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Sinterhartmetallegierung und Verfahren zu ihrer Herstellung
Die Erfindung bezieht sich auf eine carbidhältige Sinterhartmetallegierung mit universellen Eigen- schaften, welche Titancarbid, Wolframcarbid und Kobalt enthält, sowie auf ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Hartmetalles.
Es ist bekannt, aus Metallcarbiden unter Verwendung von Bindemitteln'wie Eisen, Nickel und Kobalt durch Vermischen der zerkleinerten Bestandteile, Pressen und Sintern Hartmetallegierungen zu erzeugen.
Obwohl bereits die verschiedensten Kombinationen von Metallcarbide und Bindemitteln erprobt wurden, besteht insbesondere auf dem Gebiet der spananhebenden Werkzeuge nach wie vor das Bedürfnis nach einem carbidhältigen Produkt vom sogenannten Universaltyp. Die bisher bekannten Hartmetalle ent- sprechen aber nur annähernd den hiefür notwendigen Voraussetzungen.
Es hat sich nämlich gezeigt, dass gewisse erwünschte Eigenschaften nur auf Kosten anderer, ebenso erwünschter Eigenschaften verbessert werden konnten. Für ein gutes Mehrzweckprodukt, insbesondere für drei Kennzahlen, müssen nämlich maximale Werte sowohl für die Querbruchfestigkeit als auch für die Härte und die Schnittgeschwindigkeit gefordert werden. Bisher konnte die erstgenannte zwar auf eine Höhe von etwa 13400 kg/cm2 gebracht werden, aber unter Herabsetzung der Härte (Rockwell A) auf unter 91 und des Schnittgeschwindigkeitsindex (V-60) auf unter 225. Auf der andern Seite liess sich eine Härte von über 91 bei einer Schnittgeschwindigkeit von über 225 erreichen, wenn die Querbruchfestigkeit auf unter etwa 13400 kg/cm'verringert wurde.
Es bestand daher ein dringender Bedarf nach einem neuen, verbesserten Carbid-Hartmetall, welches eine günstigere Kombination von Festigkeit, Härte und Schneidhaltigkeit ermöglicht.
Die nähere Untersuchung des vorliegenden Problems ergab, dass genügend Kohlenstoff vorhanden sein muss, um einen Mehrfach- oder Etatyp von Carbiden zu vermeiden. Ausserdem soll die Korngrösse verringert und das Kornwachstum begrenzt und in geeigneter Weise kontrolliert sowie Porenfreiheit des Presslings gewährleistet werden. Hiefür ist eine Begrenzung der Zeit und Temperatur des Sintervorganges nötig, wodurch sowohl eine Zersetzung von Verunreinigungen und damit eine Erhöhung der Porosität des Endproduktes als auch übermässiges Kornwachstum vermieden wird.
Für gepresste und gesinterte Mischungen aus Wolframcarbid- und Bindemittelpulvern ist es bekannt, dass die Härte nahezu direkt proportional mit der Erhöhung des Kobaltgehaltes abnimmt und die Festigkeit bis zu 16-25o Kobalt zunimmt (abhängig von der Korngrösse des Wolframcarbids), dann aber wieder abfällt. Ein niedriger Kobaltgehalt bewirkt jedoch beim Sintervorgang unregelmässiges Kornwachstum, wenn auch nur in einem geringen Ausmass, wogegen ein höherer Gehalt an Kobalt gleichmässiges Kornwachstum bei verhältnismässig grober Struktur verursacht. Normalerweise bewirkt Kornvergrösserung eine Erhöhung der Querbruchfestigkeit, der Zähigkeit und der Stossfestigkeit, jedoch bei verringerter Verschleissfestigkeit. Bei verkleinerter Korngrösse tritt normalerweise der gegenteilige Effekt ein.
