Unternehmensnachrichten über Was ist Hartmetall?

Wenn Sie in der Fertigung, im Bergbau oder im Werkzeugbau arbeiten, haben Sie wahrscheinlich schon einmal den Begriff „Hartmetall“ gehört – aber was genau ist das? Ist es dasselbe wie Wolframcarbid? Und warum wird es so häufig bei anspruchsvollen Industriearbeiten eingesetzt?Hartmetall (oft als „Hartmetall“ bezeichnet) ist ein Verbundwerkstoff, der durch die Verbindung harter Keramikpartikel (wie Wolframkarbid) mit einem weichen Metallbindemittel (wie Kobalt oder Nickel) durch hohe Hitze und Druck hergestellt wird. Es kombiniert die extreme Härte von Keramikpartikeln mit der Zähigkeit des Metallbinders und ist damit eines der langlebigsten Materialien für verschleißfeste und schneidende Anwendungen. In diesem Artikel erläutern wir seine Zusammensetzung, seine Herstellung, seine wichtigsten Eigenschaften, gebräuchlichen Typen und seine praktische Verwendung. Alle Inhalte sind zur Verdeutlichung vereinfacht und mit praktischen Beispielen versehen, mit denen sich Industrieprofis identifizieren können.

Die Leistung von Hartmetall beruht auf seinen beiden Hauptkomponenten – „Hartphasen“-Partikeln und einem „Bindephasen“-Metall. Diese wirken zusammen, um Härte und Zähigkeit in Einklang zu bringen, was kein einzelnes Material (wie reines Metall oder Keramik) allein schaffen kann.

Notiz: Wolframkarbid (WC) ist die beliebteste Hartphase – über 90 % der industriellen Hartmetallprodukte verwenden WC als Haupthartkomponente. Aus diesem Grund wird „Hartmetall“ umgangssprachlich oft als „Wolframkarbid“ bezeichnet (obwohl Wolframkarbid technisch gesehen nur ein Teil des Verbundwerkstoffs ist).

Hartmetall wird nicht wie Metall gegossen oder geschmiedet, sondern unter Verwendung von Hartmetall hergestelltPulvermetallurgie, ein Prozess, der feine Pulver in ein dichtes, festes Material verwandelt. Die Schritte sind unkompliziert und werden streng kontrolliert, um die Qualität sicherzustellen:

1. Pulverzubereitung:

   • Die Hartphase (z. B. WC) und das Bindemittel (z. B. Co) werden zu ultrafeinen Pulvern gemahlen (Partikelgröße: 0,5–10 Mikrometer, etwa 1/20 der Breite eines menschlichen Haares).
   • Pulver werden getrocknet, um Feuchtigkeit zu entfernen (Feuchtigkeit verursacht Poren im Endprodukt) und gesiebt, um Klumpen zu entfernen.

2. Pulvermischen:

   • Pulver werden in präzisen Verhältnissen (z. B. 94 % WC + 6 % Co) mithilfe von Kugelmühlen gemischt. Um eine gleichmäßige Verteilung des Bindemittels um die harten Partikel herum zu gewährleisten, wird eine Flüssigkeit (z. B. Alkohol) oder ein Gleitmittel (z. B. Wachs) hinzugefügt.
   • Das Mischen dauert 4–24 Stunden – hier kommt es auf die Gleichmäßigkeit an: Eine ungleichmäßige Bindemittelverteilung führt zu Schwachstellen im Endprodukt.

3. Verdichtung:

   • Das gemischte Pulver wird mit hydraulischen Pressen zu einem „Grünling“ (Rohform des Endprodukts) gepresst. Der Druck reicht von 150–600 MPa (1.500–6.000-facher Atmosphärendruck), um das Pulver fest zu verpacken.
   • Der Grünling ist zerbrechlich (wie eine getrocknete Sandburg), behält aber seine Form – er ist nun bereit zum Sintern.

4. Sintern (der „Härtungs“-Schritt):

   • Der Grünling wird in einen Ofen gegeben und in einer Schutzatmosphäre (Argon oder Stickstoff, um Oxidation zu verhindern) auf 1.300–1.600 °C (2.372–2.912 °F) erhitzt.
   • Bei hohen Temperaturen schmilzt das Bindemetall, umfließt die Hartphasenpartikel und „klebt“ sie zusammen. Der Pressling schrumpft um 5–20 %, wenn sich die Lücken zwischen den Pulvern schließen.
   • Der Ofen kühlt langsam ab (2–5 °C pro Minute), um Risse zu vermeiden – dieser Schritt verwandelt den zerbrechlichen Pressling in ein dichtes, hartes Hartmetallteil.

5. Nachbearbeitung (optional):

   • Bei Präzisionsteilen (z. B. Schneidwerkzeugen, Dichtungsringen) wird das Sinterteil mit Diamantscheiben geschliffen (da Hartmetall härter als Stahl ist), um Größe und Form zu verfeinern.
   • Einige Teile sind poliert oder beschichtet (z. B. Titannitrid, TiN), um die Verschleißfestigkeit zu erhöhen oder die Reibung zu verringern.

