Verfahren zur Herstellung von Werkzeugen aus homogenen Legierungen von grosser Härte. Es sind bereits Verfahren bekannt, die die Herstellung mechanisch widerstandsfähiger Körper von solcher Härte, zum Ziele haben, dass sie an Stelle von Diamantwerkzeugen ver wendet werden können. Es handelt sich da bei zum Beispiel um die praktische Verwer tung hochschmelzender Metall-Karbide, -Sili- eide und -Boride.
Der technischen Verarbeitung dieser Stoffe stellen sich jedoch erhebliche Schwierigkei ten entgegen. Will man aus diesen Stoffen Werkzeuge durch Giessen herstellen, so sind zu der Verflüssigung verhältnismässig hohe Temperaturen nötig; ausserdem aber haben diese Stoffe den noch weit schwerer wiegen den Nachteil, dass ihre Schmelze in verhält nismässig grossen Kristalliten erstarrt, die nur lose miteinander zusammenhängen, so dass die so hergestellten Körper keine oder eine nur sehr geringe Widerstandsfähigkeit gegen mechanische Beanspruchung besitzen.
Diese nachteilige Eigenschaft wird noch dadurch ver stärkt, dass die Schmelzen dieser Stoffe in besonders hohem Masse die Neigung haben, heterogene Bestandteile beim Erstarren aus- seigern zu lassen.
Diese Schwierigkeiten hat man dadurch zu vermeiden gesucht, dass man zum Bei spiel gepulverten Metall-Karbiden, -Silicideri oder -Boriden metallische Bindemittel, wie zum Beispiel Eisen, Kobalt oder Nickel zu setzte, aus diesen Mischungen durch Pressen Formstücke herstellte und diese einem Sin- terungsprozess unterwarf.
Auf diese Weise lassen sich allerdings Fornistücke bei ganz wesentlich niedrigerer Temperatur herstellen als bei der Erzeugung durch Giessen. Jedoch hat dieses Verfahren den grossen Nachteil, dass durch die als Bindemittel zugesetzten Metalle die Härte des Ausgangsstoffes erheblich herabgesetzt wird.
Ein anderer Weg zur Vermeidung der dargetanen Schwierigkeiten besteht darin, dass man die zu Werkzeugen zu verarbeiten den Stoffe nicht über ihren Schmelzpunkt hinaus, sondern nur in die Nähe desselben erhitzt. Durch diese Massnahme ist dann<B>-</B> wenigstens bei der Verarbeitung von Wolf- ramkarbid und Molybdänkarbid <B>-</B> die<B>Mög-</B> lichkeit gegeben, Werkzeuge herzustellen, die sowohl die Härte der Grundstoffe, wie auch eine beträchtliche niechanischeFestigkeit be sitzen.
Aber selbst wenn man bei diesem Ver fahren den Ausgangsstoffen zur Verbreiterung des günstigsten Temperaturgebiets, das un ter der Phase des vollständig Flüssigen liegt, kleine Mengen anderer Metalle zusetzt, so stösst die praktische Ausführung auf erheb liche Schwierigkeiten. Werden die günstig sten Temperaturbedingungen nicht sehr ge nau iiinegehalten, so ist es unvermeidlich, dass ein erheblicher Prozentsatz der Erzeug nisse minderwertig wird.
Bei geringer Über schreitung des günstigsten Temperaturinter- walls tritt ein Ausseigern von Legierungsbe standteilen beim Erstarren ein, in erster Linie von Kohlenstoff, ein Vorgang, der sich auch durch noch so schnelle Abkühlung nicht unterdrücken lässt und die Güte der Werkzeuge beeinträchtigt. Bleibt man mit der Erwärmung unterhalb der günstigsten Temperaturbedingungen, so wird ein Gefüge erzielt, das von Poren und Lunkern durch setzt ist und das die praktische Verwendung der Werkzeuge unmöglich macht. Diese Schwierigkeiten treten bei der Herstellung von Werkzeugen grösserer Abmessungen in ganz besonders hohem Masse auf.
Fast un möglich ist es jedoch, nach diesem Verfah ren solche Werkstücke herzustellen, die ans Kohlenstofflegierungen der Metalle von hoher Schmelztemperatur bestellen, welche bei dem Optimum der Verarbeitungstemperatur an Kohlenstoff nicht gesättigt sind, und die für viele Zwecke besonders wertvolle Eigenschaf ten besitzen. Das Auftreten grosser Lunker und Poren ist bei solchen Werkstücken un vermeidlich.
