FI72753B - SLITSTARK KROPP AV EN STAOL-HAORDKARBIDKOMPOSIT, FOERFARANDE FOER FRAMSTAELLNING AV DENSAMMA SAMT STAOL-HAORDKARBIDVERKTYG MED MAKROSTRUKTUR. - Google Patents
SLITSTARK KROPP AV EN STAOL-HAORDKARBIDKOMPOSIT, FOERFARANDE FOER FRAMSTAELLNING AV DENSAMMA SAMT STAOL-HAORDKARBIDVERKTYG MED MAKROSTRUKTUR. Download PDFInfo
- Publication number
- FI72753B FI72753B FI812533A FI812533A FI72753B FI 72753 B FI72753 B FI 72753B FI 812533 A FI812533 A FI 812533A FI 812533 A FI812533 A FI 812533A FI 72753 B FI72753 B FI 72753B
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- carbide
- steel
- hard
- cemented
- cobalt
- Prior art date
Links
- 101100148710 Clarkia breweri SAMT gene Proteins 0.000 title 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 69
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 69
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 47
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 42
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 40
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 36
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 31
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 26
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 20
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims description 20
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims description 18
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 18
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 18
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 claims description 16
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 claims description 16
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 14
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims description 13
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 12
- UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N tungsten carbide Chemical compound [W+]#[C-] UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 10
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 10
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 9
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 9
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims description 8
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 8
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 8
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 238000003754 machining Methods 0.000 claims description 5
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 5
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims description 4
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims description 4
- 229910003468 tantalcarbide Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910000851 Alloy steel Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims description 3
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 claims description 3
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 claims description 3
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 3
- QIJNJJZPYXGIQM-UHFFFAOYSA-N 1lambda4,2lambda4-dimolybdacyclopropa-1,2,3-triene Chemical compound [Mo]=C=[Mo] QIJNJJZPYXGIQM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052580 B4C Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910039444 MoC Inorganic materials 0.000 claims description 2
- INAHAJYZKVIDIZ-UHFFFAOYSA-N boron carbide Chemical compound B12B3B4C32B41 INAHAJYZKVIDIZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- UFGZSIPAQKLCGR-UHFFFAOYSA-N chromium carbide Chemical compound [Cr]#C[Cr]C#[Cr] UFGZSIPAQKLCGR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- WHJFNYXPKGDKBB-UHFFFAOYSA-N hafnium;methane Chemical compound C.[Hf] WHJFNYXPKGDKBB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- NFFIWVVINABMKP-UHFFFAOYSA-N methylidynetantalum Chemical compound [Ta]#C NFFIWVVINABMKP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- -1 niobicarbide Chemical compound 0.000 claims description 2
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910003470 tongbaite Inorganic materials 0.000 claims description 2
- MTPVUVINMAGMJL-UHFFFAOYSA-N trimethyl(1,1,2,2,2-pentafluoroethyl)silane Chemical compound C[Si](C)(C)C(F)(F)C(F)(F)F MTPVUVINMAGMJL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910026551 ZrC Inorganic materials 0.000 claims 2
- OTCHGXYCWNXDOA-UHFFFAOYSA-N [C].[Zr] Chemical compound [C].[Zr] OTCHGXYCWNXDOA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- 238000007711 solidification Methods 0.000 claims 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 claims 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 24
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 21
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 16
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 15
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 10
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 10
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 9
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 8
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 6
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 6
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 6
- 229910000975 Carbon steel Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 5
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 5
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910000906 Bronze Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010962 carbon steel Substances 0.000 description 4
- UREBDLICKHMUKA-CXSFZGCWSA-N dexamethasone Chemical compound C1CC2=CC(=O)C=C[C@]2(C)[C@]2(F)[C@@H]1[C@@H]1C[C@@H](C)[C@@](C(=O)CO)(O)[C@@]1(C)C[C@@H]2O UREBDLICKHMUKA-CXSFZGCWSA-N 0.000 description 4
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 4
- 238000007731 hot pressing Methods 0.000 description 4
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 4
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 4
- 239000010974 bronze Substances 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 3
- KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N copper tin Chemical compound [Cu].[Sn] KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 3
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 3
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 3
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 3
- 229920000609 methyl cellulose Polymers 0.000 description 3
- 239000001923 methylcellulose Substances 0.000 description 3
- 238000004663 powder metallurgy Methods 0.000 description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 3
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 2
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 2
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 2
- 239000000543 intermediate Substances 0.000 description 2
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 2
- UNASZPQZIFZUSI-UHFFFAOYSA-N methylidyneniobium Chemical compound [Nb]#C UNASZPQZIFZUSI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 2
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 2
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 2
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 2
- 229910001256 stainless steel alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 238000004227 thermal cracking Methods 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- INZDTEICWPZYJM-UHFFFAOYSA-N 1-(chloromethyl)-4-[4-(chloromethyl)phenyl]benzene Chemical compound C1=CC(CCl)=CC=C1C1=CC=C(CCl)C=C1 INZDTEICWPZYJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YLZOPXRUQYQQID-UHFFFAOYSA-N 3-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)-1-[4-[2-[[3-(trifluoromethoxy)phenyl]methylamino]pyrimidin-5-yl]piperazin-1-yl]propan-1-one Chemical compound N1N=NC=2CN(CCC=21)CCC(=O)N1CCN(CC1)C=1C=NC(=NC=1)NCC1=CC(=CC=C1)OC(F)(F)F YLZOPXRUQYQQID-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000531 Co alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 241001475178 Dira Species 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 240000000111 Saccharum officinarum Species 0.000 description 1
- 235000007201 Saccharum officinarum Nutrition 0.000 description 1
- QVYYOKWPCQYKEY-UHFFFAOYSA-N [Fe].[Co] Chemical compound [Fe].[Co] QVYYOKWPCQYKEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 1
- 238000007605 air drying Methods 0.000 description 1
- 238000009412 basement excavation Methods 0.000 description 1
- 230000002051 biphasic effect Effects 0.000 description 1
- 238000006664 bond formation reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- 239000011362 coarse particle Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 1
- 238000002291 liquid-state sintering Methods 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000005058 metal casting Methods 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 1
- 239000012188 paraffin wax Substances 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 239000010451 perlite Substances 0.000 description 1
- 235000019362 perlite Nutrition 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004513 sizing Methods 0.000 description 1
- 238000001778 solid-state sintering Methods 0.000 description 1
- LXMSZDCAJNLERA-ZHYRCANASA-N spironolactone Chemical compound C([C@@H]1[C@]2(C)CC[C@@H]3[C@@]4(C)CCC(=O)C=C4C[C@H]([C@@H]13)SC(=O)C)C[C@@]21CCC(=O)O1 LXMSZDCAJNLERA-ZHYRCANASA-N 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 1
- XOOUIPVCVHRTMJ-UHFFFAOYSA-L zinc stearate Chemical compound [Zn+2].CCCCCCCCCCCCCCCCCC([O-])=O.CCCCCCCCCCCCCCCCCC([O-])=O XOOUIPVCVHRTMJ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C29/00—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides
- C22C29/02—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on carbides or carbonitrides
- C22C29/06—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on carbides or carbonitrides based on carbides, but not containing other metal compounds
- C22C29/10—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on carbides or carbonitrides based on carbides, but not containing other metal compounds based on titanium carbide
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F7/00—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression
- B22F7/06—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression of composite workpieces or articles from parts, e.g. to form tipped tools
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C1/00—Making non-ferrous alloys
- C22C1/04—Making non-ferrous alloys by powder metallurgy
- C22C1/05—Mixtures of metal powder with non-metallic powder
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C1/00—Making non-ferrous alloys
- C22C1/04—Making non-ferrous alloys by powder metallurgy
- C22C1/05—Mixtures of metal powder with non-metallic powder
- C22C1/051—Making hard metals based on borides, carbides, nitrides, oxides or silicides; Preparation of the powder mixture used as the starting material therefor
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C29/00—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides
- C22C29/02—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on carbides or carbonitrides
- C22C29/06—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on carbides or carbonitrides based on carbides, but not containing other metal compounds
- C22C29/067—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on carbides or carbonitrides based on carbides, but not containing other metal compounds comprising a particular metallic binder
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F2998/00—Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy
- B22F2998/10—Processes characterised by the sequence of their steps
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F2999/00—Aspects linked to processes or compositions used in powder metallurgy
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
Description
1 727531 72753
Kulumista kestävä teräs-kovakarbidiyhdistelmäkappale, menetelmä sen valmistamiseksi sekä makrorakenteiset teräs-kovakarbidityökalutWear-resistant steel-hard carbide combination piece, method for its production and macrostructured steel-hard carbide tools
Vuodesta 1940 lähtien on valmistettu kulumiselle alttiita työkaluja ja laitteita kovametalliseoksista, jotka koostuvat hienojakoisesta kovakarbidifaasista, joka perustuu metalleihin, jotka on valittu jaksollisen järjestelmän ryhmistä IVB, VB ja VIB, ja joka on sementoitu koboltilla tai nikkelillä tai molemmilla. Kun sementoidut karbidi-seokset on valmistettu puristamalla hienoksi jauhettuja jauheita, jota seuraa nestefaasisintraus tiivistyksen aikaansaamiseksi, näillä seoksilla on mikrorakenteet, joille ovat ominaisia kovakarbidirakeet, joiden koko on yleensä 1-15 mikronia.Since 1940, wear-resistant tools and equipment have been manufactured from carbide alloys consisting of a fine-grained carbide phase based on metals selected from Groups IVB, VB and VIB of the Periodic Table and cemented with cobalt or nickel or both. When cemented carbide alloys are prepared by compression of finely ground powders followed by liquid phase sintering to provide compaction, these alloys have microstructures characterized by hard carbide granules, typically 1-15 microns in size.
