Keramik - 06 Hartmetall Flashcards
(16 cards)
Cermets und Hartmetalle
- Werkzeugstoffe / Schneidwerkstoffe
- Metall-keramische Stückverbundwerkstoffe bestehend aus einem keramischen Hartstoff ud einer metallischen Matrix
- CerMets
- > CERamic + METal
- > Hartstoffe: Titankarbonitride Ti(C,N)
- > Metallmatrix: Cobalt und/oder Nickel
- Hartmetalle
- > Hartstoffe: Wolframkarbid WC (Hauptbestandteil) “kubische Karbide” TiC, TaC, NbC, Cr3C2
- > Metallischer Binder: Cobalt
Anforderungen an Hartmetalle
- hohe Härte bei möglichst feinkörnigem, gleichmäßigem Gefüge
- hinreichende Zähigkeit bei der Beanspruchung durch äußere Kräfte
- hohe Warmhärte und Warmfestigkeit (Widerstand gegen plastische Verformung)
- hohe thermodynamische Stabilität der Gefügebestandteile
- hohe Korngrenzenfestigkeit der Hartstoffkörner untereinander und zwischen Hartstoff und Bindephase
- geringe Adhäsionsneigung der Verschleißpartner
Bestandteile von Hartmetallen: Hartstoffphase
WC, TiC, TaC
Üblich 70-97%
WC:
- hohe Härte und Zähigkeit
- bei Sintertemperatur gut löslich in Co
TiC:
- sehr hohe Härte und geringe Zähigkeit
- schlechte Löslichkeit in Fe -> reduzierte Kerbwirkung beim Spanen
TaC:
- Erhöhung des Warmverschleißwiderstandes
- Kornwachstumsinhibitor
!Es ist wichtig, dass die feste Phase (WC) sich gut in der schmelzflüssigen Phase (Co) löst.
Bestandteile von Hartmetallen: Bindephase
Co, Ni, Fe
Co: - gute Zähigkeit - gute Benetzung von WC Ni, Fe: - alternative Bindersysteme
Bezeichnung von Hartmetallen für die Zerspanung
Teil I: Zerspanungshauptgruppen
Zerspanungshauptgruppe P
- Hartmetalle mit WC, TiC, TaC, NbC
- hohe Warmfestigkeit
- hoher Verschleißwiderstand
- Anwendung bei langspanenden Stahlwerkstoffen
Bezeichnung von Hartmetallen für die Zerspanung
Teil I: Zerspanungshauptgruppen
Zerspanungshauptgruppe M
- Hartmetalle mit WC und geringen Gehalten an TiC, TaC
- hohe Warmverschleißbeständigkeit
- Anwendung zur Zerspanen nichtrostender Edelstähle und Gusseisen
Bezeichnung von Hartmetallen für die Zerspanung
Teil I: Zerspanungshauptgruppen
Zerspanungshauptgruppe K
- Hartmetalle mit WC und keinen oder geringen Gehalten an TiC, TaC, NbC
- kubische Karbide als Kornwachstumsinhibitoren
- geringe Warmverschleißbeständigkeit
- hohe Abriebbeständigkeit
- Anwendung zur Zerspanung kurzspanender Werkstoffe (Gusseisen, Nichteisenmetalle, Nichtmetalle, Gestein, Holz)
Bezeichnung von Hartmetallen für die Zerspanung
Teil II: Anwendungsgruppen
zweistellige niedrige Zahl: hohe Verschleißbeständigkeit und niedrige Zähigkeit
-> Beispiel: P01, P10
zweistellige hohe Zahl: niedrige Verschleißbeständigkeit und hohe Zähigkeit
-> Beispiel: P40
Prozesskette zur Herstellung von Bauteilen aus Hartmetall
- Pulver Herstellung
- Pulveraufbereitung
- Formgebung
- Konsolidierung (Sintern)
- Nachbehandlung
Herstellung von WC durch Carburierung von W-Pulver
- Mischen von reinem W-Pulver mit Ruß
- Carburieren unter H2 in Kohlerohöfen
- Steuerung der WC-Teilchengröße durch Teilchengröße des W-Pulvers
- übliche Carburiertemperatur: 1600-1800°C
- Resultat: WC-Pulver mit 6,13% C
Eigenschaften der Co-Bindephase in Hartmetallen mit Blick auf das Flüssigphasensintern
- Bildung einer flüssigen Phase bei Sintertemperatur
- Benetzung der Hartstoffphase bei Sintertemperatur
- Begrenzte Löslichkeit in der Flüssigphase für die Hartstoffphase bei Sintertemperatur
- Keine Reaktion mit der Hartstoffphase, bei der eine neue Phase gebildet wird
Bedingungen für die Verdichtung durch den Teilchenumordnungsprozess
- WC-Partikel werden durch die Flüssigphase gut benetzt
2. WC-Partikel werden durch die Flüssigphase getrennt
Gefügeveränderungen während des Sinterns
- Volle Verdichtung auf theoretische Dichte
- Kornwachstum
Beschichtungsverfahren
- CVD (Chemical Vapour Deposition)
- PVD (Physical Vapour Deposition)
Vorteile bei der Zerspanung (TiC, TiN)
- TiC: reduziert Freiflächenverschleiß
- TiN: reduziert Kolkverschleiß
Vorteile von Al2O3-Beschichtungen
- hohe Wärmehärte
- Geringe Wärmeleitfähigkeit -> Wärme fließt über Soan ab
- > hohe Schnittgeschwindigkeit (bis zu 350m/min)
