Ein Legierungsmaterial, das durch einen pulvermetallurgischen Prozess aus einer harten Verbindung eines hochschmelzenden Metalls und eines Bindemetalls hergestellt wird. Hartmetall verfügt über eine Reihe hervorragender Eigenschaften wie hohe Härte, Verschleißfestigkeit, gute Festigkeit und Zähigkeit, Hitzebeständigkeit und Korrosionsbeständigkeit, insbesondere seine hohe Härte und Verschleißfestigkeit, die auch bei einer Temperatur von 500 °C grundsätzlich unverändert bleiben hohe Härte bei 1000℃. Hartmetall wird häufig als Werkzeugmaterial wie Drehwerkzeuge, Fräser, Hobel, Bohrer, Bohrwerkzeuge usw. zum Schneiden von Gusseisen, Nichteisenmetallen, Kunststoffen, Chemiefasern, Graphit, Glas, Stein und gewöhnlichem Stahl verwendet. und kann auch zum Schneiden schwer zu bearbeitender Materialien wie hitzebeständiger Stahl, Edelstahl, Hochmanganstahl, Werkzeugstahl usw. verwendet werden. Die Schnittgeschwindigkeit neuer Hartmetallwerkzeuge ist mittlerweile hunderte Male höher als die von Kohlenstoffstahl.
Anwendung von Hartmetall
(1) Werkzeugmaterial
Hartmetall ist das größte Werkzeugmaterial, das zur Herstellung von Drehwerkzeugen, Fräsern, Hobeln, Bohrern usw. verwendet werden kann. Unter diesen eignet sich Wolfram-Kobalt-Karbid für die Kurzspanbearbeitung von Eisen- und Nichteisenmetallen sowie für die Bearbeitung von nichtmetallische Materialien wie Gusseisen, Messingguss, Bakelit usw.; Wolfram-Titan-Kobaltkarbid eignet sich für die Langzeitbearbeitung von Eisenmetallen wie Stahl. Spanbearbeitung. Unter ähnlichen Legierungen eignen sich solche mit einem höheren Kobaltgehalt für die Grobbearbeitung und solche mit einem geringeren Kobaltgehalt für die Schlichtbearbeitung. Allzweck-Hartmetalle haben eine viel längere Bearbeitungslebensdauer als andere Hartmetalle für schwer zu bearbeitende Materialien wie Edelstahl.
(2) Formmaterial
Hartmetall wird hauptsächlich für Kaltbearbeitungsmatrizen wie Kaltziehmatrizen, Kaltstanzmatrizen, Kaltfließpressmatrizen und Kaltstanzmatrizen verwendet.
Hartmetall-Kaltstauchmatrizen müssen eine gute Schlagzähigkeit, Bruchzähigkeit, Ermüdungsfestigkeit, Biegefestigkeit und eine gute Verschleißfestigkeit unter den verschleißfesten Arbeitsbedingungen von Stößen oder starken Stößen aufweisen. Üblicherweise werden Legierungsqualitäten mit mittlerem und hohem Kobaltgehalt sowie mittel- und grobkörnige Legierungen verwendet, beispielsweise YG15C.
Im Allgemeinen ist die Beziehung zwischen Verschleißfestigkeit und Zähigkeit von Hartmetall widersprüchlich: Eine Erhöhung der Verschleißfestigkeit führt zu einer Verringerung der Zähigkeit, und eine Erhöhung der Zähigkeit führt unweigerlich zu einer Verringerung der Verschleißfestigkeit. Daher ist es bei der Auswahl der Legierungsqualitäten erforderlich, je nach Verarbeitungsgegenstand und Verarbeitungsbedingungen spezifische Anwendungsanforderungen zu erfüllen.
