Einfluss des Kohlenstoffgehalts auf Mikroeigenspannungen in Hartmetall

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Christoph Broeckmann
• Fachliche Zuordnung: Mechanische Eigenschaften von metallischen Werkstoffen und ihre mikrostrukturellen Ursachen
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 559838999

Hartmetall auf WC-Co Basis ist einer der bedeutendsten Werkzeugwerkstoffwerkstoffe. Bei der Produktion eines Autos sind allein über 50 Fertigungsschritte, die Hartmetall involvieren, notwendig. Im Jahr 2017 wurden 64 % der weltweiten Wolfram-Produktion für Hartmetall aufgebracht. Trotz alternativer Binderlegierungen, die aus der Forschung in den Markt drängen, wird die Bedeutung von Kobalt-Bindern weiterhin stetig zunehmen. Die europäische Hartmetallindustrie steht unter dem Kostendruck internationaler Wettbewerber. Die Branche geht deshalb zu einer wertschöpfungs- und technologieorientierten Ausrichtung über, die auf eine hohe Werkstoffqualität als Alleinstellungsmerkmal auf dem Weltmarkt setzt. Vor diesem Hintergrund ist die Hartmetallindustrie verstärkt auf Grundlagenwissen zur Verbesserung ihrer Produkte angewiesen. Ein wichtiger Teilaspekt ist das Verständnis der Entstehung von mikroskopischen Eigenspannungen. Diese, zwischen den Gefügebestandteilen wirkenden, Eigenspannungen II. Art, beeinflussen nicht nur nachfolgende Fertigungsschritte bei der Werkzeugproduktion, sondern überlagern sich auch den Betriebslasten von Hartmetallerzeugnissen und beeinträchtigen so die Leistungsfähigkeit. Signifikant für Gefüge und Eigenschaften von WC-Co-Hartmetallen ist der Kohlenstoffgehalt. Der Forschungsansatz des vorliegenden Projektvorschlags basiert auf experimentellen und numerischen Arbeiten, die allesamt darauf zielen, den Einfluss des Kohlenstoffgehaltes auf das Gefüge und die prozessbedingten Eigenspannungen zu quantifizieren. Am Ende des Projektes steht eine experimentell validierte Simulationskette, die das Verständnis der Einzeleinflüsse auf die Eigenspannungen und somit eine gezielte Verbesserung von Hartmetallen durch die Steuerung des Kohlenstoffgehalts innerhalb des Prozessfensters bei der Herstellung von Hartmetallwerkzeugen ermöglicht.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen