DE1247671B

DE1247671B - Verfahren zur Herstellung von Hartmetallformkoerpern mit haerterer und verschleissfesterer Oberflaechenzone

Info

Publication number: DE1247671B
Application number: DEB67199A
Authority: DE
Inventors: Helmut Kahrmann; Dr-Ing Guenter Schuhmacher
Original assignee: Beteiligungs und Patentverwaltungs GmbH
Current assignee: Beteiligungs und Patentverwaltungs GmbH
Priority date: 1962-05-11
Filing date: 1962-05-11
Publication date: 1967-08-17

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES '/MT^ PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

Deutsche Kl.

C22f

C23C 16/00/ C

40 d-1/18

Nummer: 1 247 671

Aktenzeichen: B 67199 VI a/40 d

Anmcldetag: 11. Mai 1962

Auslegetag: 17. August 1967

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Hartmetallformkörpern, die aus einer hilfsmetallhaltigen Karbidlegierung bestehen und in ihrer Oberflächenzone eine größere Härte und Verschleißfestigkeit aufweisen als im Kern.

Es ist bekannt, daß aus hilfsmetallhaltigen Karbidlegierungen bestehende Hartmetallformkörper sich durch eine große Härte und Verschleißfestigkeit auszeichnen und in großem Umfang in der Zerspanungstechnik und als Verschleißteile verwendet werden. Für viele Anwendungsfälle solcher Formkörper ist es vorteilhaft, dafür Sorge zu tragen, daß ihre an sich schon große Härte in einer mehr oder weniger starken Oberflächenzone noch höhere Werte aufweist. Das gilt für alle Anwendungsfälle solcher Formkörper, in denen die Verschleißbeanspruchung im allgemeinen auf einen begrenzten Oberflächenzonenbereich beschränkt bleibt, wie es beispielsweise bei Ziehsteinen oder Führungsschienen der Fall ist, aber auch für gewisse Schneidplatten. Es kann daran gedacht werden, die Steigerung der Härte und damit der Verschleißfestigkeit in der Oberflächenzone der Formkörper angesichts der Struktur des Hartmetalls, das bekanntlich im wesentlichen aus harten Karbidkristallen und einem geringen Anteil an weicherem Bindemetall, insbesondere Kobalt, besteht, dadurch zu bewirken, daß man die Pulvermischung, aus der der Formkörper gefertigt wird, so zusammensetzt, daß in der Oberflächenzone ein größerer Anteil an Hartstoff wie WC, TiC, TaC usw. vorhanden ist als im Kern. Dieser Weg erscheint jedoch angesichts des ohnehin schon sehr großen Hartstoffanteils im Gefüge des Hartmetalls nicht immer aussichtsreich. Außerdem kann die Verwirklichung dieses Gedankens die Gefahr einer Versprödung des Hartmetalls in der Oberflächenzone heraufbeschwören. Es ist daher nach anderen Wegen gesucht worden, zu einer Erhöhung der Härte und Verschleißfestigkeit der Oberflächenzone von Hartmetallformkörpern zu kommen.

Ein solcher Weg besteht gemäß der Erfindung darin, durch die Einwirkung von bei hohen Temperaturen entkohlend wirkenden Medien, z. B. von mit ¹ Wasser angefeuchtetem Wasserstoff oder Edelgas oder von Al₂O₃, MgO und/oder CaO, auf die Hartmetallformkörper eine Verminderung des Kohlenstoffgehalts in der Oberflächenzone der Formkörper zu erreichen. Hierbei kommt es beispielsweise bei kobalthaltigen Wolframkarbidformkörpern bei entsprechend hohen Temperaturen (etwa 900 bis 1600° C, vorzugsweise 1000 bis 1200° C) in der Oberflächenzone zur Bildung von hochharten W-Co-C-Mischkristallen, wobei der Anteil der Hart-Verfahren zur Herstellung von
Hartmetallformkörpern mit härterer und
verschleißfesterer Oberflächenzone

Anmelder:

Beteiligungs- und Patentverwaltungsgesellschaft

mit beschränkter Haftung,

Essen, Altendorfer Str. 103

Als Erfinder benannt:

Dr.-Ing. Günter Schuhmacher,

Mülheim/Ruhr-Speldorf;

Helmut Kahrmann, Bottrop-Boy

stoffe in der Oberflächenzone auf 100 °/o ansteigen kann. Auf diese Weise lassen sich je nach der Dauer der Einwirkung, die wenige Minuten bis zu mehreren Tagen betragen kann, gegenüber dem Kern erheblich härtere Oberflächenzonen von bis zu 1 mm Dicke und darüber erzeugen. Erfindungsgemäß ist es jedoch erforderlich, besonders wenn durch die gebildeten härteren Oberflächenzonen eine wesentliche Verbesserung der Verschleißeigenschaften der Formkörper gewährleistet sein soll, dafür Sorge zu tragen, daß die Oberflächenzonen eine Stärke von etwa 0,01 bis 1 mm, vorzugsweise etwa 0,05 bis 0,2 mm, nicht überschreiten, da bei stärkeren Oberflächenzonen ein erhöhter Verschleiß infolge Versprödung und Abblättern der Schicht zu befürchten ist.

