Typische Hartmetall-Werkzeugmaterialien

Die Zugabe von TaC (NbC) zu Hartmetall ist eine effektive Methode zur Leistungssteigerung. In TiC/Ni/Mo-Legierungen verbessert der teilweise Ersatz von TiC durch Carbide wie WC und TaC, die eine höhere Zähigkeit aufweisen, die Hartmetalleigenschaften und erweitert deren Anwendungsbereich. Die Zugabe von WC und TaC verbessert:

● Zähigkeit
● Elastizitätsmodul
● Widerstand gegen plastische Verformung
● Hochtemperaturfestigkeit

Es verbessert außerdem die Wärmeleitfähigkeit und die Temperaturwechselbeständigkeit, wodurch das Werkzeug besser für unterbrochene Schnitte geeignet ist. Bei WC-Co-Legierungen lässt sich die Leistung durch die Zugabe von 0,5 % bis 3 % (Massenanteil) von Carbiden wie TaC, NbC, Cr₃C₂, VC, TiC oder HfC verbessern. Zu den Hauptzielen gehören:

● Kornverfeinerung
● Erhaltung einer einheitlichen Kristallstruktur ohne signifikante Rekristallisation
● Erhöhung der Härte und Verschleißfestigkeit ohne Beeinträchtigung der Zähigkeit

Darüber hinaus verbessern diese Zusatzstoffe:

● Hochtemperaturhärte
● Hochtemperaturfestigkeit
● Oxidationsbeständigkeit

Beim Zerspanen bildet sich ein zäher, selbstkompensierender Oxidfilm, der adhäsiven und diffusen Verschleiß bei der Bearbeitung bestimmter Metalle oder Legierungen widersteht. Dies verbessert die Verschleißfestigkeit des Werkzeugs und erhöht seine Widerstandsfähigkeit gegen Kolk- und Flankenverschleiß. Diese Vorteile treten mit steigendem Kobaltgehalt im Hartmetall deutlicher hervor.

● Hartmetall mit 1 bis 3 % (Massenanteil) TaC (NbC) kann verschiedene Gusseisensorten bearbeiten, einschließlich extrahartem Gusseisen und legiertem Gusseisen.
● Niedrigkobalthaltige Legierungen mit 3 % bis 10 % (Massenanteil) TaC (NbC), wie z. B. YG6A, YG8N und YG813, sind vielseitig einsetzbar. Sie können verarbeitet werden:

Gekühltes Gusseisen
Duktiles Gusseisen
Nichteisenmetalle
Schwer zerspanbare Werkstoffe wie Edelstahl, gehärteter Stahl und Hochtemperaturlegierungen

Diese Legierungen sind allgemein als Universallegierungen (YW) bekannt. Durch eine entsprechende Erhöhung des Kobaltgehalts werden Festigkeit und Zähigkeit dieser Hartmetallart gesteigert, wodurch sie sich für die Schruppbearbeitung und das unterbrochene Schneiden schwer zerspanbarer Werkstoffe eignen. Anwendungsgebiete sind unter anderem:

● Beplankung großer Stahlguss- und Schmiedeteile
● Drehen, Hobeln und Fräsen von austenitischem Stahl und hitzebeständigen Legierungen
● Bearbeitung mit großen Spanwinkeln, großen Schnittquerschnitten und mittleren bis niedrigen Geschwindigkeiten
● Schruppen auf automatischen, halbautomatischen und Mehrwerkzeug-Drehmaschinen
● Herstellung von Bohrern, Wälzfräsern und anderen Werkzeugen mit hoher Schneidkantenfestigkeit**

In WC-TiC-Co-Legierungen erhöht ein zu hoher TiC-Gehalt die Anfälligkeit für thermische Rissbildung und führt somit zu größerer Sprödigkeit. Die Zugabe von TaC zu WC-TiC-Legierungen mit niedrigem TiC- und hohem Kobaltgehalt verbessert Folgendes:

● Zähigkeit
● Hitzebeständigkeit
● Oxidationsbeständigkeit

Während TiC die Temperaturwechselbeständigkeit verringert, kompensiert TaC dies, wodurch die Legierung für Fräsprozesse geeignet ist. Kostengünstigere Alternativen wie NbC oder Hf-Nb-Carbide (Massenanteil: Hf 60 %, Nb 40 %) können TaC ersetzen. In TiC-Ni-Mo-Legierungen verbessert die gleichzeitige Zugabe von TiN, WC und TaC die folgenden Eigenschaften signifikant:

● Härte
● Biegefestigkeit
● Oxidationsbeständigkeit
● Wärmeleitfähigkeit

bei hohen Temperaturen (900–1000°C).