Prakt. Met. Sonderband 47 (2015) 59
sowohl Eisen als auch Chrom zu hohen Anteilen im Metallteil geldst sind. Dies hat auch Auswir-
; kungen auf die Eigenschaften dieser Karbide. Während ein reines Chromkarbid vom Typ M+C; eine
Mikrohärte deutlich über 2000 HV0,05 aufweist, sinkt die Härte mit zunehmendem Fe-Gehalt im
Karbid bis etwa 1350 HV0,05 ab. Mit Blick auf einen hohen Verschleißwiderstand haben sich die
drei Monokarbide der Elemente Titan, Niob und Vanadium als MC-Karbid mit gleichem Metall-
und Kohlenstoffanteil als günstig erwiesen. Sie weisen Mikrohärten oberhalb von 2000 HV0,05 auf
und können deshalb von vielen Mineralen nicht gefurcht werden (Tabelle 1). Sie sind alle drei ku-
bisch flächenzentriert und isomorph, und kommen deshalb in Mischformen vor, in denen Kohlen-
stoff auch teilweise durch Stickstoff ersetzt werden kann, so dass Mono-Karbonitride entstehen.
Die Löslichkeit für andere Metallatome ist im NbC, im TiC und im VC sehr unterschiedlich. Das
NbC hat sich in nichtrostenden Fe-Werkstoffen als ausgesprochen günstig erwiesen, weil es kaum
Fe, Cr oder andere Legierungselemente im Stahl löst. Somit können mit Niob und Kohlenstoff aus
der Schmelze früh kristallisierende hochharte NbC ausgeschieden werden, die Chrom in Gehalten
; < 12 Gew.-% in der Fe-Matrix zur Korrosionsbeständigkeit zurücklassen.
Tabelle 1. Physikalische Eigenschaften metallischer Hartphasen für MMC [2]
, a Härte Dichte ¢ E-Modul He
[HV0,05] [g/em’] [10°K'] [GPa] [°C]
Fe;C 850 7,67° 4,2” 177° 1152¢
iiseren zur (FeCr),Cs 1400 6,92 10,3 360 1780
Astor. CC; 2150 6,68 10,6 400 1890
in, Vanadin WC/W,C 2560 16,53 5,9 680 2800 a: [4]
furen um 300 NbC 2200 7.78 7.2 580 3613 b: [5]
ea. be VC 2900 5,41 7,3 430 2800 i
Hane TIC | 20m’ ‘aoa 8,3 470 3070
leibt. Weicher
lerstand gegen
ili i Sa 2.3 Eigenschaften von Hartphasen und Metallmatrices (überwiegend eigene Messungen)
induziert del Wichtige Eigenschaften von Hartphasen und Metallmatrices können auf einfache Art und Weise aus
filet dies zur Indentationsversuchen gewonnen werden. Mit Mikro- und Nanoindentern lassen sich Kraft-
ter 2h le Eindringkurven in nahezu beliebig kleinen Gefügephasen aufnehmen, aus denen die Eindringhirte
und der E-Modul bestimmt werden können (Bild 2). Zusätzlich können die in Hartphasen häufig
auftretenden Risse in und um Indentereindrücken zur Abschätzung der Bruchzähigkeit genutzt wer-
den. Sehr wichtige Erkenntnisse der Wechselwirkungen mineralischer Partikel mit den Gefügepha-
ia sen liefern Einzelritzversuche, die ebenfalls im Mikro- und Nanomaßstab durchgeführt werden
: A : a konnen. Dabei wird ein geometrisch bestimmter Indenter aus Diamant oder kubischem Bornitrid
an - (CBN) mit Normalkraft beaufschlagt und über die Oberfläche eines Verschleißwerkstoffes zur Er-
i ol - zeugung einzelner Furchen bewegt. Wird die dabei gemessene Tangentialkraft auf die Querschnitts-
is pu fläche der Furchung bezogen, lässt sich die so genannte spezifische Ritzenergie es berechnen, die
er A ein Maß für den Widerstand einer Phase gegen Furchung darstellt. Bild 3 zeigt Ritzenergien fiir
; einige Hartstoffe und ausgewihlte Metallmatrices. Die Darstellung zeigt, dass die temperaturbe-
p= dingte Erweichung in Fe-Matrices groß, in den Hartphasen kleiner und je nach Hartphasentyp un-
A, WEA terschiedlich ist. Neben diesem Kennwert geben die wirkenden Mikromechanismen bei der Abrasi-
So ol on (Mikrospanen, Mikropfliigen und Mikrobrechen) Auskunft liber das Verhalten der jeweiligen
i ge Gefiigebestandteile beim Furchungsverschleifl. Hieraus folgt ein weiterer Kennwert, der das relative
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