Raudan tai teräksen käyttö sideaineina on osoittautunut vaikeaksi, koska kovien faasien hienojakoinen tila ja suuri ominaispinta edistävät verraten hauraiden, volfrämiä ja rautaa yhdessä hiilen kanssa sisältävien kaksoisväliseos-ten muodostumista, mikä pienentää vapaata sideainetilavuus-jaetta ja haurastuttaa sintrattua kappaletta enemmän tai vähemmän riippuen muodostus- ja sintrausparametrien tarkkuudesta ja vapaan hiilen lisäyksistä, jotka tehdään raudan ja hiilen välisen affiniteetin tyydyttämiseksi.The use of iron or steel as binders has proved difficult because the fine state and high specific surface area of the hard phases promote the formation of relatively brittle double intermediates containing tungsten and iron together with carbon, which reduces the free binder volume fraction and makes the sintered body more or less dependent. the accuracy of the sintering parameters and the additions of free carbon made to satisfy the affinity between iron and carbon.
Päinvastoin kuin koboltti ja nikkeli rauta muodostaa stabiilin karbidin, Fe^Crn, ja sillä on suurempi taipumus muodostaa hauraita kaksoiskarbideja kuin koboltti- tai nikkelisideaineilla. Hiilen siirtymistä kovakarbidifaa-sista tai -faaseista raudaksi edistää rauta- tai terässide-aineen nestemäisen tai plastisen tilan läsnäolo nestetila-sintrauksen aikana, joka suoritetaan lämpötiloissa, jotka ovat lähellä sideaineen sulamispistettä, samat kuin se tai sen yläpuolella.In contrast to cobalt and nickel, iron forms a stable carbide, Fe 2 Crn, and has a greater tendency to form brittle double carbides than cobalt or nickel binders. The transition of carbon from the hard carbide phase or phases to iron is facilitated by the presence of a liquid or plastic state of the iron or steel binder during liquid state sintering performed at temperatures close to or above the melting point of the binder.
2 727532 72753
Viime aikoina on valmistettu käyttökelpoisia kulumisosia valamalla juoksevaa terästä tai valurautasulatetta valmiiseen kerrokseen, joka koostuu verraten karkeasta, hiukkas-maisesta, esim. 3,12-4,76 mm sintratusta, sementoidusta karbidista.Recently, useful wear parts have been made by casting running steel or cast iron melt into a finished layer consisting of a relatively coarse, particulate, e.g., 3.12-4.76 mm sintered, cemented carbide.
Esillä oleva keksintö voidaan erottaa US-patenttien 4 024 902 ja 4 140 170 sulametallivalumenetelmästä ja US-patentin 4 119 459 sulavalurautamenetelmästä kahdella päätekijällä: (1) teräs- tai rauta- ja grafiittijauhepu-riste, joka sisältää dispergoituja, sintratun, sementoidun karbidin hiukkasia tai useita mitoitetun, sintratun, sementoidun karbidin paloja tai primaarisia, jauhamatto-mia, makrokiteisiä karbidikiteitä, sintrataan teräksen tai valuraudan sulamislämpötilan alapuolella olevassa lämpötilassa, ja (2) sen sijaan että käytettäisiin matriisi-seoksen sulamislämpötiloja seoksen tiivistyksen aikaansaamiseksi, käytetään suurpuristusyksikköpaineita sekä ennen sintrausta että sen jälkeen, jolloin estetään dispergoitu-neen kovan faasin hiukkaspintojen huononeminen hajoamisen, sulamisen tai hiilen diffuusioreaktioiden vaikutuksesta.The present invention can be distinguished from the molten metal casting process of U.S. Patents 4,024,902 and 4,140,170 and the molten cast iron process of U.S. Patent 4,119,459 by two main factors: (1) steel or iron and graphite powder extrudate containing dispersed, sintered, cemented carbide particles; a plurality of sized, sintered, cemented carbide pieces or primary, unmilled, macrocrystalline carbide crystals are sintered at a temperature below the melting point of steel or cast iron, and (2) instead of using a melting temperature of after preventing deterioration of the dispersed hard phase particle surfaces by decomposition, melting or carbon diffusion reactions.
