erhöhter Kobaltgehalt die Festigkeitseigenschaften verbessert, gleichzeitig wird jedoch die Abnutzfestigkeit der Legierung bei Bearbeitung von Gußeisen geringer. Es wurde daher ein überraschender Effekt erzielt, als erkannt wurde, daß man mit sehr niedrigem Kobaltgehalt und sehr engen, niedrigen Grenzen für den TiC- und TaC-Gehalt eine für die Bearbeitung von sowohl Gußeisen wie Stahl abnutzungsfeste und feste Legierung mit gutem Schneidevermögen in den verschiedenen Materialsorten erhalten kann.
• Als Beispiel einer erfindungsgemäß zusammengesetzten Legierung können folgende Werte angegeben werden: 3,5 °/0 Titankarbid, 2 °/° Tantalkarbid, 87,5 0/0 Wolframkarbid, 70/, Kobalt.
• Wolframkarbid, Tantalkarbid, Titankarbid bei Anwesenheit von Hilfsmetall mit einem Gehalt für Wolframkarbid zwischen 75)/o, für Tantalkarbid zwischen 1o und 35 °/0, für Titankarbid zwischen 3 und 2o °/o und Hilfsmetall zwischen 5 und 15 °/0 waren bereits bekannt, wobei als besonders vorteilhaft eine Legierung, die 57,960/0 Wolframkarbid, 24,840/, Tantalkarbid, 1o °/0 Titankarbid und 7,2"/, Kobalt bzw. Eisen oder Nickel herausgestellt worden ist. Dieser ältere Vorschlag ist deshalb wesentlich, weil er der Annahme Ausdruck gibt, daß ein beachtlicher Tantalkarbidgehalt wesentlich sei, weil die untere Grenze für den Titankarbid zusammen auf 0,5 °/0, die für den Gehalt an Tantalkarbid auf 5)/o festgesetzt war.
• Auch ist ein weiteres Hartmetall der gleichen qualitätiven Zusammensetzung bereits bekanntgegeworden, dessen Hauptbestandteil aber Titankarbid ist und dessen Menge mindestens zwei Drittel der Geamtmasse betragen soll, wobei ein Bruchteil des Titankarbids durch ein anderes Karbid ersetzt werden kann, an Mengen von 1o bis 2o °/0. Diese Legierungen liegen ausgesprochen in der Titanecke des Dreistoffsystems Wolframkarbid, Titankarbid, Tantalkarbid; ihr Zusammensetzungsbereich überdeckt sich nicht zumindest mit der neuen Legierung.
• Die neue Legierung bringt gegenüber den bekannten Legierungen außerordentliche Verbesserungen hinsichtlich der Abnutzfestigkeit und des Schneidvermögens. Es hat sich gezeigt, daß die neue Legierung sämtlichen Speziallegierungen überlegen ist, wenn es galt, unter schweren Arbeitsbedingungen sowohl einen bestimmten Stahl als auch Gußeisen mit der gleichen Werkzeugqualität zu bearbeiten.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Gesinterte Hartmetallegierung, die zum Bearbeiten sowohl von Stahl als auch von Gußeisen geeignet ist und deren Hauptbestandteile aus feinverteilten Karbiden von Titan und Wolfram und/oder Molybdän sowie von Tantal oder Tantal und Niob bestehen, welche Karbide durch ein oder mehrere als Bindemittel dienende Metalle der VIII. Gruppe des Periodischen Systems, zweckmäßig Kobalt, zusammengehalten werden, wobei die Menge an Bindemittel 5 bis 9 % und die Menge an Titankarbid 3 bis 4% beträgt, und die dadurch gekennzeichnet ist, daB die Menge an Tantalkarbid und/oder Niobkarbid zusammen x bis 4% beträgt.
2. 2. Legierung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daB sie zumindest annähernd aus 3,5 0/0 Ti C, 2 0/0 Ta C, 7 0/0 CO und 87,5 0/0 W C besteht. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 662 o58; österreichische Patentschrift Nr. 153 484: schweizerische Patentschriften Nr. 162 519, 162 520; USA.-Patentschriften Nr. 1913 Zoo, 1973 428, 2 040 592, 2 051972; französische Patentschrift Nr. 746 2o9; Kieffer-Hotop, Pulvermetallurgie und Sinterwerkstoffe, 1943, S. 276, 277, 303 bis 3o6; Stahl und Eisen, 1947, 66./67. Jahrgang, Heft 7/8, S. 125; Berg- und hüttenmännische Monatshefte, 1951, Bd. 96, Heft i, S. 6 bis 8; CJOS-Target Nr.21/124 - Metallurgie - vom 21. 7. 1945 S. 19, 21-