NO153838B

NO153838B - Innretning til regulering av kata-verdien.

Info

Publication number: NO153838B
Application number: NO794210A
Authority: NO
Inventors: Gerd Gaik
Original assignee: Hagenuk Neufeldt Kuhnke Gmbh
Priority date: 1979-03-12
Filing date: 1979-12-20
Publication date: 1986-02-24
Also published as: CH641412A5; NO153838C; DE2909628A1; DE2909628C2; SE8000596L; SE439904B; NO794210L

Description

Sintret hårdmetallegering for bearbeidelse av støpejern og stål.

Foreliggende oppfinnelse angår en

sintret, finkornet hårdmetallegering med utmerkede skjæreegenskaper for bearbeidelse av såvel støpejern som stål. Sammenlignet med tidligere kjente sintrede hård-metallkvaliteter for dette formål har legeringen ifølge foreliggende oppfinnelse en

bedre slitestyrke forenet med en meget stor seighet. Legeringen har en sammensetning av en i og for seg kjent type og inneholder wolframcarbid som hovedbestanddel, sam-men med titancarbid og fortrinnsvis ett eller flere ytterligere carbider, som tantal-carbid og/eller niobcarbid og et bindemetall som kobolt og/eller nikkel. Det har vist seg at en nødvendig betingelse ved foreliggende legering er at den inneholder i volumprosent: 60—80 pst. WC, 10—25 pst. TiC, 0—20 pst. TaC, NbC og/eller VC, 0—10 pst. Cr2C3, ZrC og/eller HfC, 0—5 pst. Mo og/eller molybdencarbid, idet resten hovedsakelig er kobolt og/eller nikkel og eventuelt også jern. Den samlede mengde av kobolt, nikkel og jern bør ikke overstige 9,5 pst. og innholdet av jern bør ikke overstige 6 pst.

Det er av avgjørende betydning at legeringen har en viss struktur med hensyn til legeringsfasene og kornstørrelsen av carbidene for å oppnå den uventede forbedring av egenskapene som er karakteristisk for foreliggende legering. Den gjennomsnittlige kornstørrelse av carbidkornene bør således være mindre enn 1,6 micron,

fortrinnsvis mindre enn 1,5 micron, og samtidig bør legeringen fremstilles på en

slik måte at den i volumprosent inneholder 37,5 ± 7,5 pst. av gamma-fase, 8,5 ± 1 pst. av [3-fase, (bindemetall), idet resten består

hovedsakelig av a-fase. Ubetydelige mengder av én eller flere ytterligere faser som eta-fase kan eventuelt også være tilstede. En karakteristisk egenskap ved foreliggende legering er at den har en meget finkornet struktur i forhold til ovenstående fasefordeling.

Gamma-fasen er i denne forbindelse en fase som består av én eller flere kubiske carbider som TiC, TaC, NbC, VC, ZrC og HfC og som i fast oppløsning inneholder en ikke ubetydelig del WC. (3-fasen er en bindemetallfase som inneholder f. eks. Co, mens a-fasen består av rent WC, eventuelt inneholdende en liten del Mo i fast opp-løsning. I tillegg hertil kan der opptre mindre mengder av andre faser, f. eks. en fase bestående av Mo2C.

Særlig gode resultater har vært opp-nådd når gamma-fasen utgjør 40 ± 5 volumprosent. Det har vist seg at fS-fasen bør ha flatesentrert kubisk og/eller hexa-gonalt tettpakket krystallgitter. I denne hensikt bør bindemetallet fortrinnsvis inneholde en vesentlig del kobolt og/eller nikkel. Bindemetallet kan inneholde jern, idet kobolten og/eller nikkelen er delvis erstattet av jern, fortrinnsvis maksimalt i en slik grad at bindemetallfasen ikke mister sitt flatesentrert kubiske og/eller hexa-gonal tettpakkede gitter.

For fagfolk er der ingen spesiell van-skeligheter ved å oppnå ovennevnte smale faseområder ved fremstilling av legeringen, idet legeringen og dennes struktur er de-finert og på velkjent vis avhengig av sint-ringstemperaturen, sintringstiden og det anvendte utgangsmateriale. Fremgangs-måten ved fremstilingen utgjør derfor ikke noen del av foreliggende oppfinnelse.