Valumenetelmistä puuttuvat myös tunnetut taloudelliset, jauhemetallurgiamenetelmiin kuuluvat edut, erityisesti kun on valmistettava useita leikkaukseltaan pieniä tai ohuita kulumisosia. Pakostakin suhteellisen korkeiden työstölämpötilojen ja nestemäisyyden takia voi myös muodostua liian suuria määriä haitallisia kaksoiskarbideja huolimatta verraten karkeiden, pienpinta-alaisten karbidihiuk-kasten käytöstä.Casting methods also lack the known economic advantages of powder metallurgy methods, especially when multiple wear parts with small or thin cuts have to be made. Indeed, due to the relatively high processing temperatures and fluidity, too large amounts of harmful double carbides can also be formed despite the use of relatively coarse, small surface area carbide particles.
Koska sekä tavanomainen jauhemetallurgiamanetelmä, jossa hienoksi jauhettuja teräksellä sementoituja karbidijau-heita puristetaan ja sintrataan, että menetelmät, joissa nestemäistä terästä tai nestemäistä valurautaa valetaan hiukkasmaiseen, sementoituun, ennalta muotteihin sovitettuun karbidiin, aiheuttavat yllä kuvattuja ongelmia, on 3 72753 tämän keksinnön ensisijaisena tarkoituksena kehittää menetelmä, jolla voidaan valmistaa teräksellä sementoitu kovakarbi-diseos, joka on pääasiassa vapaa raudan ja volframin hiilen kanssa muodostamista kaksoisväliseoksista ja jossa dispergoi-tuneessa kovakarbidifaasissa ei esiinny raja-alueen hajoamista, sulamista tai lämpösäröilyä ja joka on lujasti sidottu teräsmatriisiin, joka on oleellisen vapaa makrohuokoisuudesta.Since both the conventional powder metallurgy process in which finely ground steel-cemented carbide powders are compressed and sintered and the processes in which liquid steel or liquid cast iron is cast into a particulate, cemented, preformed carbide of the invention 3 have the problems described above, , which can be used to produce a steel-cemented hard carbide alloy which is substantially free of double intermediates of iron and tungsten with carbon and in which the dispersed hard carbide phase does not show boundary decomposition, melting or thermal cracking and is firmly bonded to the steel matrix.
Tämän keksinnön tarkoituksena on myös tuottaa kulumista kestävä yhdistelmäkappale, jossa dispergoitunut kovakarbidimate-riaali on lujasti ja takertuvasti sidottu metallimatriisiin jauhemetallurgiamenetelmällä, johon kuuluu puristus ja korkea lämpötila sekä suurpainediffuusiosidos, sekä aikaansaada menetelmä tällaisen kulumista kestävän yhdistelmäkappaleen valmistamiseksi.It is also an object of the present invention to provide a wear-resistant composite body in which a dispersed hard carbide material is firmly and adherently bonded to a metal matrix by a powder metallurgy method comprising compression and high temperature and a high-pressure diffusion bond, and to provide a method of making such a wear-resistant composite body.
Tämän keksinnön toisena tarkoituksena on valmistaa työkaluja, joissa on kovakarbidikulumis- tai leikkuusisäkkeet, jotka on upotettu ja sidottu tiivistettyyn teräsjauhematriisiin tai tämän keksinnön mukaiseen kulumista kestävään yhdistelmäkap-paleeseen.Another object of the present invention is to provide tools with hard carbide wear or cutting inserts embedded and bonded in a sealed steel powder matrix or wear-resistant composite body according to the present invention.
Tämän keksinön lisätarkoituksena on valmistaa osia, joita ei juuri voida työstää ja joilla on riittävä iskulujuus, niin että ne sopivat käytettäviksi varmuuslevyinä ja riippulukko-komponentteina .It is a further object of the present invention to provide parts which are hardly machinable and which have sufficient impact strength to be suitable for use as safety plates and padlock components.
