Richter, V.V.Richter2022-03-032022-03-032005https://publica.fraunhofer.de/handle/publica/208131Hartmetalle kommen zum Zerspanen und Umformen von Metall, Holz, Gestein und Kunststoffen ebenso zum Einsatz wie als Werkstoffe für abrasiv beanspruchte Bauteile oder als verschleißmindernde Überzüge. Sie sind grundsätzlich eine zweiphasige Legierung aus der harten, keramischen Phase Wolframcarbid und der duktilen, metallischen Bindephase Cobalt. Legierungen, die für die Stahlzerspanung konzipiert sind, enthalten neben Wolframcarbiden noch weitere Carbide. Ihnen werden beispielsweise TiC und TaC zugesetzt, um die Hochtemperatureigenschaften und Zunderfestigkeit zu verbessern. Generell läßt sich sagen: Während die Carbide vor allem für die Härte und Verschleißbeständigkeit verantwortlich sind, sorgt der metallische Binder für die nötige Zähigkeit. Andererseits hängt die Härte auch von der Korngröße der Carbide ab. Je feiner die Hartstoffkörner sind, desto höher ist die Härte. Über mehrere Jahrzehnte lag die mittlere Korngröße zwischen 1 Mikrometer und 5 Mikrometer. Heute weisen ultrafeine Hartmetalle im gesinterten Material Korngrößen unter 0,5 Mikrometer auf. Die höchste Härte bieten "Hartmetalle" die praktisch keine metallische Phase mehr enthalten und zudem ein sehr feines Hartstoffkorn aufweisen. Sie bestehen nur noch aus dem keramischen Bestandteil Wolframcarbid und können deshalb als Wolframcarbid-Keramik bezeichnet werden. Durch Spark- Plasma-Sintern ist es dem Fraunhofer-Institut für keramische Technologien und Sinterwerkstoffe IKTS, Dresden, gelungen, die Korngröße auf 150 nm zu senken. Zum Einsatz kommen Rohstoffe mit Pulver-Korngrößen um 100 nm. Dabei handelt es sich um einen Verdichtungsprozeß, der mit geringen Sintertemperaturen und -zeiten auskommt. Die Härte der nanokristallinen Wolframcarbid-Keramik reicht an die härtesten bekannten Materialien heran. Ihre Bruchzähigkeit übertrifft die meisten Keramiken. Risse breiten sich erst bei höheren Lasten schlagartig im Werkstoff aus. Die Warmhärte übertrifft die Werte von kommerzieller Aluminiumoxid- oder Siliziumnitrid-Keramik. Die überragenden mechanischen Kennwerte lassen sich dort vorteilhaft nutzen, wo hohe abrasive Beanspruchungen oder Angriffe von Säure zu bewältigen sind. Nanokristalline Wolframcarbid- Keramiken können die Lebensdauer von Wasserstrahldüsen und Holzbearbeitungswerkzeugen steigern. Ob sie sich zum Bearbeiten von Buntmetall eignen, wird untersucht. Als Substrat für Schichten aus polykristallinem Diamant (PKD) oder kubischem Bornitrid (kBN) sind sie ebenfalls im Gespräch.A review. A survey on metallic phase binder-free nano-cryst. WC ceramic "hardmetal" in terms of processing sequences, material properties, and application examples/limits. With the help of solid-phase sintering or spark-plasma sintering high-wear-resistant high-d. ceramic compacts can be obtained of 6.5 MPa m1/2 fracture toughness. [on SciFinder (R)]de666620338journal article