Diffusion

Bei der Diffusion handelt es sich um eine thermisch aktivierte Vermischung der Bestandteile von Werkzeug und Werkstück. Bei hohen Temperaturen können einzelne Atome ihren Gitterplatz verlassen und in den jeweiligen Partner eindringen. Hierbei wird unterschieden zwischen dem Ausdiffundieren von Atomen aus dem Werkzeug in den Span und dem Eindiffundieren von Atomen aus dem Span in das Werkzeug. Das Ausdiffundieren führt in der Regel nur zu geringem Materialverlust, wichtiger ist jedoch, dass durch Ein- und Ausdiffundieren das Werkzeug seine Zusammensetzung verändert und dadurch seine Härte und Verschleißbeständigkeit verliert. Diffusion tritt insbesondere bei Hartmetallen auf. Schnellarbeitsstahl verliert seine Härte bereits bei Temperaturen von etwa 600 °C, bei denen noch keine Diffusion auftritt. Schneidkeramiken dagegen unterliegen nur sehr geringem Diffusionsverschleiß. Bei unbeschichteten Hartmetall-Werkzeugen liegen jedoch bei den bei der Zerspanung von Stahl typischen Drücken und Temperaturen ideale Bedingungen für Diffusion vor. Aus dem Hartmetall diffundieren Cobalt und Wolfram, die ihm seine Härte verleihen, in den Span. Eisen aus dem Span dagegen diffundiert in die Cobalt-Bindephase des Hartmetalls. Dort löst sich auch das Wolframcarbid auf und bildet Misch- und Doppelkarbide in Form von Fe3W3C, (FeW)6 und (FeW)23C6. Um den Diffusionsverschleiß zu vermeiden, kann man Hartmetall-Werkzeuge beschichten. Diffusionsverschleiß macht sich insbesondere auf der Spanfläche als Kolkverschleiß bemerkbar da hier die größten Drücke und Temperaturen herrschen.

Bei der Verwendung von Diamantwerkzeugen bei der Zerspanung von Stahl, diffundiert der Kohlenstoff des Diamanten sehr schnell in den Stahl. Ein ähnlicher Effekt tritt bei Verwendung von Siliciumnitrid-Schleifscheiben auf, sodass sich beide Stoffe nicht für die Zerspanung von Stahl eignen.

Quelle: Wikipedia