Weiters ist es allgemein üblich, für spanabhebende Werkzeuge für die Stahlschneidebearbeitung titancarbidhältige Hartmetall zu verwenden. Die verhältnismässig harten Titancarbidteilchen erwiesen sich als beständiger gegenüber Abnützung und Auskolkung und erhöhen im allgemeinen die Lebensdauer der Werkzeuge. Es wurde nachgewiesen, dass die Verwendung eines Mischkristalles von Wolframcarbid und Titancarbid ein besseres Produkt hervorbringt, als wenn die Legierung aus den einzelnen Komponenten, Titancarbid, Wolframcarbid und Kobalt, hergestellt wird. Zur vollständigen Sinterung und Verdichtung eines Produktes, das solche Mischkristalle und andere Bestandteile wie Wolframcarbid und Kobalt
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Ziel der vorliegenden Erfindung war die Schaffung einer Carbid-Hartmstallegierung von echtem i Universalcharakter, welche die oben erwähnten Nachteile nicht aufweist und gegenüber den bekannten
Produkten dieser Art ein verbessertes Gefüge und eine bisher noch nicht erreichte Kombination von Höchstwerten der Querbruchfestigkeit, Härte und Schnittgeschwindigkeit besitzt.
Es wurde gefunden, dass dies bei einer Hartmetallegierung der oben erwähnten Art, welche aus einer festen Lösung von Wolframcarbid und Titancarbid und darin dispergiertem Wolframcarbid und Kobalt besteht, erreicht werden kann, wenn die einzelnen Bestandteile in bestimmten, nicht auf ihr Gewicht, sondern auf ihr Volumen bezogenen Mengenverhältnissen angewendet werden und wenn bei der Her- stellung von vorher hergestellten, besonders zusammengesetzten Mischkristallen vom sogenannten
Feste-Lösung-Typ ausgegangen wird.
Die Erfindung beschreitet damit einen völlig neuen Weg. Bisher wurde bei der Entwicklung neuer Legierungszusammensetzungen stets von Gewichtsteilen ausgegangen. Auf dem Gebiet der gegenständ- lichen Hartstoffe führten jedoch auf Gewichtsbasis angestellte Versuche nicht zu Produkten, die bezüglich sämtlicher massgeblicher Eigenschaften den Erfordernissen eines hochwertigen Universal-Werkstoffes ent- sprachen, wie bereits eingangs erwähnt wurde. Die Erfindung beruht nun auf der grundlegenden Erkenntnis der Åausschlaggebenden Bedeutung, die der Abstimmung der einzelnen Bestandteile ihrem Volumen nach für die Erzielung der gewünschten Eigenschaften zukommt. Selbstverständlich handelt es sich dabei um absolute Volumina.
Es zeigte sich, dass erst unter Berücksichtigung der Volumanteile eine genaue Be- stimmung der gegenseitigen Kontaktflächen der Bestandteile möglich ist und nur so ein richtiges Bild der für die Ausbildung des Gefüges massgeblichen Faktoren gewonnen werden kann, wie später noch näher ausgeführt werden wird.
Die wesentlichsten Merkmale der erfindungsgemässen Hartmetallegierung bestehen darin, dass die
Wolframcarbid und Titancarbid enthaltende feste Lösung dem Volumen nach gegenüber jedem der andern
Bestandteile überwiegt, und dass das Titancarbid in der festen Lösung in einem grösseren Volumanteil vorhanden ist als das Wolframcarbid und zumindest vollständig mit Wolframcarbid gesättigt ist. Die
Menge des Titancarbid in der festen Lösung soll höchstens 57 Vol.-* betragen. Der Gesamt-Volumanteil an Wolframcarbid in der Legierung soll grösser sein als derjenige jedes der andern Bestandteile, und der
Gehalt an Kobalt beträgt höchstens 12 Vol.-%.
Weitere wesentliche Merkmale der Erfindung gehen aus der nachstehenden näheren Erläuterung an
Hand der Zeichnung hervor. Fig. l zeigt in schematischer Darstellung ein Schliffbild in 1500facher Ver- grösserung des Gefüges eines Produktes aus einer ungesättigten festen Lösung von TiC und WC, welche in Form von Mischkristallen mit Kobalt und WC gesintert wurde ; Fig. 2 ein Schliffbild in 1500facher
Vergrösserung des Gefüges eines beispielsweisen erfindungsgemässen Produktes, welches gemäss der Er- findung in der Weise hergestellt wurde, dass eine praktisch gesättigte, oder als Optimum, übersättigte feste Lösung von Titancarbid und Wolframcarbid in Form eines Mischkristalls verwendet wurde und dieser nach Zerkleinern und Vermischen mit Wolframcarbid und Kobalt gesintert wurde ;
Fig. 3 ein Schliffbild in 1500facherVergrösserung eines weiteren Beispieles eines erfindungsgemässen Produktes, hergestellt nach dem erfindungsgemässen Verfahren. Hiebei bezieht sich Fig. 2 auf die Legierung A der Fig. 4 und Fig. 3 auf die Legierung B derselben. Fig. 4 schliesslich ist ein Diagramm in Dreieckskoordinaten, in welchem die Gesamt-Volumprozentsätze von Wolframcarbid, Titancarbid und Kobalt eingetragen Sind, welche erfindungsgemäss zur Anwendung gelangen und welchem die erfindungsgemäss erforderlichen kritischen
Gehalte zu entnehmen sind.
