Unternehmensnachrichten über Welche Materialien sind in Hartmetall enthalten?

In der Hartmetallindustrie wissen viele, dass es "hart und verschleißfest" ist, sind sich aber nicht über seine spezifische Materialzusammensetzung im Klaren. Tatsächlich ist Hartmetall kein einzelnes Material, sondern ein Verbundwerkstoff, der durch die Kombination von "harten Phasen", "Bindemittelphasen" und geringen Mengen an "Additivphasen" in bestimmten Anteilen hergestellt wird.Die Kombination verschiedener Materialien bestimmt Kerneigenschaften wie Härte, Zähigkeit und Hitzebeständigkeit von Hartmetall und beeinflusst direkt seine Eignung für verschiedene Szenarien (z. B. Schneiden, Bergbau, Präzisionsformen).Beispielsweise unterscheidet sich Hartmetall, das zum Schneiden von Stahl verwendet wird, in seiner Materialzusammensetzung völlig von dem, das für Bergbau-Verschleißteile verwendet wird. Dieser Artikel unterteilt das Materialsystem von Hartmetall nach Kernmaterialkategorien, ihren Rollen, gängigen Kombinationen und Auswahllogik und hilft Ihnen zu verstehen, "warum Materialien so kombiniert werden" und "wie Sie Materialien für Ihr Szenario auswählen können".

Die Leistung von Hartmetall wird durch das Zusammenspiel von "harter Phase + Bindemittelphase + Additivphase" bestimmt, wobei jede eine eigene Rolle spielt: Die harte Phase sorgt für Härte und Verschleißfestigkeit, die Bindemittelphase bietet Zähigkeit und Additivphasen optimieren spezifische Eigenschaften (z. B. Hitzebeständigkeit, Korrosionsbeständigkeit). Der Anteil und die Art dieser Komponenten sind der Schlüssel zur Unterscheidung verschiedener Hartmetallsorten.

Die harte Phase ist der Kern von Hartmetall und macht typischerweise 90 % bis 95 % der Zusammensetzung aus. Sie bestimmt die Grundhärte, Verschleißfestigkeit und Hitzebeständigkeit des Materials. In der Industrie gibt es 4 häufig verwendete Hartphasenmaterialien, die jeweils unterschiedliche Eigenschaften und Anwendungen haben:

Wichtigstes Fazit: WC ist aufgrund seiner ausgewogenen Härte, Verschleißfestigkeit und Wirtschaftlichkeit die am häufigsten verwendete harte Phase (über 90 % der Anwendungen). TiC, TaC und NbC sind meist "Hilfsharte Phasen", die mit WC gemischt werden, um spezifische Leistungslücken zu schließen.

Die Bindemittelphase bindet Hartphasenpartikel fest zusammen und verhindert einen spröden Bruch der harten Phase. Sie macht typischerweise 5 % bis 10 % der Zusammensetzung aus. Obwohl sie nicht direkt für Härte sorgt, bestimmt sie die Zähigkeit und Schlagfestigkeit von Hartmetall. Es gibt 3 häufig verwendete Bindemittelmaterialien:

Wichtigstes Fazit: Co ist das Mainstream-Bindemittel (über 80 % der Anwendungen) für die meisten nicht korrosiven Szenarien. Ni und Ni-Cr werden nur verwendet, wenn Korrosionsbeständigkeit erforderlich ist, wobei der Kompromiss aus höheren Kosten und geringerer Zähigkeit akzeptiert wird.

Additivphasen machen typischerweise weniger als 5 % der Zusammensetzung aus. Ihre Rolle ist es, "große Probleme mit kleinen Dosen zu lösen", wobei spezifische Leistungsverbesserungen angestrebt werden, ohne die Kerneigenschaften von Hartmetall zu verändern. In der Industrie gibt es 3 gängige Additivphasen:

Wichtigstes Fazit: Additive werden "bedarfsgerecht hinzugefügt". Beispielsweise wird VC zu dünnwandigen Teilen hinzugefügt, um die Körner zu verfeinern, und Mo wird zu komplexen Teilen hinzugefügt, um die Sinterbarkeit zu verbessern. Ein Übermaß ist unnötig (ein Überschuss erhöht die Kosten oder verursacht Leistungsungleichgewichte).

Verschiedene Szenarien erfordern unterschiedliche Eigenschaften, was zu standardisierten Materialkombinationen für Hartmetall führt. Im Folgenden sind 4 der häufigsten Kombinationen aufgeführt, die über 90 % der industriellen Anwendungen abdecken:

Auswahllogik: Klären Sie die Kernbedürfnisse, bevor Sie eine Kombination auswählen – verwenden Sie WC-Co für allgemeine Szenarien, WC-TiC-Co für die Stahlbearbeitung, WC-TaC-Co für die Hochgeschwindigkeitszerspanung von harten Metallen und WC-Ni für korrosive Umgebungen. Es ist keine komplexe Bewertung erforderlich; passen Sie einfach das Szenario an.