Foruten det nevnte forhold mellom

fasene skal legeringen som nevnt ha en kornstruktur som er usedvanlig finkornet ved et slikt faseforhold. Dette er av stor viktighet for å oppnå de ønskede verdifulle egenskaper i forbindelse med legeringens skjæreevne for anvendelse ved bearbeid-ning. Koersitivkraften, som er lett målbar, bør ikke være under 200 og fortrinnsvis ikke under 220 Oersted, i det minste når bindefasen består hovedsakelig av kobolt. Som regel bør kornstørrelsen ha en slik verdi at koersitivkraften er 230—330 Oersted.

Det er vel kjent at koersitivkraften er

avhengig av kornstørrelsen av carbidkornene i et sintret hårdmetall på en slik måte at en minskning av kornstørrelsen fører til en økning av koersitivkraften og omvendt. Det er derfor mulig å anvende koersitivkraften som mål på kornstørrelsen. Der er visse avvikelser fra denne generelle regel. En stor mengde jern i bindemetallfasen senker koersitivkraften og noen komplekse carbider som eta-fase, hever koersitivkraften. Også nikkel kan gi avvikelse fra nevnte regel.

Foreliggende legering kan få de samme fremragende kvaliteter selv om kobolt helt eller delvis er erstattet av nikkel, eller om kobolt og/eller nikkel er delvis erstattet av jern. Denne erstatning bør som nevnt bare utføres i en slik grad at |3-fasen be-holder sitt flatesentrerte kubiske og/eller hexagonale tettpakkede gitter. Videre bør kornstørrelsen svare til kornstørrelsen av en legering med kobolt eller med kobolt og inntil1 0,5 volumprosent av såvel nikkel som jern som bindemetall, idet sammen-setningen og fasestrukturen i andre hen-seender er den samme, idet sistnevnte legering har en slik kornstørrelse at koersitivkraften er minst 200 og fortrinnsvis minst 220 Oersted. Bestemmelsen av korn-størrelsen i slike legeringer hvori kobolt som ovenfor anført, er helt eller delvis erstattet, kan utføres ved å sammenligne strukturene av legeringene i et lys- eller elektronmikroskop med strukturen av en legering som ovenfor nevnt inneholdende kobolt eller kobolt og maksimalt 0,5 volumprosent av såvel nikkel som jern i bindemetallfasen.

For å oppnå de ønskede kvaliteter med

hensyn til slitestyrke og seighet bør foreliggende legering som nevnt ovenfor, være usedvanlig finkornet i lys av det relativt høye innhold av gamma-fase. Den gjennomsnittlige kornstørrelse av carbidkornene bør således ligge under 1,6 micron og fortrinnsvis under 1,5 micron. Som en la-vere grense kan nevnes 0,5 micron. Vanligvis bør gjennomsnittskornstørrelsen ligge i området 0,7—1,4 micron. Ved visse meget seige kvaliteter har området 0,8—1,2 micron vist seg særlig fordelaktig.

Den støkiometriske sammensetning av legeringen er selvsagt også viktig for å oppnå de ønskede kvaliteter. Sammenset-ningen bør velges innen de tidligere angitte grenser. Således bør innholdet av WC i volumprosent ligge innen området 60—80 pst. Som regel har det snevrere område 65—70 pst. vist seg særlig egnet. Legeringen bør også Inneholde 10—25, fortrinnsvis 15— 25 volpst. TiC. Legeringen kan videre inneholde opp til 20 volpst. TaC, NbC og/eller VC. Hvis den inneholder bare TaC og/eller NbC bør innholdet av disse legeringsele-menter normalt ikke overstige 15 pst. Legeringen bør fortrinnsvis inneholde en relativt liten mengde, 0,5—10 pst. TaC og/eller NbC. I tillegg hertil kan legeringen inneholde opp til 10 volpst. Cr2C:!, ZrC og/eller HfC og inntil 5 pst. Mo. Molybdenet for-andres i det minste delvis til carbid som Mo;1C2 og MoC under sintringen av legeringen. I denne forbindelse kan nevnes at noe molybden kan danne en fast oppløs-ning i a-fasen, som består av WC. Innholdet av kobolt og/eller nikkel bør maksimalt være 9,5 volpst. De kan som nevnt delvis erstattes av jern, men bare i en slik grad at bindemetallfasen ikke mister sitt flatesentrert kubiske og/eller hexagonale tettpakkede gitter. Jerninnholdet bør maksimalt være 6 volpst.- og totalinnholdet av kobolt og/eller nikkel og jern 9,5 volpst. Vanligvis er jerninnholdet maksimalt 1 eller 0,5 volpst. Innholdet av bindemetall, som helt eller for en vesentlig del består av kobolt og/eller nikkel med eller uten en viss del jern, bør minst være 7,5 og maksimalt 9,5 volpst. Området 8—9 volpst. har vist seg særlig egnet.