Der durch die geschlossene, voll ausgezogene Linie definierte Bereich stellt diejenigen Legierungs- zusammensetzungen dar, bei denen die Produkte eine Querbruchfestigkeit von über 14 061 kg/cm2 auf- weisen. Die voll ausgezogene Linie 2 gibt in den Pfeilrichtungen den Einfluss von Kobalt auf die Härte (Härte von links nach rechts zunehmend) an und die strichpunktierte Linie 3 bezeichnet den zur
Erzielung einer Rockwell A-Härte von 91 erforderlichen Kobaltgehalt. Durch die strichlierte Linie 4 wird ein (schraffiert gezeichneter) Bereich eingeschlossen, innerhalb dessen ein Schnittgeschwindigkeitsindex (V-60) über300 erreichtwird.
Der durch den strichlierten Kurventeil4'definierte (kreuzweise schraffierte)
Bereich, welcher durch Überschneiden der Kurven 1 und 4 gebildet wird, stellt den Bereich der Volumen- gehalte gemäss der Erfindung dar, in dem die drei, durch die Kurven oder Linien 1, 3 und 4 dargestellten
Eigenschaften in Kombination als Maximum erhalten werden. Die Punkte A und B bezeichnen charakte- ristische Legierungen gemäss der Erfindung, auf die später noch näher eingegangen wird. Der durch die
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voll ausgezogenen Linien des Parallelogramms 5 definierte Bereich liegt zur Gänze innerhalb des Bereiches von 4'und stellt somit einen leicht ermittelbaren Bereich dar, in dem die erfindungsgemässen Kennzeichen erreicht werden.
Beispielsweise liegen im Bereich des Parallelogramms 5 etwa 56, 5 bis 62, 0 Vol.-% WC, etwa 26, 5 bis 36, 0 Vol.-% TiC und etwa 7, 5 bis 11, 5 Vol.-% Co.
Es ist zu bemerken, dass die Herstellung der beiden in den Fig. l und 2 veranschaulichten Zusammensetzungen unter Mahlung der Bestandteile auf die gleiche Korngrösse und bei gleichen Gesamtvolumina von WC, TiC und Co erfolgte.
Bei Festlegung der Zusammensetzung der erfindungsgemässen Metall-Carbid-Legierung musste darauf Bedacht genommen werden, dass ein Kobaltbinder beim Zusammenschmelzen mit Wolframcarbid normalerweise fest anhaftet, jedoch nur eine geringere Affinität zu Titancarbid besitzt. Aus diesem Grunde wurde bisher meist Nickel als Bindemittel für Titancarbid enthaltende Produkte verwendet.
Weiters war zu berücksichtigen, dass die Festigkeit eines Metallcarbids normalerweise von der Art der Grenzflächenbindung abhängt, da letztere als stärker wie diejenige der einzelnen Kristalle angesehen wird. Es ist daher im allgemeinen leichter, eine gröbere Kornstruktur zu zerbrechen, da das Verhältnis zwischen Grenzflächen und Kristallen kleiner ist. Wolframcarbid selbst weist jedoch die Besonderheit auf, dass die Grenzflächenbindung zuerst zerbricht, bevor die Kristallstruktur auseinandergerissen wird.
