SE520253C2 - Belagt hårdmetallskär - Google Patents

Description

W Ü 20 25 30 35 40 52% 253 Det har nu visat sig att genom tillsats av Mo till hårdme- tallskär med bindefasanrikade ytzoner har oförutsedda förbätt- ringar vid svarvning under periodiska termiska och mekaniska be- tingelser erhållits.

Fig 1 visar fördelningen av Ti, Ta, Co, C och Mo i ytzonen av ett hårdmetallskär enligt uppfinningen.

Fig 2 visar fördelningen av Ti, Ta, Co, C och (Mo) i ytzonen av ett hårdmetallskär enligt känd teknik.

Fig 3 visar mikrostrukturen i ett hårdmetallskär enligt före- liggande uppfinning där A - W-kärna och B - W+Mo-bård.

Enligt föreliggande uppfinning föreligger nu en hårdmetall med en <7O um, företrädesvis 10-40 um, tjock bindefasanrikad ytzon innehållande W och Mo men utarmad på kubisk karbid. Halten av Mo i ytzonen är 0,9-1,1 av den i det inre av hårdmetallen.

Föreliggande uppfinning kan tillämpas på hårdmetaller med en sammansättning av 5-15, företrädesvis 7-11, vikt-% bindefas omfat- tande huvudsakligen Co (Fe och Ni endast på föroreningsnivå), en total mängd av 1-10, företrädesvis 4-7, vikt-% kubiska karbider såsom TiC, TaC, NbC och rest WC. Dessutom innehåller hårdmetallen 0,5-3 vikt-%, företrädesvis 1-2 vikt-% Mo. Genomsnittlig WC-korn- storlek är 0,5-4,0 um, företrädesvis 1-2 um. Wolframkarbidkornen har en duplex struktur bestående av en kärna och en omgivande bård. Mo-halten i bården varierar mellan ungefär 2 och 25 vikt-%, med den högsta mängden nära kärnan.

Koboltbindefasen är högt legerad med W. Innehållet av W i bindefasen kan uttryckas som CW-förhållandet = MS /(vikt-% Co 0,0161) där MS är uppmätt mättnadsmagnetisering för hårdmetallen och vikt-% Co är viktprocent Co i hårdmetallen. CW-värdet är en funk- tion av W-halten i Co-bindefasen. Ett lågt CW-värde motsvarar en hög W-halt i bindefasen.

Enligt uppfinningen erhålles förbättrade skärprestanda om hårdmetallkroppen har ett CW-förhållande av 0,72-0,94, företrä- desvis 0,76-0,90, Hårdmetallkroppen får innehålla liten mängd, <5 volym-%, av etafas (MSC), utan någon skadlig effekt.

Hårdmetallskären framställs med pulvermetallurgiska metoder omfattande malning av en pulverblandning som bildar hårda be- ståndsdelar och bindefas omfattande en liten mängd N, torkning, 10 15 20 25 30 35 40 520 253 3 pressning och sintring under vakuum för att erhålla den önskade bindefasanrikningen. Mo tillsättes som Mo2C.

Hårdmetallskär enligt uppfinningen beläggs företrädesvis med en tunn slitstark beläggning med CVD-, MTCVD eller PVD-teknik. Fö- reträdesvis består beläggningen av <1 pm TiN, 1-5 pm MTCVD-TiCN, 1-3 um K-aluminiumoxid och <1 pm TiN.

Exempel 1 A.) Hårdmetallskär av typen CNMG 120408-MM, ett skär för svarvning, med sammansättningen 7,5 vikt-% Co, 3,8 vikt-% TaC, 1,9 vikt-% TiC, 0,4 vikt-% TiN, delkornstorlek av 1,7 pm och ett CW-förhållande av 0,86 framställ- O,4 vikt-% Mo2C och rest WC med en me- des med pulvermetallurgiska metoder. De pulvermetallurgiska meto- derna omfattar malning av en pulverblandning som bildar hårda beståndsdelar och bindefas, pressning och sintring. De pressade kropparna sintrades vid 1450 °C enligt standardförfarande. De sint- rade ämnena fick en zon fri från kubisk karbid som sträckte sig ungefär 25 pm in i substratet från ytan, Fig l. Wolframkarbidfasen i det framställda skäret hade duplex struktur bestående av en kär- na och en omgivande bård, Fig 3. Innehållet av Mo i bården varie- rar mellan ungefär 2 och 25 vikt-%, med den högsta mängden nära kärnan. Efter konventionell förbeläggningsbehandling såsom egg- slipning, rengöring etc.. belades skären i en CVD-process som gav 0,4 pm TiN, 2 pm MTCVD-TiCN, 2 pm K-aluminiumoxid och 0,8 um TiN.

B.) Hårdmetallskär av typ CNMG 120408-MM med sammansättningen 7,5 vikt-% Co, 3,8 vikt-% TaC, 1,9 vikt-% TiC och 0,4 vikt-% TiN och resten WC med en medelkornstorlek av 1,7 pm och ett CW-förhål- förbehandlades och belades för att åstadkomma samma fysikaliska egenskaper som A. De lande av 0,87 framställdes. Skären sintrades, sintrade ämnena erhöll en zon fri från kubisk karbid som sträckte sig ungefär 25 pm in i substratet från ytan. Wolframkarbidfasen i det framställda skäret hade ingen kärna-bårdstruktur.

