9   Hartmetall Ausblick

9.1   Einleitung

Bei dem heute auf dem Markt befindlichen Hartmetall ist die technische Entwicklung der letzten Jahre deutlich erkennbar: Der Einsatz von immer feinkörnigerem Wolframcarbid hat zu einer völlig neuen Generation an Hartmetall geführt. Höchste Härte und höchste Zähigkeit und Festigkeit sind nun in einer Hartmetall-Sorte realisierbar.

Die Hauptanwendungen von modernen Hartmetall-Sorten sind die spanende Formgebung in der Präzisions-, Hochleistungs-, Hart- und Hochgeschwindigkeitsbearbeitung. Darüber hinaus findet dieses Hartmetall aber auch in der Umformtechnik immer größere Anwendung. Infolge dieser vielfältigen Eigenschaftsverbesserung besitzen sie Mehrbereichscharakter.

9.2   Einteilung von Hartmetall nach WC-Korngröße

Die Eigenschaften von Hartmetall werden in signifikanter Weise durch Gefüge- und Strukturveränderungen bestimmt So gilt, je feiner das Hartmetall strukturiert ist, um so größer ist dessen Härte und dessen Verschleißfestigkeit.

Auf folgende Definition hat sich die deutschsprachige Hartmetall-Industrie seit 1999 geeinigt:

Korngröße	Deutsche Bezeichnung	Englische Bezeichnung
< 0,2 µm	nano	nano
0,2 - 0,5 µm	ultrafein	ultra fine
0,5 - 0,8 µm	feinst	submicron
0,8 - 1,3 µm	fein	fine
1,3 - 2,5 µm	mittel	medium
2,5 - 6,0 µm	grob	coarse
> 6,0 µm	extragrob	extra coarse

9.3   Eigenschaften

Die Eigenschaften von feinstrukturiertem Hartmetall unterscheiden sich signifikant von den klassischen Hartmetall Sorten:

Die Härte: Mit fallender Korngröße steigt die Härte an, so dass das Feinst- und Ultrafeinstkorn-Hartmetall durch ihre hohen Härten auffallen. Die Härtesteigerung geht einher mit der Erhöhung der Koerzitivfeldstärke.

Die Biegebruchfestigkeit entscheidet in hohem Maße über das Einsatz- und Anwendungsprofil des Hartmetalls.

Eine kleinere Korngröße der Karbidphase hat bei gleichem Co-Gehalt eine Verringerung des mittleren feinen Abstandes der WC-Körner zur Folge. Eine Erhöhung der Biegebruchfestigkeit ist damit erreichbar.
Die Bruchzähigkeit des Hartmetalls verhält sich im gleichen Sinne wie die Biegebruchfestigkeit, mit fallen der WC-Korngröße steigt sie an. Es besteht also eine Korrelation zwischen WC-Korngröße, Koerzitivfeldstärke, Biegebruchfestigkeit und Bruchzähigkeit.

Durch die Erhöhung der Feinstruktur tritt eine signifikante Steigerung der Bruchzähigkeit ein.

Verschleißfestigkeit: Mit sinkender WC-Korngröße steigen Härte und Festigkeit von Feinst- und Ultrafeinstkorn-Hartmetall und der Verschleiß durch Abrasion nimmt ab. Der härtere HM-Körper setzt dem Abrieb einen größeren Widerstand entgegen. Gleiches gilt für den Korrosionsverschleiß aufgrund der geringeren Bindemetallzwischenschicht zwischen den WC-Kristalliten.

Die Wäremleitfähigkeit ist est ebenfalls eine Bedeutende Größe bei der Anwendung von Hartmetall. Mit fallender Korngröße der Karbidphasen nimmt auch die Leitfähigkeit für Wärme ab, und folglich werden derartige Werkzeuge und Werkzeugsysteme aus Hartmetall nicht mehr so hoch temperaturbelastet.

9.4   Anwendung

In allen anwendungsrelevanten Eigenschaften wie Härte, Zähigkeit, Festigkeit und Starrheit führt die feinere Struktur zu Verbesserungen. Dennoch kann nicht der Schluss gezogen werden, dass immer die Hinwendung zu feinstrukturiertem Hartmetall auch zu einer generellen Verbesserung der Einsatzergebnisse führt.

Die Feinstruktur-Hartmetalle haben breiten Einzug in die verschieden Anwendungsgebiete gehalten.

• Bohren von hochfestem und gehärtetem Stahl
• Bohren von hoch-Si-haltigen Al-Legierungen
• Bohren von faserverstärktem Kunststoff
• HSC-Fräsen
• Schälwälzstoßen bei der Zahnradfertigung
• Hartfräsen mit TiAlN-beschichteten FK-HM (200-350m/min; 0,1-0,2mm/U; 0,1mm)
• VHM-Wälzfräser
• Räumwerkzeuge
• Papierschneidemesser
• Printbohrer und Mikrofräser

9.5   Ausblick

Die zukünftige Weiterentwicklung beim Hartmetall geht vor allem in Richtung Fertigungssicherheit verbunden mit der Sicherung eines konstanten und höchsten Eigenschaftsprofils des Hartmetalls. Verbesserungspotential ist auch auf dem Gebiet der Kornwachstumsbegrenzung und auf dem Gebiet der Korngrößengleichmäßigkeit zu sehen.

Intensiv wird auch auf dem Arbeitsgebiet der Beschichtung von Hartmetall gearbeitet, insbesondere bei der Beschichtung von Hartmetall mit Diamant.

Eine Unsicherheit ergibt sich aus der Tatsache der begrenzten Verfügbarkeit des Rohstoffes, so dass dem Recyclingprozess sowie der Technologie zum Recycling von Hartmetall eine zunehmend größere Bedeutung zukommen wird.