Gemäss der Erfindung wurde es möglich, eine Zusammensetzung zu schaffen, bei welcher sowohl Titan- wie Wolframcarbid verwendet wird und bei der die Grenzflächenbildung verstärkt ist und hauptsächlich von der Verwendung von Kobalt als Bindemetall abhängt. Dabei ist die Bruchfestigkeit sowohl in den Grenzflächen als auch innerhalb der Kristallstruktur derart erhöht, dass das Kristallgefüge und die Grenzflächen ungefähr die gleiche Bruchfestigkeit aufweisen. Überdies findet während des Herstellungsprozesses nur begrenztes Kornwachstum statt, das auch im. Fertigprodukt nicht mehr weiter fortschreitet.
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doch muss für jeden Sonderfall zunächst von den speziellen kritischen Volumverhältnissen hinsichtlich fester Lösung und andern Bestandteilen ausgegangen werden.
Die vorhergehende Herstellung eines vollständig gesättigten Mischkristalls wirkt sich, wie weiters gefunden wurde, auch beim Herstellungsverfahren günstig aus, indem dadurch eine Herabsetzung der sonst üblichen Sinterzeiten und-temperaturen ermöglicht wird, wodurch das Kornwachstum beschränkt und ein besseres Gefüge erzielt wird. Während bei Verwendung eines ungesättigten Mischkristalls eine
Erhitzungszeit von 60 bis 90 Minuten und eine Temperatur von etwa 14960C erforderlich sind, genügen gemäss der Erfindung bereits eine Temperatur von ungefähr 14820C und die halbe Zeit, d. h. 30-40 Mi- nuten, zur vollständigen Verdichtung "der verpressten Zusammensetzung gemäss der Erfindung.
Die Wichtigkeit der erfindungsgemässen volummässigen Überlegungen ist in nachstehender Tabelle I veranschaulicht, in welcher die Eigenschaften der erfindungsgemässen Legierungen A und B denjenigen von drei üblichen Legierungen mit ähnlicher gewichtsmässiger Zusammensetzung gegenübergestellt sind.
Tabelle I
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<tb>
<tb> Gesamtgehalt <SEP> in <SEP> Gew.
<tb>
A <SEP> B <SEP> C <SEP> D <SEP> E
<tb> WC <SEP> 81 <SEP> 83 <SEP> 80 <SEP> 82 <SEP> 82
<tb> TiC <SEP> 12, <SEP> 5 <SEP> 9 <SEP> 12 <SEP> 10 <SEP> 10
<tb> Co <SEP> 6, <SEP> 5 <SEP> 8 <SEP> 8 <SEP> 8 <SEP> 8
<tb> Eigenschaften
<tb> V-60 <SEP> 349 <SEP> 300 <SEP> 261 <SEP> 233 <SEP> 217
<tb> RockweU <SEP> A <SEP> 92, <SEP> 5 <SEP> 91, <SEP> 5 <SEP> 901/2 <SEP> 901/4 <SEP> 90 <SEP> 1/2 <SEP>
<tb> 903/4 <SEP> 903/4 <SEP> 911/4 <SEP>
<tb> Festigkeit <SEP> 14765.
<SEP> 16 <SEP> 874 <SEP> 11952 <SEP> 16593 <SEP> 12774 <SEP>
<tb>
Man ersieht, dass der Schnittgeschwindigkeitsindex (V-60) der Legierungen C, D und E weit unter demjenigen der erfindungsgemässen Legierungen A und B liegt, während die Härte (Rockwell A) und die Querbruchfestigkeit (kg/cm2) in allen Fällen ungefähr vergleichbar und die Gewichtsanteile der Bestandteile annähernd dieselben sind.
Bei der Herstellung der erfindungsgemässen Produkte wird also zuerst ein praktisch gesättigter oder, als Optimum, übersättigter Mischkristall aus Titan- und Wolframcarbid hergestellt. Dieser feste Kristall wird pulverisiert und hierauf mit zerkleinertem Wolframcarbid und Kobalt versetzt und vermischt. Das Pulvergemisch wird dann gepresst (verformt) und gesintert. Dies wird beispielsweise im einzelnen wie folgt durchgeführt :
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werden in Pulverform innig miteinander gemischt, auf eine Temperatur von etwa 20930C (oder eine höhere Temperatur, welche die geeignete Lösungstemperatur bei geringeren Volumanteilen an TiC und höheren an zu lösendem WC ist) in einer unschädlichen umgebenden Atmosphäre erhitzt und etwa eine Stunde auf dieser Temperatur gehalten.