For å oppnå den ovennevnte forbaus-ende forbedring av evnen til å skjære såvel støpejern som stål er det nødvendig at legeringen har den ovenfor angitte sammensetning. Strukturen av legeringen med hensyn til fasesammensetningen og korn-størrelsen er av avgjørende viktighet for resultatet og det er også nødvendig at de ovenfor angitte betingelser i denne hense-ende samtidig oppfylles.

Det følgende viser eksempler på sam-mensetninger og faseforhold i volpst. for to legeringer ifølge oppfinnelsen:

I det følgende er gitt noen sammenlig-nende eksempler på arbeidsprøver med en legering ifølge oppfinnelsen og andre legeringer som betraktes som egnet for an-gjeldende formål. I den følgende tabell refererer kolonne A seg til legeringen iføl-ge oppfinnelsen og kolonnene B—G til sammenligningslegeringer. Legeringene B, C, D. og F er eksempler på legeringer som vanligvis anvendes for bearbeidelse av støpejern, mens legering E er beregnet på såkalt universalbearbeidelse, dvs. bearbeidelse såvel av støpejern som stål og legering G er beregnet på bearbeidelse av stål. Legeringssammensetningen og fasemeng-dene er i tabellen angitt i volpst. Det kan pekes på at legeringene C og F er finkor-nede, men har et innhold av gamma-fase som er bare henholdsvis 4 og 2 volpst.

Ovenfor sintrede hårdmetallegeringer er blitt prøvet praktisk og sammenlignet. Den efterfølgende rapport fra prøvene inn-befatter eksempler 1—3 som angår bearbeidelse av støpejern og eksempel 4 som angår bearbeidelse av stål. Slitestyrken av legeringene ble bestemt ved å måle slitasjen av sideflaten og toppflaten av skjæret, dvs. faseslitasje og kraterdannelse. Eksemplene viser klart at slitestyrken av legeringene ifølge foreliggende oppfinnelse er over-legne sammenlignet med de andre legeringer som ble prøvet.

Eksempel 3. I Eksempel k- I

Claims

1. Sintret, finkornet hårdmetall-legering for skjærende bearbeidelse av såvel støpejern som stål og inneholdende i volumprosent: 60—80 pst. WC, 10—25 pst. TiC, 0—20 pst. TaC, NbC og/eller VC, 0—10 pst. Cr20,,, ZrC og/eller HfC, 0—5 pst. Mo og/eller molybdencarbid, idet resten

hovedsakelig er kobolt og/eller nikkel og eventuelt også jern, idet den samlede mengde av kobolt, nikkel og jern maksimalt er 9,5 pst., og mengden av jern maksimalt er 6 pst., karakterisert ved at legeringen er fremstillet på en slik måte at den inneholder i volumprosent: 37,5 ± 7,5 pst. y-fase, 8,5 ± 1 pst. (3-fase (bindemetall) og resten hovedsakelig a-f ase, og at den gjennomsnittlige kornstørrelse av carbidkornene er under 1,6 micron og fortrinnsvis under 1,5 micron.

2. Sintret hårdmetall-legering ifølge påstand 1, karakterisert ved at den inneholder 40,0 ± 5,0 pst. y-fase.

3. Sintret hårdmetall-legering ifølge påstand 1 eller 2, karakterisert ved at den gjennomsnittlige kornstørrelse av carbidkornene er over 0,5 micron.

4. Sintret hårdmetall-legering ifølge påstand 1—3, karakterisert ved at den inneholder i volumprosent 0—15 pst., fortrinnsvis 0,5—10 pst. TaC og/eller NbC.

5. Sintret hårdmetall-legering ifølge påstand 1—4, karakterisert ved at den inneholder i volumprosent 15—25 pst. TiC.

6. Sintret hårdmetall-legering ifølge påstand 1—5, karakterisert ved at den inneholder i volumprosent 8—9 pst. bindemetall.

7. Sintret hårdmetall-legering ifølge påstand 1—6, karakterisert ved at den inneholder ikke over 1,0 pst. Fe.

8. Sintret hårdmetall-legering ifølge påstand 1—7, karakterisert ved at den inneholder 65—75 pst. WC.