Hartmetalle unterscheiden sich von anderen Hartstoffen (z. B. Keramik, Korund oder Diamant) durch ihre metallspezifischen Eigenschaften.
Dazu gehören etwa die gute elektrische und auch Wärmeleitfähigkeit.
Was ist Hartmetall?
Hartmetall ist ein pulvermetallurgischer Zwei-Phasen-Werkstoff, der aus einer Hartmaterialphase und einer Metallbinderphase besteht. Das harte Material sorgt für die nötige Härte (= Verschleißfestigkeit), während das Bindermetall die entsprechende Zähigkeit mitbringt.
Bei Verwendung von Hartmetallen für Zerspanungswerkzeuge und Verschleißschutz wird in der Regel Wolframkarbid (WC) als harte Karbidphase eingesetzt und Kobalt (Co) als Metallbinder (Binderphase). Denn durch diese Kombination lassen sich die besten physikalischen und mechanischen Eigenschaften erzielen.
Den größten Einfluss auf die Hartmetalleigenschaften haben der Binderanteil (Angabe üblicherweise als Massenanteil) und die durchschnittliche Korngröße der Hartmetallphase.
Die Klassifikation von Hartmetallen nach der Korngröße des Wolframkarbids richtet sich nach den Empfehlungen der Powder Metallurgy Association.
Für die Anwendung relevante Hartmetalleigenschaften:
- Verschleißfestigkeit/Härte
- Druckfestigkeit
- Schlagfestigkeit
- Biegebruchfestigkeit
- Tribologische Eigenschaften
- Spezifisches Gewicht
- Magnetische Eigenschaften
- Elastizitätsmodul/Steifigkeit
- Thermische Eigenschaften
- Korrosionsbeständigkeit, Oxidationsbeständigkeit
- Zähigkeit
Aufgrund der vielfältigen möglichen Kombinationen aus Metallbinderanteil und Korngröße eignet sich Hartmetall für eine ganze Reihe von Anwendungen, wie folgender Übersicht zu entnehmen ist.
Vorteile von Hartmetall:
- nutzt sich aufgrund der größeren Härte nicht so schnell ab
- hält sogar hohen Temperaturen stand
- Einsatzbereiche: überall dort, wo Werkzeuge oder Komponenten hohem Verschleiß ausgesetzt sind (etwa beim Zuschneiden harter Materialien)
- bessere Qualität der Werkzeuge und Teile
- längere Standzeit des Werkzeugs
- erhöhte Sicherheit
Hartmetall im Vergleich zu anderen Werkstoffen:
- Diamant/PKD: der härteste Werkstoff, den es gibt, er hat jedoch eine hohe Bruchzähigkeit
- Hartmetall: durch die Zusammensetzung äußerst flexibel, kann je nach Anwendung entweder mit höherer Zähigkeit oder höherer Verschleißfestigkeit konzipiert werden. Hartmetall kann in sehr unterschiedlichen Anwendungen eingesetzt werden, damit ist es am vielseitigsten einsetzbar
- Stahl: hohe Zähigkeit, aber geringe Härte
- Keramik: sehr geringe Dichte, leichter als Hartmetall, ist wärmeleitfähig, hervorragende Härte, geringe Zähigkeit
- CBN: hohe Härte, geringe Zähigkeit
- Cermet: hohe Härte, verbindet die Härte von Hartmetall und Keramik miteinander, ist aber weniger zäh