Hierauf wird abgekühlt, wobei der Mischkristall als eine
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wie vorher durchgeführt wird, jedoch vorzugsweise in einem Kohlerohrofen. Es scheint, dass durch diese Methode ein höherer gebundener Kohlenstoffgehalt möglich gemacht wird und dass die Reinheit besser ist als bei direkter Verwendung von TiC und WC. b) Der Mischkristall wird zu einem Pulver zermahlen. c) Etwa 60, 3 Vol.-% des Mischkristalls werden mit etwa 31, 4 Vol.-% WC und etwa 8, 3 Vol.-% Kobalt vermischt und vermahlen.
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45 Minuten oder, als Optimum, während einer Zeit von 30 Minuten in einer Wasserstoffatmosphäre.
Auch Vakuumsinterung kann angewendet werden.
Es wurde gefunden, dass bei der praktischen Durchführung des Verfahrens in den Stufen a) und c)
Abweichungen im Gehalt an TiC, WC und Mischkristall von 2 gestattet sind, ohne die Ergebnisse zu beeinträchtigen.
Wollte man hingegen eine Sinterhartmetallegierung mit dem gleichen End- oder Gesamtgehalt an
WC, TiC und Co gemäss dem alten Verfahren unter Anwendung eines 50 : 50 Gew.-%-Mischkristalls herstellen, würde man von etwa 79Vol.-% TiC und 21 Vol. -0/0 WC ausgehen, auf 2093 C während einer Stunde erhitzen und hierauf abkühlen wie in Stufe a). Der erhaltene Mischkristall könnte zer- kleinert und zermahlen werden wie unter b). Dann würde der Kristall in einer Menge von etwa 42, 3 Vol.-% mit etwa 49, 4 Vol.-% WC und etwa 8, 3 Vol. -% Co vermischt und vermahlen werden.
Verpressen wie unter d). Hierauf Sintern unter Wasserstoff oder im Vakuum bei etwa 1496 C während etwa 60 - 90 Minuten, bestenfalls während 60 Minuten.
Aus dem Obigen ist ersichtlich, dass die Temperatur und deren Anwendungszeit, wie sie nach der alten Methode für die letzte Stufe benötigt werden, viel grösser sind als nach dem erfindungsgemässen
Verfahren. Die Grundstruktur und der Charakter des erzeugten Produktes (s. Schnittbild der Fig. l) ist gänzlich verschieden von demjenigen des erfindungsgemäss hergestellten (s. Fig. 2), wie später noch näher erläutert wird.
Es ist zu bemerken, dass die Zusammensetzungen innerhalb des gemäss der Erfindung vorgesehenen
Bereiches bereits ausschliesslich auf Grund ihrer Gehalte bessere Qualitäten liefern als die ausserhalb dieses Bereiches liegenden, wenngleich die Resultate bei Einhalten der erfindungsgemässen Verfahrens- weise, wonach ein gesättigter oder übersättigter Mischkristall angewendet wird, noch weit überlegen sind.
Es liess sich auch feststellen, dass die entsprechende Anwendung eines Kobaltbinders für die Erzielung der
Resultate nach der Erfindung von Wichtigkeit ist. Die erfindungsgemäss hergestellten Produkte besitzen ein hartes, dichtes Gefüge und zeigen bei Anwendung als spanabhebende Werkzeuge bzw. Werkzeugteile eine Erhöhung der Standzeit auf etwa 1000 Stunden gegenüber der Standzeit bekannter Legierungen von etwa 200 Stunden. Es ist auch zu bemerken, dass die Korngrösse im Mittel etwa 0, 61-0, 94 Mikron beträgt gegenüber der normalen mittleren Korngrösse des Wolframcarbid von 0, 7 bis 2, 0 Mikron. Von
Interesse ist ferner das Verhältnis der Dichten der drei für die Herstellung verwendeten Hauptbestandteile :
TiC hat eine Dichte (g/cm3) von 4, 25, WC von 15, 7 und Co von 8, 9.
Versuche deuten darauf hin, dass Tantalcarbid bis etwa 50 Vol. -0/0 an Stelle von Titancarbid in dem Mischkristall treten kann, wobei ebenfalls Produkte mit gegenüber den bekannten verbesserten
Eigenschaften erhalten werden.