Wenn die ausgewählte Sorte während des Gebrauchs zu frühzeitiger Rissbildung und Beschädigung neigt, sollte die Sorte mit höherer Zähigkeit ausgewählt werden; Wenn die ausgewählte Sorte anfällig für frühzeitigen Verschleiß und Beschädigungen während des Gebrauchs ist, sollte die Sorte mit höherer Härte und besserer Verschleißfestigkeit ausgewählt werden. . Die folgenden Sorten: YG15C, YG18C, YG20C, YL60, YG22C, YG25C Von links nach rechts nimmt die Härte ab, die Verschleißfestigkeit nimmt ab und die Zähigkeit nimmt zu; im Gegenteil, das Gegenteil ist der Fall.
(3) Messwerkzeuge und verschleißfeste Teile
Hartmetall wird für verschleißfeste Oberflächeneinlagen und Teile von Messwerkzeugen, Präzisionslager von Schleifmaschinen, Führungsplatten und Führungsstangen von spitzenlosen Schleifmaschinen, Oberteile von Drehmaschinen und andere verschleißfeste Teile verwendet.
Bindemetalle sind im Allgemeinen Metalle der Eisengruppe, üblicherweise Kobalt und Nickel.
Bei der Herstellung von Hartmetall liegt die Partikelgröße des ausgewählten Rohstoffpulvers zwischen 1 und 2 Mikrometer und die Reinheit ist sehr hoch. Die Rohstoffe werden entsprechend dem vorgeschriebenen Zusammensetzungsverhältnis dosiert und zum Nassmahlen in einer Nasskugelmühle werden Alkohol oder andere Medien zugesetzt, um sie vollständig zu vermischen und zu pulverisieren. Die Mischung sieben. Anschließend wird die Mischung granuliert, gepresst und auf eine Temperatur nahe dem Schmelzpunkt des Bindemetalls (1300–1500 °C) erhitzt. Die ausgehärtete Phase und das Bindemetall bilden eine eutektische Legierung. Nach dem Abkühlen verteilen sich die ausgehärteten Phasen im Gitter aus dem Verbindungsmetall und verbinden sich eng miteinander zu einem festen Ganzen. Die Härte von Hartmetall hängt vom Gehalt an gehärteter Phase und der Korngröße ab, d. h. je höher der Gehalt an gehärteter Phase und je feiner die Körner, desto größer die Härte. Die Zähigkeit von Hartmetall wird durch das Bindemetall bestimmt. Je höher der Bindemetallgehalt ist, desto höher ist die Biegefestigkeit.
Im Jahr 1923 fügte Schlerter aus Deutschland Wolframcarbidpulver 10 bis 20 % Kobalt als Bindemittel hinzu und erfand eine neue Legierung aus Wolframcarbid und Kobalt. Die Härte ist nach Diamant unübertroffen. Das erste Hartmetall wurde hergestellt. Beim Schneiden von Stahl mit einem Werkzeug aus dieser Legierung verschleißt die Schneidkante schnell und es kommt sogar zu Rissen an der Schneidkante. Im Jahr 1929 fügte Schwarzkov in den Vereinigten Staaten der ursprünglichen Zusammensetzung eine bestimmte Menge an Wolframkarbid- und Titankarbid-Verbundkarbiden hinzu, was die Leistung des Werkzeugs beim Schneiden von Stahl verbesserte. Dies ist ein weiterer Erfolg in der Geschichte der Hartmetallentwicklung.
Hartmetall verfügt über eine Reihe hervorragender Eigenschaften wie hohe Härte, Verschleißfestigkeit, gute Festigkeit und Zähigkeit, Hitzebeständigkeit und Korrosionsbeständigkeit, insbesondere seine hohe Härte und Verschleißfestigkeit, die auch bei einer Temperatur von 500 °C grundsätzlich unverändert bleiben hohe Härte bei 1000℃. Hartmetall wird häufig als Werkzeugmaterial wie Drehwerkzeuge, Fräser, Hobel, Bohrer, Bohrwerkzeuge usw. zum Schneiden von Gusseisen, Nichteisenmetallen, Kunststoffen, Chemiefasern, Graphit, Glas, Stein und gewöhnlichem Stahl verwendet. und kann auch zum Schneiden schwer zu bearbeitender Materialien wie hitzebeständiger Stahl, Edelstahl, Hochmanganstahl, Werkzeugstahl usw. verwendet werden. Die Schnittgeschwindigkeit neuer Hartmetallwerkzeuge ist mittlerweile hunderte Male höher als die von Kohlenstoffstahl.
