Über Hartmetall (I)

1. Die Hauptkomponente von Hartmetall

Hartmetall besteht aus hochhartem, feuerfestem Metallcarbid (WC, TiC) in Mikronform als Hauptbestandteil, mit Kobalt (Co), Nickel (Ni) und Molybdän (Mo) als Bindemittel. Es kann in einem Vakuumofen oder als wasserstoffunterstütztes Pulvermetallurgieprodukt in einem Reduktionsofen gesintert werden.

Zum Beispiel:

2. Die Zusammensetzung der Substrate aus Hartmetall

Das Substrat aus Hartmetall besteht aus zwei Teilen: einem Teil ist die Härtungsphase, der andere Teil ist das Bindemetall.

Die gehärtete Phase ist das Carbid von Übergangsmetallen im Periodensystem, wie zum Beispiel WolframcarbidTitancarbid und Tantalcarbid weisen eine sehr hohe Härte auf, und ihre Schmelzpunkte liegen über 2000 °C, teilweise sogar über 4000 °C. Auch Übergangsmetallnitride, -boride und -silicide besitzen ähnliche Eigenschaften und können in Hartmetallen als Härtungsphasen wirken. Das Vorhandensein dieser Härtungsphase verleiht der Legierung eine extrem hohe Härte und Verschleißfestigkeit.

Als Bindungsmetall werden im Allgemeinen Metalle der Eisengruppe verwendet, wobei Kobalt und Nickel häufig zum Einsatz kommen.

3. Wie die einzelnen Komponenten in der Fertigung funktionieren

Bei der Herstellung von Hartmetall liegt die Partikelgröße des vom Hartmetallwerk ausgewählten Rohmaterialpulvers zwischen 1 und 2 Mikrometern, und es wird eine sehr hohe Reinheit erwartet. Die Rohstoffe werden gemäß dem vorgegebenen Mischungsverhältnis gemischt und in einer Nasskugelmühle unter Zugabe von Alkohol oder einem anderen Medium fein vermahlen. Nach dem Trocknen und Sieben wird ein Formungsmittel wie Wachs oder Klebstoff hinzugefügt. Die Mischung wird erneut gesiebt. Anschließend wird die Mischung granuliert, verpresst und auf nahezu den Schmelzpunkt des Bindemittels (1300–1500 °C) erhitzt. Dabei bilden die gehärtete Phase und das Bindemittel eine eutektische Legierung. Nach dem Abkühlen verteilt sich die gehärtete Phase im Bindemittelgitter und verbindet sich fest miteinander zu einem homogenen Gefüge. Die Härte von Hartmetall hängt vom Gehalt an gehärteter Phase und der Korngröße ab: Je höher der Gehalt an gehärteter Phase und je feiner die Körner, desto höher die Härte. Die Zähigkeit von Hartmetall wird durch das Bindemittel bestimmt. Je höher der Anteil an Bindemittel, desto größer die Biegefestigkeit.