Spanende Bearbeitung von Hartlegierungen – Drehen und Schleifen. Teil I: Gefüge und Eigenschaften von Hartlegierungen

Hartlegierungen zählen zu den hartphasenhaltigen Werkstoffen. Sie enthalten primäre und/oder eutektische Hartphasen, die in eine metallische Matrix eingebettet sind. Die Eigenschaften der einzelnen Gefügebestandteile lassen sich zu einem Werkstoff kombinieren, der einen hervorragenden Verschleißwiderstand bei hoher Bruchsicherheit aufweist. Ein breites Anwendungsfeld findet sich deshalb im Verschleißschutz gegen furchende Beanspruchung. Bei niedrigen Betriebstemperaturen spricht das Verhältnis von Bauteilkosten zu Standzeit für Hartlegierungen auf Fe‐Basis. Oberhalb von 600 °C werden warmfeste Ni‐ und Co‐Matrizes bevorzugt. Als Hartphasen sind Karbide und Boride der Übergangsmetalle besonders geeignet. Sie binden sich gut an die umgebende Matrix an. Aus wirtschaftlichen Gründen werden heutzutage überwiegend Legierungen aus dem System FeCrC eingesetzt. Auf Nickelbasis ist das Legierungssystem NiCrSiB weit verbreitet. Hartlegierungen mit Kobaltbasis entstammen in der Regel dem System CoCrWC (Stellite). In vielen Anwendungsfällen erfordern Bauteile aus dieser Werkstoffgruppe eine großflächige spanende Bearbeitung (z. B. Extruderschnecken, Mahlwalzen, Ventilsitze). Die hohe Härte und der ausgezeichnete Verschleißwiderstand stehen einer problemlosen Bearbeitung jedoch entgegen. Der strukturelle Unterschied zwischen Hartphasen und metallischer Matrix führt zu unterschiedlichen Reaktionen auf die Beanspruchung durch den Bearbeitungsprozeß. Mit dem Begriff „Surface Integrity” werden die prozeßbedingten Änderungen der mikrogeometrischen Oberflächeneigenschaften und des physikalischen Randzonenzustandes eines Werkstückes umschrieben. Um eine Grundlage für die Bewertung des Bearbeitungseinflusses auf die mehrphasige Bauteilrandschicht zu schaffen, widmet sich der erste Teil der Ausführung der Herstellung, dem Gefügeaufbau und den wesentlichen Eigenschaften der einzelnen Gefügebestandteile.