Die Beliebtheit von Hartmetall beruht auf vier unschlagbaren Eigenschaften, die es ideal für raue Industriebedingungen machen:

• Härte: 8,5–9 auf der Mohs-Härteskala (nur Diamant, kubisches Bornitrid und einige andere sind härter).
• Verschleißfestigkeit: Hält bei verschleißintensiven Arbeiten fünf- bis zehnmal länger als Stahl mit hohem Kohlenstoffgehalt. Beispielsweise kann eine Bergbauauskleidung aus Hartmetall kiesiges Erz 6 bis 24 Monate lang verarbeiten, während eine Stahlauskleidung nur 1 bis 3 Monate hält.

• Im Gegensatz zu reiner Keramik (die beim Aufprall zerbricht) macht der Metallbinder Hartmetall zäh genug, um Stößen standzuhalten. Ein Bohrer aus Hartmetall kann einen harten Stein treffen, ohne zu brechen, während ein Bohrer aus Keramik sofort reißen würde.

• Es behält seine Härte bei hohen Temperaturen (bis zu 500–800 °C, 932–1.472 °F, je nach Bindemittel). Dies macht es perfekt für Schneidwerkzeuge – bei der Bearbeitung von Metall wird die Werkzeugspitze heiß, Hartmetall wird jedoch nicht weich und verliert seine Schärfe nicht.

• Beständig gegen Rost, Korrosion und chemische Angriffe (insbesondere nickelgebundenes Hartmetall). Es funktioniert in Meerwasser (z. B. Pumpendichtungen) oder in Chemieanlagen (z. B. Ventilteile), ohne sich zu verschlechtern.

Hartmetall ist nicht gleich Hartmetall – das Verhältnis von Hartphase zu Bindemittel und die Art der Hartphase werden für bestimmte Aufgaben angepasst. Hier sind die in der Industrie am häufigsten verwendeten Typen:

Hartmetall ist in der Schwerindustrie allgegenwärtig – wenn ein Teil hart, zäh oder verschleißfest sein muss, besteht es wahrscheinlich aus Hartmetall. Hier sind die häufigsten Verwendungszwecke:

• Die größte Anwendung: Bohrer, Drehwerkzeuge, Fräseinsätze und Sägeblätter für die Bearbeitung von Metall, Holz oder Beton. Mit einem Hartmetall-Schneideinsatz können Tausende von Metallteilen bearbeitet werden, bevor ein Austausch erforderlich ist.

• Verschleißteile wie Brecherzähne, Förderbandabstreifer und Bergbaubohrer. Diese Teile verarbeiten abrasives Erz und Gestein – die Verschleißfestigkeit von Hartmetall senkt die Austauschkosten.

• Dichtungsringe für Pumpen (verhindern Lecks und widerstehen Verschleiß), Lagerbuchsen (reduzieren die Reibung in schweren Maschinen) und Extrusionsmatrizen (formen Metall oder Kunststoff ohne Verschleiß).

• Kleine, hochpräzise Teile wie Düsen (für 3D-Druck oder Kraftstoffeinspritzung), Uhrenräder (hart und kratzfest) und medizinische Werkzeuge (z. B. Zahnbohrer, die hart und steril sein müssen).

1. Mythos: „Hartmetall ist dasselbe wie Wolframkarbid.“
   Tatsache: Wolframkarbid (WC) ist in den meisten Hartmetallen nur die harte Phase. Hartmetall ist ein Verbundwerkstoff – es benötigt ein Bindemittel (wie Kobalt), um die WC-Partikel zusammenzuhalten. Stellen Sie es sich wie einen Keks vor: WC sind die Schokoladenstückchen und Kobalt ist der Teig.

2. Mythos: „Hartmetall ist zu teuer in der Verwendung.“
   Tatsache: Obwohl es in der Anschaffung teurer ist als Stahl, hält es fünf- bis zehnmal länger. Beispielsweise hält ein Hartmetallbohrer für 50 US-Dollar zehnmal länger als ein Stahlbohrer für 10 US-Dollar – mit der Zeit ist er günstiger, weil er seltener ausgetauscht werden muss.

Die einzigartige Mischung aus Härte, Zähigkeit und Hitzebeständigkeit von Hartmetall macht es bei anspruchsvollen Industriearbeiten unersetzlich. Ganz gleich, ob Sie Metall bearbeiten, Erz abbauen oder Pumpen bauen: Es ist das Material, das dafür sorgt, dass die Ausrüstung länger und zuverlässiger läuft.

Der Schlüssel zur optimalen Nutzung von Hartmetall liegt in der Wahl des richtigen Typs für Ihre Anwendung: WC-Co für Vielseitigkeit, WC-Ni für Korrosionsbeständigkeit und WC-TiTaC-Co für Hochgeschwindigkeitsbearbeitung.

Wenn Sie sich nicht sicher sind, welcher Hartmetalltyp für Ihr Projekt am besten geeignet ist (z. B. ein neues Schneidwerkzeug oder Verschleißteil),Melden Sie sich gerne bei uns. Wir können Ihnen helfen, das Material an Ihre Bedürfnisse und Ihr Budget anzupassen.