Esillä olevan keksinnön mukaisesti on aikaansaatu kulumista kestävä teräs-kovakarbidiyhdistelmäkappale, joka sisältää 30-80 paino-% karbidiainetta, jonka koko on suurempi kuin 37 yUin, joka karbidiaine on kovakarbidi, joka koostuu volfra-mikarbidista, titaanikarbidista, tantaalikarbidista, niobi-karbidista, zirkoniumkarbidista, vanadiinikarbidista, haf-niumkarbidista, molybdeenikarbidista, kromikarbidistä, boori-karbidista, piikarbidista, niiden seoksista, niiden jähmeistä liuoksista tai niiden sementoiduista yhdistelmistä, ja 20-70 4 72753 paino-% matriislainetta, joka koostuu teräksestä, teräksestä ja raudasta, teräksestä ja kuparista, tai teräksestä ja nikkelistä, jolle kappaleelle on tunnusomaista, että karbidiaine on upotettu ja sidottu matriisiin puristus- ja jähmediffuu-siomenetelmillä, ja että karbidiaineen ja matriisin välillä on rajapinta, jonka paksuus on enintään 50 ^um.According to the present invention, there is provided a wear-resistant steel-hard carbide composite body containing 30 to 80% by weight of a carbide material having a size greater than 37 microns, which carbide material is a hard carbide consisting of tungsten carbide, titanium carbide, tantalum carbide, niobium carbide, niobium carbide, , vanadium carbide, hafnium carbide, molybdenum carbide, chromium carbide, boron carbide, silicon carbide, their alloys, their solid solutions or cemented combinations thereof, and 20 to 70 4 72753% by weight of copper, a matrix wave consisting of steel and steel, , or steel and nickel, the body being characterized in that the carbide material is embedded and bonded to the matrix by compression and solid diffusion methods, and that there is an interface between the carbide material and the matrix having a thickness of up to 50.
Erään edullisen suoritusmuodon mukaan karbidiaineessa on metal lipinnoite, joka muodostaa sitkeän ja kiinnitarttuvan sidoksen karbidiaineen ja matriisin välille.According to a preferred embodiment, the carbide material has a metal coating which forms a tough and adhesive bond between the carbide material and the matrix.
Keksinnön mukaiselle menetelmälle kulumista kestävien teräs-kovakarbidiyhdistelmäkappaleiden valmistamiseksi on tunnusomaista, että 20-70 paino-% teräsmuovausjauheita sekoitetaan 30-80 paino%:iin kovia karbidihiukkasia, joiden hiukkaskoko on välillä 8 mm-37 ^um, seoksen muodostamiseksi, seos kylmäpu-ristetaan puristetun esipuristeen valmistamiseksi, ja puristettu esipuriste tiivistetään korkealämpötila- ja suurpaine-diffuusiosidos- ja sintrausprosessilla, ja että mainittu korkea lämpötila on teräksen sulamislämpötilan alapuolella.The process according to the invention for the production of wear-resistant steel-hard carbide composites is characterized in that 20-70% by weight of steel molding powders are mixed with 30-80% by weight of hard carbide particles with a particle size between 8 mm and 37 [mu] m to form a mixture. to produce a preform, and the extruded preform is compacted by a high temperature and high pressure diffusion bonding and sintering process, and that said high temperature is below the melting temperature of the steel.
Keksinnön mukaisessa menetelmässä sekoitetaan sintrattuja, sementoituja volframikarbidihiukkasia tai primäärisiä, jauha-mattomia, makrokiteisiä (ts. suurempia kuin 37 ^um) volfra-mikarbidikiteitä rauta- ja grafiittijauhe- tai teräsjauhemat-riisiin, seos kylmäpuristetaan isostaattisesti esimuovausmuo-tissa haluttuun muotoon, sintrataan sitten jähmeässä tilassa suhteellisen alhaisessa lämpötilassa, erityisesti teräksen sulamislämpötilan alapuolella olevassa lämpötilassa, edullisesti 1038-1232°C:ssa, ja sintrattu kappale kuumapuriste-taan sitten isostaattisesti (HIP) lämpötilassa, joka on reilusti teräksen sulamispisteen alapuolella lopullisen tiivistyksen aikaansaamiseksi. Kovakarbidihiukkasten ja ympäröivän teräsjauheen välille muodostuu diffuusiosidos, joka pitää kulumista kestävät kovakarbidihiukkaset paikoillaan.In the process according to the invention, sintered, cemented tungsten carbide particles or primary, unground, macrocrystalline (i.e. greater than 37 μm) tungsten carbide crystals are mixed with iron and graphite powder or steel powder in a pre-molded, cold-extruded mixture. at a relatively low temperature, especially below the melting point of steel, preferably at 1038-1232 ° C, and the sintered body is then hot-pressed isostatically (HIP) at a temperature well below the melting point of steel to provide final sealing. A diffusion bond is formed between the hard carbide particles and the surrounding steel powder, which holds the wear-resistant hard carbide particles in place.
5 727535 72753
Keksintö koskee lisäksi keksinnön mukaisella menetelmällä valmistettua työkalua, joka käsittää työstöpään, jossa on kova kulumista kestävä, koboltilla sementoitu karbidisisäke, ja terästä sisältävän rungon, jolle työkalulle on tunnusomaista, että sisäke on jauhemetallurgisesti sidottu runkoon diffuu-siovyöhykkeellä, joka on muodostettu korkealämpötilasintrauk-sen aikana teräksen sulamispisteen alapuolella, ja että dif-fuusiovyöhyke sisältää rautaa ja kobolttia.The invention further relates to a tool made by the method according to the invention, comprising a machining head with a hard-wearing, cobalt-cemented carbide insert and a steel body, characterized in that the insert is powder metallurgically bonded to the body in a diffusion zone formed at high temperatures. below the melting point of steel, and that the diffusion zone contains iron and cobalt.