Viele Menschen tappen in die "Parametervergleichsfalle" (z. B. die Besessenheit von 1 % Unterschieden im WC-Gehalt). Konzentrieren Sie sich stattdessen auf 3 Kernszenariofaktoren, um eine Überkomplizierung zu vermeiden:

• Priorisieren Sie die Verschleißfestigkeit: Wählen Sie Kombinationen mit hohem WC-Gehalt (≥94 %) und geringer Bindemittelphase (5 %–6 % Co) (z. B. WC-Co).
• Priorisieren Sie die Schlagfestigkeit: Wählen Sie Kombinationen mit geringem WC-Gehalt (90 %–92 %) und hoher Bindemittelphase (8 %–10 % Co) (z. B. WC-Co mit VC).
• Priorisieren Sie die Korrosionsbeständigkeit: Wählen Sie direkt WC-Ni- oder WC-Ni-Cr-Kombinationen; vermeiden Sie Co-basierte Materialien.

• Raumtemperatur bis 800 °C: Gewöhnliche WC-Co-Kombinationen reichen aus; keine Notwendigkeit für TaC/NbC.
• 800 °C bis 1200 °C: Muss TaC (5 %–8 %) oder NbC hinzufügen; wählen Sie WC-TaC-Co-Kombinationen.
• Über 1200 °C: Hartmetall ist ungeeignet; verwenden Sie stattdessen Keramik oder Hochtemperaturlegierungen.

• Einfache Formen (z. B. runde Auskleidungen, gewöhnliche Werkzeuge): Wählen Sie WC-Co-Kombinationen für geringe Verarbeitungsschwierigkeiten und kontrollierte Kosten.
• Komplexe Formen (z. B. dünnwandige Mikrolochteile, unregelmäßige Formen): Wählen Sie Kombinationen mit 1 %–2 % Mo, um die Sintertemperatur zu senken und Formfehler zu minimieren.

Tatsache: Während ein hoher WC-Gehalt die Härte verbessert, verringert er die Zähigkeit. Beispielsweise ist Hartmetall mit 96 % WC und 4 % Co extrem hart, aber so spröde wie Keramik – es bricht, wenn es fallen gelassen wird – was es für schlaganfällige Bergbauszenarien unbrauchbar macht. Der richtige Ansatz ist es, "bedarfsgerecht auszugleichen", anstatt einen hohen WC-Gehalt anzustreben.

Tatsache: In korrosiven Umgebungen (z. B. Meerwasser, Chemikalien) rostet Co-basiertes Hartmetall und versagt innerhalb von 3–6 Monaten, während Ni-basiertes Hartmetall 2–3 Jahre hält. Obwohl 30 % teurer, sind Ni-basierte Optionen langfristig wirtschaftlicher. Ob Ni verwendet werden soll, hängt von den Korrosionsanforderungen ab, nicht nur von den Kosten.

Tatsache: Additive sind "Einzelfunktionsoptimierer"; ein Übermaß verursacht Interferenzen. Beispielsweise bildet die Zugabe von VC (zur Verbesserung der Zähigkeit) und TaC (zur Verbesserung der Hitzebeständigkeit) während des Sinterns spröde Verbindungen, wodurch das Hartmetall anfällig für Risse wird. Verwenden Sie höchstens 1–2 Additive mit einem Gesamtgehalt von ≤5 %.

Das Materialsystem von Hartmetall mag komplex erscheinen, aber es folgt klaren Regeln: Verwenden Sie WC als harte Kernphase, wählen Sie Co/Ni als Bindemittel basierend auf den Anforderungen, optimieren Sie mit kleinen Mengen an Additiven und passen Sie feste Kombinationen an Szenarien an (z. B. WC-Co für den allgemeinen Gebrauch, WC-Ni für Korrosionsbeständigkeit).

Für Fachleute ist es nicht erforderlich, sich alle Materialsymbole zu merken. Klären Sie einfach 3 Fragen: Benötigt Ihr Szenario "Verschleißfestigkeit/Schlagfestigkeit/Korrosionsbeständigkeit"? Überschreitet die Betriebstemperatur 800 °C? Ist die Teileform komplex? Die Beantwortung dieser Fragen hilft bei der schnellen Auswahl der richtigen Materialkombination.

Wenn Ihr Szenario einzigartig ist (z. B. Verschleißfestigkeit und 1000 °C Hitzebeständigkeit erfordert) und Sie sich bei der Materialpaarung unsicher sind, wenden Sie sich gerne an uns. Wir können kundenspezifische Materialkombinationen basierend auf Ihren spezifischen Arbeitsbedingungen anbieten.