Diese Schwierigkeiten werden durch das vorliegende Verfahren vollständig vermieden. Es besteht in folgendem: Zunächst wird durch Schmelzen und anschliessender Wärme- behandlung eine homogene Legierung von feinem Gefüge hergestellt. Dieses in den kleinsten Teilen durchaus gleichartige Aus gangsmaterial wird feingepulvert, durch ho hen Druck in die Form der gewünschten Werkzeuge gebracht und einem Erwärmungs- prozess unter%vorfen. Diese Erwärmung kann an sich in beliebiger Weise ei-folgen, es kann sowohl äussere Wärmezufuhr,
wie auch Wi derstandserhitzung des Formkörper8 angewen det werden.<B>Ob</B> die Anwendung des Druckes und der Erwärmung zeitlich hintereinander oder gleichzeitig ei-folgt, ist<B>für</B> die Erfin dung ohne Bedeutung. Man muss bei der Er wärmung lediglich darauf achten, dass nicht solche Umwandlungspunkte der betreffenden Legierung erreicht oder überschritten wer den, die eine nachteilige Umbildung des Kleingefüges zur Folge haben.
Überraschen derweise gelingt es auf diesem Wege<B>-</B> sehr wahrscheinlich infolge der völlig homogenen Zusammensetzung der verarbeiteten Legierun gen<B>-,</B> Werkzeuge herzustellen, die unter Aufrechterhaltung der vollen Härte des Aus gangsmaterials ganz frei von Lunkern und Poren sind und eine grosse mechanische Wi derstandsfähigkeit besitzen.
Die Eigenschaften der so hergestellten Werkzeuge sind am besten, wenn sowohl das Erschmelzen des Ausgangsmaterials, wie auch die Erwärmung der durch Pressen her gestellten Formkörper unter Anwendung von indifferenten Gasen sowie unter Unterdruck vor sich geht. Sehr vorteilhaft ist es ferner, die Formstücke unmittelbar nach der Erwär mung einer solchen Wärmebehandlung zu unterwerfen, die eine Verbesserung des Klein gefüges der Werkzeuge herbeiführt. Diese Massnahme ist insbesondere dann wertvoll, wenn durch Überschreiten von Umwandlungs- punkten während der Ausübung des zweiten Prozesses eine Verschlechterung des Klein gefüges bewirkt worden ist.
Das Verfahren kann mit Vorteil auch zur Herstellung solcher Werkzeuge Anwen dung finden, deren Struktur durch mechani sche Bearbeitung verbessert werden kann. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die nie- chanische Bearbeitung bei erhöhter Tempera tur vorgenommen wird. An den Werkzeugen können direkt durch die Pressung die ge wünschten Formen angebracht werden.
Die den schwer schmelzenden Metallen zuzufügenden Zusailzstoffe können auch erst im Verlauf des Schinelzprozesses der Mischung zugeführt werden. Dabei können die Zusatz stoffe aus dem Tiegelmaterial entnommen werden. Die Zusatzstoffe können ganz, aber auch nur zum Teil aus Metalloiden bestehen.
Besonders vorteilhafte Eigenschaften haben Wolfram-Kohlenstoff-Legierungen, in denen der an Wolfram gebundene Kohlenstoff un- terhalb 3% liegt. Man verfährt zur Herstel- lung der Werkzeuge bezw. Werkzeugteile beispielsweise in folgender Weise: 400 gr Wolframpulver werden mit<I>46</I> gr Titan-Carbid gemischt.
Das Gemi,3ch wird in einen), zwischen Klemmen aus Kohfen- stoff gefassten Kohletiegel gefüllt und durch elektrische Beheizung unter einer Wasser stoffatmosphäre bis zum Schmelzen erwärmt. Der für die Legierung erforderliche Kohlen stoff wird ausser aus dein Titan-Carbid auch aus dem Kohletigel von der Schmelze aufge nommen. Sofort nach Erreichen des Schmelz flusses wird, das geschmolzene Gemisch in eine durch Wasser gekühlte Form aus Kupfer gegossen.
Dadurch wird ein sehr fein körniges, von Ausseigerungen vollig freies Gefüge ei-zielt. Die Schmelze wird dann fein gepulvert und unter einem Druck von etwa 4000<B>kg</B> pro cm' in Matrize gepresst, deren Profil der Form der gewünschten Werkzeuge entsprechen kann. Die so hergestellten Form stücke werden im Wasserstoffstrom während etwa 12 Minuten bei rund<B>1750'</B> einer Sin- terung unterworfen, innerhalb 46 Sekunden auf<B>15001</B> abgekühlt und darauf in etwa 45 Minuten auf Zimmertemperatur gebracht.