Schneidwerkzeugwerkstoffe: Auswahlkriterien und Werkstoffübersicht für optimale Zerspanung

Das Werkzeugmaterial bestimmt maßgeblich Formgenauigkeit, Oberflächengüte und Standzeit. Ein optimaler Werkstoff vereint:

• Hohe Warmhärte
• Hohe Verschleißfestigkeit
• Hohe Zähigkeit & Härte
• Gute Wärmeleitfähigkeit
• Niedriger Wärmeausdehnungskoeffizient
• Hohe Biegefestigkeit
• Niedriger Reibkoeffizient, chemische Stabilität

Gängige Schneidwerkzeugwerkstoffe

Kohlenstoffstahl (Carbon Steel)

Für weiche Werkstoffe (Al, Mg, Holz). Zusammensetzung: C, Si, Mg. Einsatz: Handbohrer, schmale Sägeblätter, Gewindebohrer, Meißel. Schnittgeschwindigkeit ~10 m/min, max. 200–250 °C.

Hochleistungsschnellschnittstahl (HSS)

Legierter Stahl: 18 % W, 4 % Cr, 1 % V. Öl-/Luft-/Salzbadhärtbar, höchste Zähigkeit. v_c 30–50 m/min, bis 650 °C. Zwei Hauptgruppen:
1. Wolfram-HSS (W als Hauptlegierung).
2. Molybdän-HSS (W teilweise/ganz durch Mo ersetzt) – günstiger, gleiche Härte bei höherer Zähigkeit.

Stellite (Co-Basis)

Nicht-eisenhaltig: 38–53 % Co, 30–33 % Cr, 10–20 % W, 1–3 % C. Eigenschaften zwischen HSS und Hartmetall. v_c 50–80 m/min, bis 900 °C. Für Schruppbearbeitung schwer zerspanbarer Stähle (hochfest, rostfrei, gehärtet) bei hohen Vorschüben.

Hartmetall (Cemented Carbide)

Pulvermetallurgisch: WC + Co-Binder. Drei Hauptgruppen:
1. Reines WC/Co.
2. WC/Co + TiC, TaC, NbC (für Stahlbearbeitung).
3. TiC-Basis mit Ni/Mo-Binder (für austenitische Stähle).
v_c 60–200 m/min, 1000–1200 °C. Extrem spröde – Schwingungen vermeiden!

Keramik (Ceramics)

SiC + Al₂O₃ (P/M). Keine Niedriggeschwindigkeitsbearbeitung. Höhere Härte & Verschleißfestigkeit als Hartmetall. Für Guss & hochfeste Stähle bei hohen v_c (300–600 m/min), bis 1400 °C.

Cermets

Keramik-Metall-Verbund (z. B. Al₂O₃ + 10 % W, Mo, B, Ti). Vereint Keramik-Hitzebeständigkeit mit Metall-Zähigkeit/Thermoschockfestigkeit.

Diamant (PKD / MKD)

Härtester Werkstoff. Hohe Wärmeleitfähigkeit, niedrige Wärmeausdehnung, niedriger Reibkoeffizient. v_c 1500–2000 m/min. Für Hartmetall, Nitride, NE-Metalle (Al, Cu), Graphit, CFK.

Kubisches Bornitrid (CBN)

Zweithärtestes Material (nach Diamant). B + N Atome. Hohe Härte & Wärmeleitfähigkeit, chemisch inert. Ersatz für Diamant bei Stahlbearbeitung. Hauptsächlich als Schleifkörper (CBN-Schleifscheiben). v_c 600–800 m/min.

UCON (Neuentwicklung)

50 % Nb, 30 % Ti, 20 % W. Hohe Härte, Zähigkeit, Schockfestigkeit. Für Stahlbearbeitung, nicht für Guss, rostfreie Stähle, Ni/Co/Ti-Basis-Superlegierungen. 60 % höhere v_c vs. Hartmetall.

Coronite

Zwischen HSS und Hartmetall. Feinkörniges TiCN in wärmebehandelbarem Stahlmatrix. Für kleine/mittlere Bohrer & Fräser, auch als Beschichtungsträger (PVD/CVD) für HSS/Federstahl.

Die Werkzeugwerkstoffwahl ist ein Kompromiss aus Härte, Zähigkeit, Temperaturbeständigkeit und Kosten – abgestimmt auf Werkstoff, Bearbeitungsaufgabe und Maschinenkapazität. Fragen? Kommentieren. Teilen & abonnieren.