C.) Hårdmetallskär av typen CNMG 120408-MM, ett skär för svarvning, med sammansättningen 9,9 vikt-% Co, 3,0 vikt-% TaC, 2,5 vikt-% TiC, 0,3 vikt-% TiN, 0,4 vikt-% Mo2C och rest WC med en me- delkornstorlek av 1,7 pm och ett CW-förhållande av 0,78 framställ- des med pulvermetallurgiska metoder. De pulvermetallurgiska meto- derna omfattar malning av en pulverblandning som bildar hårda be- ståndsdelar och bindefas, pressning och sintring. De pressade kropparna sintrades vid 1450°C enligt standardförfarande. De sint- rade ämnena erhöll en zon fri från kubisk karbid som sträckte sig W H 20 25 30 35 520 253 4 ungefär 20 pm in i substratet från ytan. Metallografisk undersök- ning visade att den hårda beståndsdelen av det framställda Skäret bestod av duplexa strukturer av en kärna och en omgivande bàrd.

Efter konventionell förbeläggningsbehandling såsom eggslipning, rengöring etc.. fick skären i en CVD-process en 4 pm MTCVD-TiCN, 1,5 pm K-aluminiumoxid, 0,5 pm TiN-beläggning. TiN avlägsnades där- efter på egglinjerna genom borstning.

D.) Hårdmetallskär av typen CNMG 120408-MM med sammansätt- 6,0 vikt-% TaC, 2,6 vikt-% TiC och 0,4 vikt-% TiN och resten WC med en medelkornstorlek av 2,0 pm och ett CW-förhållande av 0,81 framställdes. ningen 10,0 vikt-% Co, Skären utsattes för samma sintring, förbeläggningsbehandling, beläggning och egglinjeborst- ning som C. De sintrade ämnena erhöll en zon fri från kubisk kar- bid som sträckte sig ungefär 20 pm in i substratet från ytan. Wol- framkarbidfasen i de framställda skären hade ingen kärna-bård- struktur.

Exempel 2 Skären från A och B provades med avseende på eggseghetsbete- ende vid användning för svarvning i rostfritt stål, AISI3l6Ti.

Skärdata: Skärhastighet= llOm/min Mätning: 0,3 mm/varv.

Skärdjup= 2,0 mm När maximal förslitning överskridit 0,3 mm stoppades provet.

Resultat: cykler Skär A 5 Skär B 3 Exempel 3 Skär från A och B provades med avseende på motstånd mot plas- tisk deformation vid användning för svarvning i rostfritt stål, AISI304L.

Skärdata: Skärhastighet= 250 m/min Matning= 0,3 mm/varv.

Skärdjup= 2,0 mm Den plastiska deformationen mättes som fasförslitning och provet stoppades vid 0,3 mm förslitning. 10 U 20 25 30 35 40 520 253 5 Resultat: cykler Skär A 13 Skär B l5 Exempel 4 Skär från A och B provades i svarvning med avseende på inter- mittenta termiska och mekaniska laster i rostfritt stål, SS2343.

Skärdata: Skärhastighet= 190 m/min Matning= 0,3 mm/varv.

Skärdjup= 2,0 mm När maximal forslitning överskridit 0,3 mm, stoppades provet.

Resultat: cykler Skär A 5 Skär B 2 Exempel 5 Skär från C och D provades med avseende på motstånd mot plas- tisk deformation vid användning för svarvning i rostfritt stål, AISI304L.

Skärdata: Skarhastighet= 200 m/min Matning= 0,3 mm/varv.

Skardjup= 2,0 mm Det plastiska deformationen mattes som fasforslitning och provet stoppades vid 0,3 mm förslitning.

Resultat: cykler Skär C 13 Skär D 14 Exempel 6 Skär från C och D provades vid svarvning med avseende på in- termittent termisk och mekanisk last i rostfritt stål, SS2343.

Skärdata: Skärhastighet= 190 m/min Matning= 0,3 mm/varv.

Skärdjup= 2,0 mm När maximal förslitning överskridit 0,3 mm, stoppades provet.

Resultat: cykler Skär C 8 Skär D 4

Claims (1)

M U 20 520 253 é l. Belagt skär bestående av ett hårdmetallsubstrat och en Krav tunn nötningsbeständig beläggning varvid substratet omfattar WC med en kornstorlek av 0,5-4,0 pm, företrädesvis l-2 pm, 5-15 vikt- % Co, l-10 vikt-% kubiska karbider såsom TiC, TäC och NbC, med en <7O pm tjock bindefasanrikad ytzon väsentligen fri från gammafas k ä n n e t e c k n a t av att substratet innehåller 0,5-3 vikt-% Mo ytzonen har en Mo-halt av 0,9-1,1 av den i det inre av substratet samt WC-kornen har en duplex struktur bestående av en kärna och en omgivande bård innehållande Mo. 2. Belagt skär enligt föregående krav k ä n n e t e c k n ä t av att koboltbindefasen har ett CW-förhål- lande av 0,72 - 0,94 där CW-förhållandet uttrycks som cw-förhållandet = Ms /(vikt-% co o,o161) där Ms är uppmätt mättnadsmagnetisering för hårdmetallen och vikt-% Co är viktprocenttalet för Co i hårdmetallen. 3. Belagt skär enligt något av föregående krav k ä n n e t e c k n a t av att beläggningen består av <1 pm TiN,

1. -5 pm MTCVD-TiCN, 1-3 pm K-aluminiumoxid och <1 pm TiN.