Unter Hartmetall ist eine
Werkstoffgruppe definiert, die sich durch hohe Härte und metallischen Charakter
auszeichnet.
Damit unterscheidet sie
sich von den nichtmetallischen Hartwerkstoffen, die noch weiter zu
systematisieren sind in: oxidische Hartstoffe auf der Basis Al203
und ZrO2, karbidische Hartstoffe auf der Basis B4C und
SiC, nitridische Hartstoffe mit den Hauptvertretern Si3N4,
BN und AlN sowie Diamant selbst. Letztere Werkstoffe haben als superharte, Schneidstoffe
und Schleifmittel wie z.B. kubisches Bornitrid, Si3N4-Keramik,
Sialon und polykristalliner Diamant bereits ansehnliche technische Anwendung
gefunden.
Hartmetalle sind Legierungen
aus metallischen Hartstoffen, den Karbiden vom Wolfram (WC), Titan (TiC),
Tantal (TaC), Niob (NbC) und anderen, die zwar eine hohe Härte besitzen, aber
sehr spröde sind, mit verhältnismäßig weichen, zähen und niedriger schmelzenden
Bindemetallen wie Kobalt, Nickel und Eisen. Die sich bildende so genannte flüssige
Bindephase benetzt während des Sinterns die karbidischen Hartstoffteilchen,
dringt zwischen die agglomerierten Teilchen ein und verdichtet den Körper durch
Zusammenziehen der Hartstoffe (Schwindung) auf engsten Raum.
Auf diese Weise werden
die Härteeigenschaften des metallischen Hartstoffes mit der Zähigkeit und
Duktilität des Bindemetalls verbunden, so daß man auch von einem
„Verbundwerkstoff“ Hartmetall spricht. Der im englischen Sprachraum übliche
Begriff für Hartmetalle „Cemented Carbide“ macht diesen Sachverhalt sehr
deutlich.
Die harten Metallkarbide werden von der Bindemetallmatrix
umschlossen und bleiben trotzdem als getrennte heterogene Gefügebestandteile
erhalten.
Die verschiedenen
Hartmetallsorten erzielt man durch Verwendung unterschiedlicher Anteile von
Hartstoffen und Bindemetall sowie durch Varianten der WC-Korngröße und durch
die spezifischen Herstellungsschritte.
Folgende Hartmetalloberbegriffe
sind in der gebräuchlich:
WC-Co-Hartmetalle
WC-Ni-Cr-(Co)-Hartmetalle
WC-TiC-TaNbC-Co-Hartmetalle
Beschichtete Hartmetalle
Je nach Korngröße des verwendeten Karbides
unterscheidet man:
Nano Hartmetalle
<0,2
µm
Ultrafeinstkorn Hartmetalle
0,2-0,5
µm
Feinstkorn Hartmetalle
0,5-0,8
µm
Feinkorn Hartmetalle
0,8-1,3
µm
Mittelkorn Hartmetalle
1,3-2,5
µm
Grobkorn Hartmetalle
2,5-6,0
µm
Extragrobe Hartmetalle
>6,0
µm
Für die Klassifizierung und Anwendung
von harten Schneidstoffen im Bereich der Metallzerspanung mit geometrisch
bestimmten Schneiden ist die Norm DIN ISO 513:2004 ff. anzuwenden.
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