Hartmetall
Hartmetall gehört den Verbundwerkstoffen an.
Unter Hartmetallen versteht man gesinterte Karbidhartmetalle. Kennzeichnend für die Hartmetalle sind sehr hohe Härte, Verschleißfestigkeit und besonders die hohe Warmhärte. Sie finden daher eine ausgedehnte Anwendung in der Bestückung von Werkzeugen und Teilen für die Zerspanung, spanlose Formgebung und bei reibendem Verschleiß.
Das Sintern beruht darauf, dass man hochschmelzende Hartstoffe im fein zerkleinerten Zustand mit oder ohne einem leichter schmelzendem Zusatzkörper mischt und auf Temperaturen unterhalb des Schmelzpunktes des schwer schmelzbaren Anteils (Karbide) erhitzt, wobei die Temperatur und Zeitdauer der Erhitzung so gewählt werden, dass die Karbide zusammenbacken.
Hartmetall besteht meistens aus 90-94% Wolframcarbid (Matrix) und 6-10% Cobalt (Binder). Die Wolframcarbidkörner sind durchschnittlich ca. 0.5-1 Mikrometer groß. Das Cobalt befindet sich als feines Pulver dazwischen. Herstellung: Die Formgebung erfolgt durch Pulverkompaktierung (Pressen) oder die Verarbeitung formbarer Massen (z.B. Strangpressen). Danach wird je nach Hersteller im Vakuum und/oder bei bis zu 1000-2000 Bar und bis zu 1600 °C gesintert. Das Verfahren liefert hochfeste und dichte Werkstoffe.
Es gibt neben den konventionellen Hartmetallen auf Wolframcarbid-Basis auch Hartmetalle, die nur Titancarbid und Titannitrid als Hartstoffe beinhalten. Die Bindephase besteht dabei aus Nickel, Kobalt und Molybdän. Diese als Cermets (ceramic + metal) bezeichneten Hartmetalle zeichnen sich durch eine weiter erhöhte Warmfestigkeit und Härte und durch sehr geringe Diffusions- und Adhäsionsneigung aus. So sind noch höhere Schnittgeschwindigkeiten zum Schlichten von Metall möglich. Aus diesem Grund werden die Cermet-Schneidstoffe vorwiegend zum HSC High Speed Cutting Verfahren eingesetzt.
Hartmetalle sind nicht so zäh wie Schnellarbeitsstähle (HSS – Hochleistungs-Schnellarbeitsstahl), ertragen aber viel höhere Schnitttemperaturen und damit noch höhere Schnittgeschwindigkeiten als Schnellarbeitsstähle. Sie sind im Gegensatz zu Schnellarbeitsstahl nur durch Schleifen bearbeitbar. Durch ihre hohe Härte sind Hartmetalle spröde, d. h. empfindlich gegen Schlag/Stoß sowie gegen plötzliche Temperaturwechsel.
Zur Optimierung verringert man die Korngrößen. Dies führt zu höherer Zähigkeit, höherer Härte, höherer Bruchdehnung. Faustformel: 1/4 ursprüngl. Korngröße ergibt doppelt so hohe Bruchdehnungen. Leider sind dieser Möglichkeit von der Strukturmechanik her bei ca. 50 nm Grenzen gesetzt.
Umgangssprachlich häufig auch nur mit dem Handelsnamen der Firma Krupp als Widia (= Wie Diamant) bezeichnet.