Besonders vorteilhaft ist es, die Hartmetallformkörper zusätzlich zu der Entkohlung noch zu nitrieren. Hierdurch wird eine besonders große Anreicherung von Hartstoffen in der Oberflächenzone erzielt, was eine besonders große Härte und Verschleißfestigkeit dieser Zone zur Folge hat. Das kann in der Weise geschehen, daß die Formkörper bei hohen Temperaturen, z.B. etwa 500 bis 1600⁰C, vorzugsweise etwa 1000 bis 1200⁰C, in einer N₂- und/oder NH₃haltigen Atmosphäre oder bei Tempe-

raturen von beispielsweise etwa 500 bis 600⁰C in Zyanbädern geglüht werden. Hierbei kommt es zu Nitridbildungen in der Oberflächenzone, deren Ausmaß von der Dauer der Behandlung, die ebenfalls wenige Minuten bis mehrere Tage dauern kann, abhängt. Dabei erweist sich die Anwesenheit von Nitridbildern wie Ti, V, Cr, Al in der Oberflächenzone als besonders vorteilhaft. Diese können der Legierung

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des Formkörpers von vornherein als Legierungselemente zugesetzt sein. Es kann aber auch so vorgegangen werden, daß man die Oberflächenzone in der Weise mit ,den Nitridbildern auflegiert, daß die Formkörper vor der Nitrierung in Packmassen geeigneter Zusammensetzung, z. B. in TiC, VC, CrJC₂, Al₂O₃, bei Ternperaturen von etwa 500 bis 1600° C geglüht odeY derartige Packmassen während des Nitrierens zur Anwendung gebracht werden. Eine solche Behandlung bewirkt ein Eindiffundieren der Nitridbildner in die Oberflächenzone.

Die Hartmetallformkörper können auch gleichzeitig in entkohlend wirkenden Mitteln geglüht und nitriert werden. Dieses kombinierte Verfahren kann beispielsweise in der Weise durchgeführt werden, daß die Hartmetallformkörper in einer wasserhaltigen N₂- oder NH₃haltigen Atmosphäre, die außerdem auch Wasserstoff und/oder Edelgas enthalten kann, geglüht werden. Es entstehen hierbei Oberflächenzonen, die, wie metallographische, chemische und röntgenographische Untersuchungen ergeben haben, bei Kobalt und Wolframkarbid enthaltenden Formkörpern zum größten Teil aus W-Co-C-Mischkristallen verschiedener Zusammensetzung bestehen und daneben Nitride, bei titanhaltigen Formkörpern insbesondere TiN, enthalten.

Versuche haben ergeben, daß gemäß der Erfindung behandelte Hartmetallformkörper bei Verwendung zur spanabhebenden Bearbeitung gegenüber entsprechenden unbehandelten Formkörpern . beispielsweise einen bis zu 50% verringerten Kolkverschleiß und eine ebenso große Verringerung der Stumpfung gewährleisten. Diese vorteilhafte Wirkung der Formkörper ist natürlich auf die Dicke der härteren Oberflächenzone beschränkt.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von insbesondere für Zerspanungszwecke oder als Verschleißteile zu verwendenden Hartmetallformkörpern, die, bedingt durch einen größeren Anteil an HartstofEen in der Oberflächenzone als im Kern, in ihrer etwa 0,01 bis 1 mm, vorzugsweise etwa 0,05 bis 0,2 mm dicken Oberflächenzone eine größere Härte und Verschleißfestigkeit aufweisen als im Kern, dadurch gekennzeichnet, daß die aus einer hilfsmetallhaltigen Karbidlegierung bestehenden Hartmetallformkörper gleicher Zusammensetzung über den ganzen Querschnitt bei hohen Temperaturen, vorzugsweise bei etwa 1000 bis 1200⁰C, der Einwirkung die Oberflächenzone im erforderlichen Ausmaß entkohlender Medien, z. B. von mit Wasser angefeuchtetem Wasserstoff oder Edelgas oder von Al₂O₃, MgO und/oder CaO, ausgesetzt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hartmetallformkörper, die vorzugsweise mindestens in ihrer Oberflächenzone Nitridbilder wie Ti, V, Cr, Al enthalten, bei hohen Temperaturen zusätzlich nitriert werden.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 891 324;
britische Patentschrift Nr. 696 715.