Keksintö koskee lopuksi keksinnön mukaisen menetelmän käyttöä tällaisen sementoidun karbidityökalun muodostamiseksi siten, että ennalta mitoitettu, koboltilla sementoitu karbidisisäke upotetaan ennalta määrättyyn kohtaan teräsmuovausjauheseok-sessa, jauhe tiivistetään sisäkkeen ympärille esipuristeen muodostamiseksi, ja kobolttia sisäkkeestä diffundoituu rautaan tiivistetystä teräsmuovijauheesta sisäkkeen vieressä korkeassa lämpötilassa teräksen sulamispisteen alapuolella, jolloin samanaikaisesti muodostuu suuren paineen alaisena metallurginen sidos sisäkkeen ja teräksen välille.Finally, the invention relates to the use of a method according to the invention for forming such a cemented carbide tool by immersing a pre-sized cobalt-cemented carbide insert at a predetermined location in a steel forming powder whereby at the same time a metallurgical bond is formed between the insert and the steel under high pressure.
Esillä olevan keksinnön eräs kriittinen tekijä on suurpaine-tiivistys, sekä kylmä että kuuma, jolloin vältytään prosessi-lämpötiloilta, jotka aiheuttavat terässideainefaasin juokse-vuuden ja niin ollen edistävät edellä mainittuja ei-toivottu-ja reaktioita terässideaineen ja kovan dispergoituneen faasin välillä. Menetelmää parantaa tässä suhteessa kovan dispergoituneen hiukkasen tei hiukkasten käyttö, joilla on pieni ominaispinta. Menetelmä edistää myös merkittävästi tuotanto-tehoa valmistettaessa teräskarbidikulumisosia, joilla on suhteellisen pieni koko tai ohut leikkaus tai mutkikas rakenne, verrattuna edellä luetelluissa US-patenteissa esitettyihin menetelmiin, joissa sulaa terästä tai sulaa valurautaa valetaan muottiin, joka on ennalta täytetty sementoiduilla karbi-dihiukkasilla.A critical aspect of the present invention is high pressure sealing, both cold and hot, which avoids process temperatures that cause the fluidity of the steel binder phase and thus promote the aforementioned undesired reactions between the steel binder and the hard dispersed phase. The method is improved in this respect by the use of a hard dispersed particle or particles with a low specific surface area. The process also significantly enhances production efficiency in the manufacture of steel carbide wear parts having a relatively small size or thin cut or complex structure compared to the methods disclosed in the U.S. patents listed above, in which molten steel or molten cast iron is cast into a mold pre-filled with cemented carbide particles.
6 727536 72753
Lisäksi matriisiseoksen sekä kemiallinen säätö että koostumuksen joustavuus ovat ylivoimaisesti paremmat kuin sulame-tallivalumenetelmissä. Teräksen tai valuraudan sulatuksen ja valun vaatimien korkeiden prosessilämpötilojen välttäminen parantaa muottien taloudellisuutta, jolloin muotteja voidaan käyttää uudelleen, ja matriisimetallien taloudellisuutta, koska ne eivät aiheuta valuhukkaa eikä uudelleenkäyttökustan-nuksia. Esillä olevan keksinnön menetelmä sopii hyvin sellaisten osien muodostukseen, joiden on kestettävä erittäin hankaavia, kuluttavia voimia samoin kuin iskuvoimia.In addition, both the chemical control and the flexibility of the composition of the matrix mixture are vastly better than in melt-stable casting methods. Avoiding the high process temperatures required for melting and casting steel or cast iron improves the economics of the molds, allowing the molds to be reused, and the economy of the matrix metals, as they do not cause casting wastes or reuse costs. The method of the present invention is well suited for forming parts that must withstand highly abrasive, abrasive forces as well as impact forces.
Menetelmä sopii ihanteellisesti muodostamaan kulumisen-kestäviä osia ja leikkuuteriä, joita käytetään maanviljelys-koneissa, tienrakennuksessa ja teiden kunnossapidossa, rouhinnassa, hienonnuksessa, maankaivuutöissä ja työstössä. Koska tällä menetelmällä valmistettujen tuotteiden kulumisenkestävyys on niin hyvä, niin ettei niitä juuri voida työstää, ne sopivat myös ihanteellises- 7 72753 ti käytettäviksi kassakaappien varmuuslevyinä. Tämän kulumisenkestävyytensä ja iskulujuutensa ansiosta nämä seokset sopivat myös riippulukoissa käytettäviksi.The method is ideally suited for forming wear-resistant parts and cutting blades used in agricultural machinery, road construction and road maintenance, roughing, grinding, excavation and machining. Because the products made by this method have such good wear resistance that they can hardly be machined, they are also ideally suited for use as security plates for safes. Due to this abrasion resistance and impact resistance, these alloys are also suitable for use in padlocks.