Hartmetall kann auch zur Herstellung von Gesteinsbohrwerkzeugen, Bergbauwerkzeugen, Bohrwerkzeugen, Messwerkzeugen, verschleißfesten Teilen, Metallschleifmitteln, Zylinderlaufbuchsen, Präzisionslagern, Düsen und Metallformen (z. B. Drahtziehmatrizen, Bolzenmatrizen, Mutternmatrizen) verwendet werden , und verschiedene Befestigungsformen, die hervorragende Leistung von Hartmetall ersetzte nach und nach die vorherigen Stahlformen).
Später kam auch beschichtetes Hartmetall auf den Markt. Im Jahr 1969 entwickelte Schweden erfolgreich ein mit Titankarbid beschichtetes Werkzeug. Die Basis des Werkzeugs ist Wolfram-Titan-Kobaltkarbid oder Wolfram-Kobaltkarbid. Die Dicke der Titankarbidbeschichtung auf der Oberfläche beträgt nur wenige Mikrometer, aber im Vergleich zu Legierungswerkzeugen derselben Marke wird die Lebensdauer um das Dreifache verlängert und die Schnittgeschwindigkeit um 25 % bis 50 % erhöht. In den 1970er Jahren erschien eine vierte Generation beschichteter Werkzeuge zum Schneiden schwer zerspanbarer Materialien.
Wie wird Hartmetall gesintert?
Hartmetall ist ein Metallwerkstoff, der durch Pulvermetallurgie aus Karbiden und Bindemetallen aus einem oder mehreren hochschmelzenden Metallen hergestellt wird.
Mwichtigsten Erzeugerländer
Es gibt mehr als 50 Länder auf der Welt, die Hartmetall mit einer Gesamtproduktion von 27.000 bis 28.000 Tonnen produzieren. Die Hauptproduzenten sind die Vereinigten Staaten, Russland, Schweden, China, Deutschland, Japan, das Vereinigte Königreich, Frankreich usw. Der Weltmarkt für Hartmetall ist grundsätzlich gesättigt. , der Marktwettbewerb ist sehr hart. Chinas Hartmetallindustrie nahm Ende der 1950er Jahre Gestalt an. Von den 1960er bis 1970er Jahren entwickelte sich Chinas Hartmetallindustrie rasant. In den frühen 1990er Jahren erreichte Chinas Gesamtproduktionskapazität für Hartmetall 6.000 t, und die Gesamtproduktion von Hartmetall erreichte 5.000 t und liegt damit nach Russland und den Vereinigten Staaten an zweiter Stelle weltweit.
WC-Fräser
①Wolfram- und Kobalt-Hartmetall
Die Hauptbestandteile sind Wolframcarbid (WC) und das Bindemittel Kobalt (Co).
Sein Gehalt setzt sich aus „YG“ („hart und Kobalt“ im chinesischen Pinyin) und dem Prozentsatz des durchschnittlichen Kobaltgehalts zusammen.
Beispielsweise bedeutet YG8, dass der durchschnittliche WCo = 8 % beträgt und der Rest Wolfram-Kobalt-Karbid oder Wolframkarbid ist.
TIC-Messer
②Wolfram-Titan-Kobaltkarbid
Die Hauptbestandteile sind Wolframkarbid, Titankarbid (TiC) und Kobalt.
Sein Grad setzt sich aus „YT“ („hart, Titan“, zwei Zeichen im chinesischen Pinyin-Präfix) und dem durchschnittlichen Gehalt an Titankarbid zusammen.
Beispielsweise bedeutet YT15 einen durchschnittlichen WTi von 15 %, der Rest besteht aus Wolframkarbid und Wolfram-Titan-Kobaltkarbid mit Kobaltgehalt.
