HSS vs. Hartmetall (Wolframstahl): Wichtige Unterschiede erklärt

Hochleistungsschnellschnittstahl (HSS)

Hochleistungsschnellschnittstahl (HSS) ist ein Werkzeugstahl mit hoher Härte, hoher Verschleißfestigkeit und hoher Hitzebeständigkeit, auch als Windstahl oder Frontstahl bekannt – was bedeutet, dass er auch bei Luftkühlung beim Abschrecken aushärtet und sehr scharf ist. Auch als Weißstahl bekannt.

HSS ist ein legierter Stahl mit komplexer Zusammensetzung, der Wolfram, Molybdän, Chrom, Vanadium, Kobalt und andere karbidbildende Elemente enthält. Der Gesamtanteil der Legierungselemente beträgt etwa 10 ~ 25 %. Er kann auch bei hohen Temperaturen (ca. 500 °C), die durch Hochgeschwindigkeitsschneiden entstehen, noch hohe Härte bewahren, und die HRC kann über 60 liegen. Dies ist das Hauptmerkmal von HSS – Rotheißhärte. Nach Abschrecken und Niedertemperaturanlassen hat Kohlenstoffwerkzeugstahl bei Raumtemperatur hohe Härte, aber bei Temperaturen über 200 °C fällt die Härte drastisch ab. Bei 500 °C ist die Härte auf einen dem Glühezustand ähnlichen Grad gesunken, wodurch die Fähigkeit zum Metallschneiden vollständig verloren geht – was den Einsatz von Kohlenstoffwerkzeugstahl für Schneidwerkzeuge begrenzt. HSS gleicht aufgrund seiner guten Rotheißhärte die fatalen Mängel von Kohlenstoffwerkzeugstahl aus.

HSS wird hauptsächlich zur Herstellung komplexer dünner Klingen und schlagfester Metallschneidwerkzeuge sowie hochtemperaturbeständiger Lager und Kaltpressformen verwendet – wie Drehmeißel, Bohrer, Hobel, Maschinensägeblätter und Formen mit hohen Anforderungen.

Wolframstahl (Hartmetall)

Wolframstahl (Hartmetall) besitzt eine Reihe hervorragender Eigenschaften wie hohe Härte, Verschleißfestigkeit, gute Festigkeit und Zähigkeit, Hitzebeständigkeit und Korrosionsbeständigkeit – besonders seine hohe Härte und Verschleißfestigkeit bleiben im Wesentlichen unverändert sogar bei 500 °C, und er besitzt noch hohe Härte bei 1000 °C.

Wolframstahl besteht hauptsächlich aus Wolframcarbid und Kobalt, was 99 % aller Komponenten ausmacht; 1 % sind andere Metalle, daher der Name Wolframstahl, auch als Hartmetall bekannt, und gilt als die Zähne der modernen Industrie.

Wolframstahl ist ein gesintertes Verbundmaterial, das mindestens ein Metallcarbid enthält. Wolframcarbid, Kobaltcarbid, Niobcarbid, Titancarbid und Tantalcarbid sind gängige Bestandteile. Die Korngröße der Carbidkomponenten (oder Phasen) liegt meist zwischen 0,2–10 µm, und die Carbidkörner sind durch ein metallisches Bindemittel verbunden. Bindemetalle sind in der Regel Eisengruppenmetalle, häufig Kobalt und Nickel. Daher gibt es Wolfram-Kobalt-Legierungen, Wolfram-Nickel-Legierungen und Wolfram-Titan-Kobalt-Legierungen.

Das Sintern von Wolframstahl erfolgt durch Pressen des Pulvers zu Rohlingen, Erhitzen im Sinofen auf eine bestimmte Temperatur (Siniertemperatur), Halten für eine bestimmte Zeit (Haltezeit) und anschließendes Abkühlen, um Wolframstahlmaterialien mit den gewünschten Eigenschaften zu erhalten.

