1   Was ist Hartmetall - was sind Hartstoffe?

1.1   Definitionen, Nomenklatur, Begriffsabgrenzungen

Der Name Hartmetall umschreibt ganz allgemein eine Werkstoffgruppe, die durch hohe Härte und metallische Eigenschaften gekennzeichnet ist. Durch ihren metalli­schen Glanz und ihre relativ gute elektrische und thermische Leitfähigkeit unterschei­den sich diese Werkstoffe sehr deutlich von den nichtmetallischen Hartstoffen, die schon lange vor Einführung der metallischen Hartstoffe als Schleifmittel Verwendung fanden. Einige davon, wie Korund und Diamant, kommen in der Natur vor, andere, wie Siliciumkarbid und Borkarbid, müssen künstlich hergestellt werden, was übrigens heute auch bei Korund und Diamant praktiziert wird.

Eine landläufig mit metallischen Werkstoffen verknüpfte Eigenschaft, nämlich die Duktilität bzw. plastische Verformbarkeit oder auch Zähigkeit im weiteren Sinne, muß hier außer Betracht bleiben, da es diesbezüglich keine scharfe Grenze zwischen metal­lischen und nichtmetallischen Werkstoffen gibt. Ganz allgemein gilt die Gegenläufig­keit von Härte und Zähigkeit, d. h. je härter ein Werkstoff, um so spröder ist er und umgekehrt.

Obwohl der Name Hartmetall grundsätzlich für alle harten metallischen Körper an­wendbar ist, also auch für reine metallische Hartstoffe und ihre Kombinationen, wenn sie auf irgendeine Art und Weise (durch Sintern, Schmelzen, Heißpressen) in kompak­te Formen gebracht worden sind, versteht man unter Hartmetall im engeren Sinne - vor allem im deutschen Sprachgebrauch - die Kombination von metallischen Hart­stoffen, die aufgrund ihrer hohen Härte als sehr spröde zu bezeichnen sind, mit relativ weichen, zähen Metallen, vorwiegend der Eisengruppe (Eisen, Kobalt, Nickel), den so­genannten Bindern oder Bindemetallen. Die mengenmäßig überwiegenden Hartstoff­teilchen werden von dem in dünnen Schichten dazwischenliegenden Bindemetall in der Art einer Hartlötung zusammengekittet bzw. „zementiert", so wie im Beton die Zu­schlagteilchen durch den Zement fest miteinander verbunden werden. In der englisch­sprachigen Literatur ist daher der Ausdruck „cemented carbides" für Hartmetall auf der Basis harter metallischer Karbide gebräuchlich, wobei jedoch gleich angemerkt werden muß, daß es außer den metallischen Karbiden noch andere metallische Hart­stoffe gibt.

Im Hartmetall wird also die hohe Härte des metallischen Hartstoffes mit der Zähigkeit eines Bindemetalls verbunden. Man spricht daher auch von einem „Verbundwerk­stoff". Der Hartstoff und das Bindemetall bleiben im wesentlichen als zwei durch defi­nierte Korngrenzen getrennte Gefügebestandteile erhalten. Das Bild zeigt ein solches ty­pisches Hartmetall-Gefüge. Die grauen Körner sind der Hartstoff Wolframkarbid, die durch den weiß erscheinenden Binder Kobaltmetall zusammengehalten werden. Mit zunehmendem Gehalt an metallischen Hartstoffen wird das Hartmetall härter, mit zu­nehmendem Gehalt an Bindemetall zäher.

In den USA ist für manche Hartmetalle auch die Bezeichnung „Cermets" üblich. Man spricht z. B. von TiC-Cermets im Falle von Titankarbid/Bindemetall-Verbundkörpern. Im deutschen Sprachgebrauch ist der Begriff „Cermet", der sich von Cer(amic)­Met(a1) ableitet, eigentlich nur für die Kombination von Metall mit keramischen, also nichtmetallischen Bestandteilen zulässig.

Je nachdem, ob das Hartmetall durch Schmelzen und Gießen oder auf pulvermetallur­gischem Weg mittels der sogenannten Sintertechnik in seine kompakte Form gebracht wurde, spricht man von Gußhartmetallen bzw. von Sinterhartmetallen. Zur Erzielung der erwähnten besonderen Struktur von Hartmetall gemäß. Das Bild wird heute überwie­gend die Sintertechnik angewendet. Dabei wird das zu Formen gepreßte Gemisch von Hartstoff und Binder weit unterhalb des Schmelzpunktes der Hartstoffe, meist im Be­reich des Schmelzpunkts der Bindemetalle, erhitzt. Der schmelzflüssige Binder benetzt die Hartstoffteilchen wie ein Hartlot, bewirkt das Zusammenziehen dieser Hartstoff­teilchen auf kleinstem Raum und damit die Verdichtung zu einem festen Körper.

Mit „Hartmetall" meint man daher im üblichen Sprachgebrauch die Sinterhartmetalle, meist sogar nur die Sinterhartmetalle auf Karbidbasis.

Der Vollständigkeit halber und auch im Hinblick auf neuere Entwicklungen werden im folgenden Kapitel aber nicht nur die metallischen Karbide, sondern auch andere wich­tige Hartstoffe behandelt.