Zur weiteren beispielsweisen Erläuterung der Erfindung im Hinblick auf das erzeugte Produkt wurden zwei charakteristische Legierungen oder Zusammensetzungen A und B (s. die Schliffbilder der Fig. 2 und 3) herausgegriffen, welche innerhalb der Abgrenzung des Bereiches 4'der Fig. 4 liegen. Tabelle II zeigt die speziellen Eigenschaften und die Zusammensetzung der Legierung A.
Tabelle II (Legierung A)
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<tb>
<tb> Gehalt <SEP> im <SEP> 1. <SEP> Teil <SEP> Gehalt <SEP> im <SEP> 2. <SEP> Teil <SEP> Resultierender
<tb> des <SEP> Verfahrens <SEP> des <SEP> Verfahrens <SEP> Gesamtgehalt
<tb> (Herstellung <SEP> des
<tb> Mischkristalls)
<tb> MischTiC <SEP> 55 <SEP> Vol. <SEP> kristall <SEP> 60, <SEP> 3 <SEP> Vol.-% <SEP> TiC <SEP> 33, <SEP> 3 <SEP> Vol.-% <SEP>
<tb> WC <SEP> 45"WC <SEP> 31, <SEP> 4"WC <SEP> 58, <SEP> 4" <SEP>
<tb> Co <SEP> 8, <SEP> 3"Co <SEP> 8, <SEP> 3" <SEP>
<tb>
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Bei der Herstellung der Legierung B wurde die gleiche Mischkristallzusammensetzung wie in Spalte 1 der Tabelle II angewendet, wogegen der Volumengehalt in der zweiten Stufe und der resultierende
Gesamtgehalt der Bestandteile im Endprodukt abweichen. Diese letzteren Angaben sind in Tabelle III zusammengefasst.
Tabelle III (Legierung B)
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<tb>
<tb> Gehalt <SEP> im <SEP> 2. <SEP> Teil <SEP> Resultierender
<tb> des <SEP> Verfahrens <SEP> Gesamtgehalt
<tb> Mischkristall <SEP> 46, <SEP> 3 <SEP> Vol.-% <SEP> TiC <SEP> 25, <SEP> 5 <SEP> Vol.-% <SEP>
<tb> WC <SEP> 42, <SEP> 9 <SEP> n <SEP> WC <SEP> 63, <SEP> 7"
<tb> Co <SEP> 10,8 <SEP> " <SEP> Co <SEP> 10,8 <SEP> "
<tb>
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<tb>
<tb> O.
<SEP> Warnock"CarbideLegierung <SEP> A <SEP> Legierung <SEP> B
<tb> Festigkeit
<tb> (Querbruch-) <SEP> 1 <SEP> 765 <SEP> kg/cmz <SEP> 16874 <SEP> kg/cmz <SEP>
<tb> Härte <SEP> 92 <SEP> 1/4 <SEP> Rockwell <SEP> A <SEP> 91 <SEP> 1/2 <SEP> Rockwell <SEP> A
<tb> Cutting <SEP> index <SEP> 349 <SEP> für <SEP> V <SEP> - <SEP> 60 <SEP> 300 <SEP> für <SEP> V-60
<tb>
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gemäss der zweiten Stufe des für die Herstellung der Zusammensetzung der Fig. l angewendeten Verfahrens erfolgt normalerweise ein Eindiffundieren von WC in die feste Lösung des Mischkristalls, während bei der Zusammensetzung der Fig. 2 ein strukturelles Gleichgewicht sowohl bezüglich des Mischkristalls selbst als auch zwischen dem Mischkristall und dem zusätzlichen Wolframcarbid und Kobalt besteht.
Das Gefüge der Fig. 2 zeigt auch eine gleichförmige, feinere und homogene Struktur mit stärker unterbrochenen und ausgezackten, einen gewundeneren Pfad beschreibenden kurzen Linien. Es besteht kein Anzeichen für nicht umgesetztes Titancarbid als solches, und das Kobalt findet sich in erster Linie in den Kornbegrenzungen, ist dünner ausgebreitet und liegt nicht in Lösung vor. Man erkennt einen grösseren Lösungsbereich (den freien weissen Bereich der Fig. 2) der Grundmasse, in welcher die Wolframcarbidkörner weitgehender dispergiert sind und vor allem eine feinere Struktur besitzen.