Esillä olevan keksinnön tarkka luonne käy selvemmin esille seuraavasta yksityiskohtaisesta selityksestä, jossa viitataan oheisiin piirustuksiin, joissa: kuvio 1 on 1500-kertaisesti suurennettu mikrovalokuva, joka esittää sementoitua karbidihiukkasta, jossa koboltti-sideaine on upotettu ja sidottu puristettuun teräsjauhemat-riisiin, kuvio 2 on poikkileikkausperspektiivikuva kulumislevystä, jossa sementoidut karbidisisäkkeet on upotettu ja sidottu puristettuun teräsjauhematriisiin, ja kuvio 3 on poikkileikkauskuva leikkuutyökalun osasta, jossa kovametallinuppi on upotettu ja sidottu puristettuun teräs-jauhematriisiin.The precise nature of the present invention will become more apparent from the following detailed description with reference to the accompanying drawings, in which: Figure 1 is a 1500x magnification photomicrograph of a cemented carbide particle in which a cobalt binder is embedded and bonded to a pressed steel powder cross-section; a wear plate in which the cemented carbide inserts are embedded and bonded in a pressed steel powder matrix, and Fig. 3 is a cross-sectional view of a portion of a cutting tool in which a carbide knob is embedded and bonded in a pressed steel powder matrix.
Esiseostettu teräsmatriisijauhe tai rautajauheen ja grafiitti jauheen seos, joka sisältää 20-70 paino-% lopullista seosta sekoitetaan 30-80 paino-%:iin W:n, Ti:n, Ta:n,The premixed steel matrix powder or a mixture of iron powder and graphite powder containing 20-70% by weight of the final mixture is mixed with 30-80% by weight of W, Ti, Ta,
Nb:n tai Zr:n, V:n, Hf:n, Mo:n, B:n, Si:n, Cr:n tai näiden seosten kovakarbidihiukkasiin, joko sintrattuina, sementoituina karbidihiukkasina tai primaarisina, sementoimattornina, sintraamattomina, jauhamattomina karbidikiteinä.To hard carbide particles of Nb or Zr, V, Hf, Mo, B, Si, Cr or mixtures thereof, either as sintered, cemented carbide particles or as primary, uncemented tower, unsintered, unground carbide crystals .
Noin 3 % naftaa tai muuta nestemäistä hiilivetyä lisätään jauheseokseen sekoituksen aikana suuremman tiheyden omaa-vien karbidihiukkasten erotuksen estämiseksi sekoituksen ja muotin täytön aikana, erityisesti kun dispergoitu kova faasi muodostuu kovakarbidihiukkasista, jotka ovat karkeampia kuin n. 250 mikronia.About 3% naphtha or other liquid hydrocarbon is added to the powder mixture during mixing to prevent the separation of higher density carbide particles during mixing and mold filling, especially when the dispersed hard phase consists of hard carbide particles coarser than about 250 microns.
Dispergoituja kovafaasihiukkasia varten, jotka ovat hienompia kuin n. 250 mesh, voidaan käyttää paraffiinivahaa tai kiinteää voiteluainetta kuten sinkkistearaattia, koska kom- 8 72753 ponenttihiukkasten erotuksen mahdollisuus tällöin pienenee sekoituksen aikana.For dispersed hard phase particles finer than about 250 mesh, a paraffin wax or solid lubricant such as zinc stearate can be used, as the possibility of separation of the component particles during mixing is reduced.
Seuraavaksi dispergoidun kovakarbidifaasin sisältävä mat-riisijauhe pakataan polyuretaanista tai muusta elastomee-risesta muovista tehtyyn esimuovausmuottiin. Teräsjauheita, joilla on erilaiset kamialliset koostumukset, (kuten hiili-, lejeerinki- tai ruostumattomat teräsjauheet) alkuainejau-hetta kuten rautaa, kuparia tai nikkeliä voidaan myös pakata samaan muottiin pääteräsjauhe-karbidiseoksen sijaitessa missä tahansa kohdassa dispergoidun kovakarbidifaasin sisältävän kappaleen vieressä ja kosketuksessa siihen tai tällaisen kappaleen ympärillä tai mitoitetun, sintratun, sementoidun karbidisisäkkeen ympärillä. Pakattu muotti, jonka päälle on sovitettu sopiva kansi, suljetaan sen jälkeen ja sijoitetaan kumipussiin tai palloon, joka sen jälkeen evakuoidaan, suljetaan ja puristetaan isostaattisesta, edullisesti paineessa n. 241,317 MPa, mutta vähintään 68,948 MPa.Next, the matrix powder containing the dispersed hard carbide phase is packaged in a preforming mold made of polyurethane or other elastomeric plastic. Steel powders having different kamique compositions (such as carbon, alloy or stainless steel powders) of elemental powder such as iron, copper or nickel can also be packaged in the same mold with the main steel powder-carbide mixture located at any point in the around the body or around a dimensioned, sintered, cemented carbide insert. The packaged mold, on which a suitable lid is fitted, is then sealed and placed in a rubber bag or ball, which is then evacuated, sealed and compressed isostatically, preferably at a pressure of about 241.317 MPa, but at least 68.948 MPa.
