SE517473C2 - Vals för varmvalsning med beständighet mot termiska sprickor och förslitning - Google Patents

Description

25 30 35 517 473 2 fashalten utan att öka hårdheten och på så sätt minska segheten hos materialet.

Hårdmetall tillverkas med pulvermetallurgiska metoder bestående av våtmalning av en pulverblandning innehållande pulver som bildar de hårda beståndsdelarna och bindefas, torkning av den malda blandningen till ett pulver med goda flödesegenskaper, pressning av det torkade pulvret till kroppar av önskad form och slutligen sintring.

Den intensiva malningsoperationen utförs i kvarnar av olika storlekar med användning av malkroppar av hårdmetall. Målning anses nödvändig för att erhålla en likformig fördelning av bindefas i den malda blandningen. Det anses att den intensiva malningen skapar en reaktivitet hos blandningen som ytterligare främjar bildningen av en tät struktur under sintringen. Maltiden är av storleksordningen åtskilliga timmar upp till dagar.

Mikrostrukturen efter sintring av ett material tillverkat från ett malt pulver kännetecknas av skarpa vinkelformiga WC- korn med en ganska vid WC-kornstorleksfördelning ofta med relativt stora korn, som är ett resultat av upplösning av fina korn, rekristallisering och korntillväxt under sintringscykeln. 9401150-9 beskrivs metoder för tillverkning av hårdmetall enligt vilka I svenska patentansökningarna SE 9401078-2 och SE malningen är väsentligen utesluten. För att erhålla en likformig fördelning av bindefasen i pulverblandningen är kornen av den hårda beståndsdelen i stället förbelagda med bindefas, blandningen är ytterligare blandad med pressmedel, pressad och sintrad. I det förstnämnda ansökan tillverkas beläggningen med en SOL-GEL-metod och i den andra används en polyol. Vid användning av dessa metoder är det möjligt att behålla samma kornstorlek och form som före sintringen beroende på frånvaron av korntillväxt under sintringen.

Det har nu överraskande visat sig att hårdmetall tillverkade med dessa processer har förbättrade mekaniska, termiska och utmattningsegenskaper resulterande i förbättrade prestanda för valsar för varmvalsning. I materialen är kontiguiteten hos WC- fasen högre än för material tillverkat från ett malt pulver, med samma halt av bindefas och hårdhet, med den enda skillnaden att de olika strukturerna har sin grund i uttalad rekristallisering l0 l5 20 25 30 35 517 473 3 och korntillväxt under sintring av det malda pulvret. En högre kontiguitet för WC-fasen som följd av olika uppförande under sintring kommer att medföra en högre termisk ledningsförmåga i kroppen eftersom ett mera kontinuerligt WC-skelett har skapats och ett styvare WC-skelett och man kan även förvänta sig ökad styrka. Den smalare kornstorleksfördelningen och frånvaron av mycket grova WC-korn tack vare den kontrollerade sintrings- processen kommer även att medföra förbättrat motstånd mot både initiering och fortplantning av sprickor.

Enligt uppfinningen föreligger nu en vals för varmvalsning omfattande 70-95 vikt %, företrädesvis 85-94 %, WC i en bindefas bestående av endast kobolt eller alternativt en Co-Ni-Cr-lege- ring innehållande 20-35 vikt-% Ni och upp till 10 vikt-% Cr, möjligen med tillsats av molybden upp till 5 vikt-%. WC-kornen är rundade med en medelkornstorlek av 3-10 um, företrädesvis 4-8 um. Maximal kornstorlek skall inte överskrida två gånger medel- kornstorleken, ej heller skall mer än 2 % av kornen i strukturen vara under halva medelkornstorleken.

I en föredragen utföringsform skall sammansättningen vara omkring 87% WC med en Co-baserad bindefas innehållande 32 vikt-% Ni och 8 vikt-% Cr och en WC medelkornstorlek av 4,5 um.

Kontiguiteten, C, skall vara >O,5 bestämd genom linjäranalys C = _ 2” WC /WC *N WC /binder där Nm¶m¿är antalet karbid/karbid- och Nmymflmfiæ kar- bid/bindefas-gränser per enhetslängd av referenslinjen.

Enligt sättet för föreliggande uppfinning tillverkas valsar för varmvalsning genom jetmalning/siktning av ett WC-pulver till ett pulver med smal kornstorleksfördelning vari fina och grova korn är eliminerade. Företrädesvis beläggs detta WC-pulver med Co enligt någon av de ovannämnda patentansökningarna. WC-pulvret våtblandas omsorgsfullt till en pulp med pulver som bildar bindefasen till den önskade slutsammansättningen och pressmedel.