① Wolfram-Kobalt-Hartmetall

Hauptbestandteile sind Wolframcarbid (WC) und Bindemetall Kobalt (Co). Die Sorte setzt sich aus „YG“ (chinesische Pinyin-Anfangsbuchstaben für „hart, Kobalt“) und dem prozentualen durchschnittlichen Kobaltgehalt zusammen. Beispiel: YG8 bedeutet durchschnittlich 8 % Co, der Rest ist Wolframcarbid.

② Wolfram-Titan-Kobalt-Hartmetall

Hauptbestandteile sind Wolframcarbid, Titancarbid (TiC) und Kobalt. Die Sorte setzt sich aus „YT“ (Präfix des chinesischen Pinyin für „hart und Titan“) und dem durchschnittlichen Titancarbidgehalt zusammen. Beispiel: YT15 bedeutet durchschnittlich 15 % TiC, der Rest ist Wolfram-Titan-Kobalt-Hartmetall mit Wolframcarbid und Kobaltgehalt.

③ Wolfram-Titan-Tantal-(Niob)-Hartmetall

Hauptbestandteile sind Wolframcarbid, Titancarbid, Tantalcarbid (oder Niobcarbid) und Kobalt. Diese Art von Hartmetall wird auch als Universalhartmetall bezeichnet. Die Sorte setzt sich aus „YW“ (Präfixe für „hart“ und „zehntausend“ im chinesischen Pinyin) plus Ordnungszahl zusammen, z. B. YW1.

Wolframstahl besitzt eine Reihe hervorragender Eigenschaften wie hohe Härte, Verschleißfestigkeit, gute Festigkeit und Zähigkeit, Hitzebeständigkeit, Korrosionsbeständigkeit etc. – besonders seine hohe Härte und Verschleißfestigkeit bleiben im Wesentlichen unverändert sogar bei 500 °C und er besitzt noch hohe Härte bei 1000 °C. Hartmetall wird weit verbreitet als Material für Drehmeißel, Fräser, Bohrer, Bohrer etc. eingesetzt. Die Schnittgeschwindigkeit von neuem Hartmetall ist hunderte Male so hoch wie die von Kohlenstoffstahl.

Unterschied zwischen Wolframstahl und Hochleistungsschnellschnittstahl

1. Unterschiedliche Eigenschaften

HSS ist ein Werkzeugstahl mit hoher Härte, hoher Verschleißfestigkeit und hoher Hitzebeständigkeit.

Wolframstahl (Hartmetall) besitzt eine Reihe hervorragender Eigenschaften wie hohe Härte, Verschleißfestigkeit, gute Festigkeit und Zähigkeit, Hitzebeständigkeit und Korrosionsbeständigkeit.

2. Unterschiedliche Zusammensetzung

HSS ist ein komplexer Stahl, dessen Kohlenstoffgehalt allgemein zwischen 0,70 ~ 1,65 % liegt. Die Menge der Legierungselemente ist groß, der Gesamtanteil kann 10 ~ 25 % erreichen.

Wolframcarbid, Kobaltcarbid, Niobcarbid, Titancarbid und Tantalcarbid sind gängige Bestandteile von Wolframstahl. Die Korngröße der Carbidkomponenten (oder Phasen) liegt meist zwischen 0,2–10 µm, und die Carbidkörner sind durch ein metallisches Bindemittel verbunden. Bindemittel bezeichnet meist Kobalt (Co), für spezielle Zwecke können aber auch Nickel (Ni), Eisen (Fe) oder andere Metalle und Legierungen verwendet werden.

3. Unterschiedliche Herstellungsverfahren

Wolframstahl-Sintern: Pulver zu Rohlingen pressen, im Sinofen auf Siniertemperatur erhitzen, halten, abkühlen, um Material mit gewünschten Eigenschaften zu erhalten.

Der Wärmebehandlungsprozess von HSS ist komplex und muss eine Reihe von Prozessen wie Abschrecken und Anlassen durchlaufen. Er wird meist im Elektroofen hergestellt; HSS wurde auch durch Pulvermetallurgie produziert, sodass Carbide in extrem feinen Partikeln gleichmäßig im Gefüge verteilt sind, was die Lebensdauer verbessert.