Es ist dies ein Gefüge unterbrochener Ausscheidung, welches in seinen Eigenschaften grundlegend verschieden und verbessert ist sowohl gegenüber den früheren Zusammensetzungen als auch gegenüber einem Produkt, hergestellt unter Anwendung eines ungesättigten Mischkristalls oder mit ungesättigter Endzusammensetzung (s. Fig. l), selbst dann, wenn wie im Falle der Fig. l in beiden Produkten ein gleicher Gesamtgehalt an Bestandteilen vorhanden ist.
Das erfindungsgemässe Produkt bedeutet einen wesentlichen Fortschritt in der Carbidmetallurgie, da es erhöhte Härte bei gleichzeitig erhöhter Festigkeit besitzt und damit erhöhte Verschleissfestigkeit, kombiniert mit grösserer Stossfestigkeit, z. B. bei Anwendung zum Fräsen, ermöglicht. Bei seiner Anwendung als spanabhebendes Werkzeug gestattet es die Entfernung grösserer Mengen von Metall bei Massenproduktionen, wodurch infolge seiner gleichmässigen Arbeitsleistung die Kosten für das Einzelstück erheblich herabgesetzt werden. Bei vergleichender Prüfung mit zehn andern Qualitäten erwies sich das erfindungsgemässe Produkt in allen Fällen überlegen, indem es eine um 20 - 25Ufo geringere Abnützung bei fünf Schnitten und eine um 231o niedrigere Abnützung bei zwanzig Schnitten ergab.
Sechs der zehn Vergleichsprodukte waren noch vor Abschluss der Prüfung so stark abgenützt, dass sie nicht mehr reparierbar waren. Diese Teste wurden unter schwerster Beanspruchung durchgeführt.
Kurz zusammengefasst ist die erfindungsgemässe Sinterhartmetallegierung durch eine Mikrostruktur mit unterbrochener Ausscheidung gekennzeichnet, bestehend aus feinkörnigen, ausgeschiedenen Wolframcarbidkörnern oder-teilchen und einigen zurückgehaltenen Wolframcarbidkörnern oder-teilchen mittlerer Korngrösse, welche alle gleichmässig und weitgehend in einer Grundmasse aus einer gesättigten festen Lösung Wolframcarbid-Titancarbid dispergiert sind. Die Körner oder Kristalle des Produktes werden untereinander durch eine dünne Schicht eines gleichmässig verteilten Kobaltbinders zusammengehalten.
Das Produkt besitzt eine auf Volumbasis ermittelte ausgeglichene Zusammensetzung, wobei sich insbesondere die seine Kristallstruktur bildenden Bestandteile in einem vollkommenen strukturellen Gleichgewicht befinden.
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und durch Verwendung eines gesättigten oder übersättigten Mischkristalls, in welchem das Titancarbid in einer Menge von nicht über 57 Vol. -Ufo des Kristalls vorliegt, beim Herstellungsverfahren. Das erfindungsgemässe Hartmetall besitzt eine neue und verbesserte Kombination von Festigkeit, Härte und Schneidhaltigkeit und weist eine neue und verbesserte Mikrostruktur mit besserem Verhältnis zwischen den Festigkeiten der Carbidkristalle und des Kobaltbinders auf.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Sinterhartmetallegierung, bestehend aus einer Wolframcarbid und Titancarbid enthaltenden, einen Mischkristall darstellenden festen Lösung und in dieser als Hilfsstoffe dispergiertem Wolframcarbid und Kobalt, dadurch gekennzeichnet, dass der Mischkristall volummässig gegenüber jedem der andern Bestandteile überwiegt und dass in dem Mischkristall das Titancarbid zumindest vollständig mit Wolframcarbid gesättigt ist und sein Volumanteil grösser ist als derjenige von Wolframcarbid und bis zu 57 Vol.-'% beträgt, wobei der Gesamtvolumanteil an Wolframcarbid in der Legierung grösser ist als derjenige jedes andern Bestandteiles und der Gehalt an Kobalt höchstens 12 Vol. -Ufo beträgt.