Ferro-Titanit
Ferro-Titanit bezeichnet eine Gruppe metallischer Verbundwerkstoffe.
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[Verbergen]Ferro-Titanit[Bearbeiten]
In vielen modernen Anwendungsbereichen der Technik werden hohe Anforderungen an Werkzeugen und Maschinenbauteilen gestellt, bei denen konventionelle Werkstoffe häufig versagen. Die geforderten Werkstoffeigenschaften können dann nur durch Verbundwerkstoffe erfüllt werden. Die sogenannten Ferro-Titanit Werkstoffe lassen sich dieser speziellen Werkstoffgruppe zuordnen. Es handelt sich dabei um einen pulvermetallurgisch hergestellten Verbundwerkstoff (eng. metal matrix composite, MMC), welcher in der Regel aus einer härtbaren Metallmatrix auf Fe-Basis und bis zu 45 Vol.-% Titancarbid (TiC) besteht.[1] Die metallische Matrix bestimmt dabei Eigenschaften wie Festigkeit, Zähigkeit und Korrosionsbeständigkeit, wohingegen die Carbide vor allem die Härte und Verschleißbeständigkeit erhöhen.
Die pulvermetallurgische Fertigung erlaubt dabei durch Variation der Matrixzusammensetzung und des Hartphasengehaltes eine Anpassung an das jeweilige tribologische System. Charakteristisch ist für diese Werkstoffgruppe der hohe Hartphasenanteil in Form von Titancarbid, welches mit 3200 HV das härteste Monocarbid darstellt. Neben der hohen Härte und chemischen Beständigkeit, wodurch eine sehr gute Abrasions- und Adhäsionsbeständigkeit resultiert ist diese Hartphase durch einen hohen E-Modul und einer geringen Dichte gekennzeichnet. Für die Ferro-Titanit MMCs resultiert daraus das folgende Eigenschaftsprofil:[1]
Tabelle 1: Eigenschaftsprofil der Ferro-Titanit MMCs
| Dichte in g/cm³ | E-Modul in GPa | |
|---|---|---|
| Fe-Basis MMCs | 6,5 - 6,7 | 290 - 300 |
| Ni-Basis MMC | 7,4 | 280 |
Darüber hinaus erlaubt die auf den jeweiligen Anwendungsfall maßgeschneiderte chemische Zusammensetzung der Metallmatrix bzw. des Verbundwerkstoffes eine zerspanende Bearbeitung im weichgeglühten Zustand.[2] Nach einer anschließenden konventionellen Wärmebehandlung werden Härtewerte bis zu 70 HRC erreicht. Aufgrund der Eigenschaftskombinationen hat sich für die Werkstoffgruppe ein weites Anwendungsspektrum eröffnet:
Metallverarbeitung[Bearbeiten]
Ferro-Titanit wird für Stanz-, Umform- und Schneidwerkzeuge eingesetzt. Vorteilhaft ist bei diesen Anwendungen neben einer ausgeprägten Abrasionsbeständigkeit vor allem eine geringe Adhäsionsneigung um Kaltverschweißungen zu reduzieren, sowie ein hohes E-Modul um die Formänderung des Werkzeuges auch bei enormen Belastungen einzuschränken.
Kunststoffverarbeitung[Bearbeiten]
Bei der Unterwassergranulation wird Ferro-Titanit aufgrund des Anforderungsprofils an die Werkzeuge aus sehr hoher Verschleißbeständigkeit bei zeitgleich aggressiven Korrosionsbedingungen erfolgreich für Schneidmesser und Lochplatten eingesetzt.[3] Für letzteres ist zudem die geringe Wärmeleitfähigkeit vorteilhaft.
Chemische- und Lebensmittelindustrie[Bearbeiten]
Beide Industriezweige stellen hohe Anforderungen an Werkzeuge und Maschinenbauteile und fordern eine hohe Lebensdauer. Vor allem bei paralleler Belastung aus Korrosion und Verschleiß ist dabei ein sehr geringer Massenabtrag wichtig und entscheidend.
Einzelnachweise[Bearbeiten]
- ↑ Hochspringen nach: 1,0 1,1 Technisches Datenblatt (PDF-Datei)
- Hochspringen ↑ Ferro-Titanit-Bearbeitungshinweise (PDF-Datei)
- Hochspringen ↑ H. Hill, A. van Bennekom, O. Ripkens: Development of corrosion and wear resistant metal matrix composites for use in polymer processing equipment, 9th International Tooling Conference - Developing the World of Tooling, 11-14th September 2012, S. 249-254
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