Hartmetalle mit alternativen Bindern - Aufbau und Eigenschaften

Abstract

Wolframcarbid-Cobalt ist ein einzigartiger Verbundwerkstoff, der sehr hohe Härte mit guter Zähigkeit vereint und dadurch sowohl für alle zerspanenden Anwendungen, als auch für Verschleißapplikationen geeignet ist. Wegen steigender Co-Preise und der Toxizität von Hartmetallen mit Co-Binder, wird von der Industrie vermehrt nach Alternativen gesucht.<br />In dieser Arbeit ging es darum mögliche Alternativen zu Co zu untersuchen, hierzu eignen sich die Metalle der Eisengruppe. Es wurde das Verhalten und die Eigenschaften von mehreren Binderlegierungen, als Mischungen aus Fe, Ni und Co, untersucht. Um die Eigenschaften von Hartmetallen weiter zu verbessern, wurden Kornwachstumshemmer und Hartstoffe den Hartmetallen beigefügt. Hier war es wichtig, deren maximale Löslichkeit im Bindermetall einzustellen, um den größten Effekt, aber keine störenden spröden Ausscheidungen im Gefüge zu erzielen. Der erste Teil dieser Arbeit beschäftigte sich damit Modelllegierungen mit erhöhtem Bindergehalt herzustellen, alle Phasen lagen dabei frei vor. Die Löslichkeitsmaxima der Dotierungselemente in der jeweiligen Binderphase wurden mittels einer Mikrosonde (ESMA) gemessen. Dies wurde mit 12 unterschiedlichen Binderlegierungen aus dem Fe-(Co)-Ni-Phasendiagramm untersucht. Im zweiten Schritt flossen die im ersten Teil gewonnenen Ergebnisse der Löslichkeiten direkt in die Produktion von Hartmetallen ein. Um die möglichen Anwendungsgebiete der jeweiligen Binderlegierungen aufzuzeigen, wurden die mechanischen (Härte und Risszähigkeit) und die magnetischen Eigenschaften (Koerzitivfeldstärke und magnetische Sättigung), sowie Dichte und Porosität untersucht. Weiters wurden von vier Binderlegierungen die Eigenschaften der Hartmetalle über das Kohlenstofffenster in 9-13 Schritten (von der eta-Phase ins 2-Phasengebiet bis in den freien Kohlenstoff) bestimmt. Hier konnten teilweise sehr unterschiedliche Verläufe zu den bekannten WC-Co-Hartmetallen festgestellt werden.<br />