Wolfram-Titan-Tantal-Werkzeug
③Wolfram-Titan-Tantal (Niob) Hartmetall
Die Hauptbestandteile sind Wolframkarbid, Titankarbid, Tantalkarbid (oder Niobkarbid) und Kobalt. Diese Art von Hartmetall wird auch als allgemeines Hartmetall oder universelles Hartmetall bezeichnet.
Sein Grad setzt sich aus „YW“ (dem chinesischen phonetischen Präfix von „hard“ und „wan“) sowie einer Sequenznummer wie YW1 zusammen.
Leistungsmerkmale
Hartmetallgeschweißte Einsätze
Hohe Härte (86～93HRA, entspricht 69～81HRC);
Gute thermische Härte (bis zu 900–1000 ℃, 60 HRC halten);
Gute Abriebfestigkeit.
Hartmetall-Schneidwerkzeuge sind 4- bis 7-mal schneller als Schnellarbeitsstahl und die Standzeit ist 5- bis 80-mal höher. Bei der Herstellung von Formen und Messwerkzeugen ist die Lebensdauer 20 bis 150 Mal höher als die von legiertem Werkzeugstahl. Es kann harte Materialien von etwa 50 HRC schneiden.
Allerdings ist Hartmetall spröde und kann nicht bearbeitet werden, und es ist schwierig, integrale Werkzeuge mit komplexen Formen herzustellen. Daher werden häufig Klingen unterschiedlicher Form hergestellt, die durch Schweißen, Kleben, mechanisches Klemmen usw. am Werkzeug- oder Formkörper angebracht werden.
Speziell geformter Balken
Sintern
Beim Sintern aus Hartmetall wird das Pulver zu einem Knüppel gepresst und dann in den Sinterofen gegeben, um es auf eine bestimmte Temperatur (Sintertemperatur) zu erhitzen, es für eine bestimmte Zeit (Haltezeit) zu halten und es dann abzukühlen, um ein zementiertes Material zu erhalten Hartmetallwerkstoff mit den erforderlichen Eigenschaften.
Der Hartmetall-Sinterprozess kann in vier grundlegende Phasen unterteilt werden:
1: Im Stadium des Entfernens des Formmittels und des Vorsinterns verändert sich der Sinterkörper wie folgt:
Durch die Entfernung des Formmittels mit steigender Temperatur im Anfangsstadium des Sinterns zersetzt sich das Formmittel allmählich oder verdampft, und der Sinterkörper wird ausgeschlossen. Art, Menge und Sinterverfahren sind unterschiedlich.
Die Oxide auf der Oberfläche des Pulvers werden reduziert. Bei der Sintertemperatur kann Wasserstoff die Oxide von Kobalt und Wolfram reduzieren. Wenn das Formmittel im Vakuum entfernt und gesintert wird, ist die Kohlenstoff-Sauerstoff-Reaktion nicht stark. Die Kontaktspannung zwischen den Pulverpartikeln wird allmählich beseitigt, das Bindungsmetallpulver beginnt sich zu erholen und zu rekristallisieren, die Oberflächendiffusion beginnt aufzutreten und die Brikettierfestigkeit wird verbessert.
2: Festphasensinterstufe (800℃ – eutektische Temperatur)
Bei der Temperatur vor dem Auftreten der flüssigen Phase werden zusätzlich zur Fortsetzung des Prozesses der vorherigen Stufe die Festphasenreaktion und -diffusion intensiviert, das plastische Fließen verstärkt und der Sinterkörper deutlich schrumpft.
3: Flüssigphasen-Sinterstufe (eutektische Temperatur – Sintertemperatur)
Wenn die flüssige Phase im Sinterkörper erscheint, ist die Schrumpfung schnell abgeschlossen, gefolgt von einer kristallographischen Umwandlung zur Bildung der Grundstruktur und Struktur der Legierung.
4: Abkühlphase (Sintertemperatur – Raumtemperatur)
In diesem Stadium ändern sich Struktur und Phasenzusammensetzung der Legierung je nach Abkühlbedingungen. Diese Funktion kann zum Erhitzen des Hartmetalls genutzt werden, um seine physikalischen und mechanischen Eigenschaften zu verbessern.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 11. April 2022