Dessutom tillsätts för att undvika sedimentering av de grova WC- partiklarna förtjockare enligt svensk patentansökan 9602598-6.

Blandningen skall vara sådan att en likformig blandning uppnås utan malning d v s ingen reduktion i kornstorlek skall äga rum. u ø o n nu Pulpen torkas genom spruttorkning. Av det torkade pulvret pressas och sintras valsar enligt standardförfarande.

Exempel 1 5 Två satser hårdmetallvalsar för varmvalsning med en diameter av 158 mm och 65 mm breda tillverkades. Hårdmetallen hade en WC- kornstorlek av 4,5 pm och 13% bindefas med sammansättningen 60 vikt-% kobolt, 32 vikt-% nickel och 8 vikt-% krom. Hàrdheten för båda materialen var omkring 1000 HV3. 10 Variant A: Pulver av WC, Co, Ni och Cr i sådana mängder att ge den önskade sammansättningen maldes, torkades, pressades och sintrades. Valsarna hade en mikrostruktur enligt Fig. 1.

Variant B: WC-pulver jetmaldes och klassificerades till en kornstorlek i intervallet 2-9 pm. Detta WC-pulver belades med 15 kobolt med metoden beskriven i SE 9401078-2 resulterande i ett WC-pulver med omkring 2 vikt-% Co. Detta pulver blandades omsorgsfullt utan malning med pulver av Co, Ni och Cr för att erhålla den önskade slutsammansättningen samt pressmedel. Efter torkning pressades och sintrades pulvret. En mikrostruktur 20 enligt Fig. 2 erhölls.

Kontiguiteterna av båda varianterna bestämdes med följande resultat: Variant Kontiguitet A, tidigare känd 0,43 B, enligt uppfinningen 0,53 25 Från provstavar av de två varianterna bestämdes böjhållfastheten med följande resultat.

Variant Böjhållfast- Standard- het (MPA) avvikelse, % A, tidigare känd 1950 5,5 B, enligt uppfinningen 2250 3,3 Det är tydligt att böjhållfastheten för ett material enligt 30 uppfinningen förbättrades jämfört med ett material av samma sammansättning och hårdhet framställt med tidigare känd teknik. lO 15 517 473 s no -o n nu I o v av q n u q . nu. ' i n nu nu n ' _' g ou o: n -DI U Standardavvikelsen av erhållna värden var mindre. Detta antyder att detta är ett material med snävare egenskaper jämfört med ett material framställt med den normala malningsvägen.

Valsarna kördes i ett valsverk vid valsning av rostfri tråd (övervägande sort AISI 316 L) med en sista diameter av 5,6 mm.

Valsarna hade en ovalt formad passform och var insatta i det första valsstolsparet i finbearbetningssteget där materialhastigheten var ungefär 40 m/s och reduktionen 20 %.

Yttemperaturen hos hetan i detta speciella par var ungefär 950 OC.

Resultat: Variant A: Efter 1200 ton hade passformen ett kraftigt utvecklat termiskt sprickmönster (se figur 3) och omslipades med ett djup av 0,6 mm för att avlägsna alla sprickor.

Variant B: Efter 1200 ton var inget termiskt sprickmönster synligt (se figur 4) endast normal förslitning. Efter 1800 ton var ett lätt termiskt sprickmönster synligt i passformen och passformen omslipades 0,4 mm.

Claims (1)

1. 517 473 EQ l. En vals för varmvalsning omfattande 70-95 vikt % WC i en bindefas bestående av en Co-Ni-Cr-legering innehållande 20-35 vikt-% Ni och upp till 10 % Cr varvid WC-kornen har en 5 medelkornstorlek av 3-10 pm, där maximal kornstorlek är < 2 gånger medelkornstorleken och < 2 % av kornen är mindre än halva medelkornstorleken, k ä n n e t e c k n a d av, att sammansättningen är omkring 87% WC med rundade korn med en medelkornstorlek av 4,5 pm samt en Co-baserad bindefas 10 innehållande 32 vikt-% Ni och 8 vikt-% Cr och med en kontiguitet, C, >0,5 bestämd genom linjäranalys som C = ZNWC/WC NVWC/WC *NWC/binder 15 där Nmym;är antalet karbid/karbid och Nmymmæfä karbid/bindefas-gränser per enhetslängd av referenslinjen.