Puristettu jauhe-esipuriste poistetaan sen jälkeen muotista ja kuumennetaan tyhjössä tai suoja- tai pelkistyskaasu-kehässä, esim. vetykehässä, teräsmatriisin sulamislämpö-tilan alapuolella olevaan lämpötilaan, edullisesti 1038-1149°C:een, 20-90 minuuttia.The compressed powder preform is then removed from the mold and heated under vacuum or in a shielding or reducing gas atmosphere, e.g. a hydrogen atmosphere, to a temperature below the melting temperature of the steel matrix, preferably 1038-1149 ° C, for 20-90 minutes.
Vaihtoehtoisessa esimuovausmenetelmässä yhdistelmäseos, joka sisältää edullisesti nestemäistä hiilivetyä, esim. naftaa, edullisesti 7 paino-%, ja metyyliselluloosaa, edullisesti 0,5 paino-%, puristusvoiteluaineena ja vastaavasti sintraarnattoman tilan sideaineena, pakataan te-räsesimuovausmuottiin. Raaka esipuriste ilmakuivataan sitten huoneen lämpötilassa muotissa ja poistetaan sen jälkeen muotista sekä sijoitetaan kumipussiin, joka sitten evakuoidaan ja suljetaan valmiina isostaattiseen kylmäpuristukseen, kuten edellä on kuvattu.In an alternative preforming process, a composite mixture preferably containing a liquid hydrocarbon, e.g. naphtha, preferably 7% by weight, and methylcellulose, preferably 0.5% by weight, as a compression lubricant and a sintered state binder, respectively, is packaged in a steel preforming mold. The crude preform is then air dried at room temperature in a mold and then removed from the mold and placed in a rubber bag, which is then evacuated and sealed ready for isostatic cold pressing as described above.
72753 Näin kiinteässä tilassa sintratuissa puristekappaleissa on jäljellä hieman huokoisuutta; kutistuminen sintrauksen aikana ei ylitä 1 %:a. On kuitenkin havaittu, että isostaattisella suurpainepuristuksella ja sitä seuraavalla sintrauksella saavutettu tiivistys, kuten tässä on kuvattu, riittää poistamaan mahdolliset toisiinsa liittyneet huokoset ja että sintratut kappaleet sen tähden sopivat tehokkaaseen, tunnetuilla isostaattisilla kuumapuristusmenetelmillä (HIP) suoritettuun lopulliseen tiivistykseen.72753 The portions thus sintered in the solid state have some porosity left; shrinkage during sintering does not exceed 1%. However, it has been found that the compaction achieved by isostatic high pressure compression followed by sintering, as described herein, is sufficient to remove any interconnected pores and that the sintered bodies are therefore suitable for efficient final compaction by known isostatic hot compression (HIP) methods.
Tämän keksinnön tarkoituksiin käytettyä isostaattista kuuma- puristusta käytetään inertissä kaasukehässä, edullisesti 871-o 1260 C:ssa tai missä tahansa teräksen sulamislämpötilan alapuolella olevassa lämpötilassa 20-90 minuutin ajan vähim-mäispaineessa 68,948 MPa, mutta edullisesti paineessa n. 103,421 MPa 60 minuutin ajan. Yhtä tärkeää on, että lejeerin-kikerros muodostuu sementoitujen karbidihiukkasten ja teräs-matriisin rajapintoihin. Tämä rajapintalejeerinkisidos, joka ensin muodostuu sintrauksen aikana ja joka myöhemmin paranee isostaattisen kuumapuristuksen aikana, koostuu ohuesta raja-alueesta esimerkiksi 0,75 % hiiliteräsmatriisin ja dispergoi-tujen, koboltilla sementoitujen karbidihiukkasten välillä, joiden koko on alueella 3,175-4,763 mm. Sidos on tyypillisesti alle 40 ^um paksu eikä paksumpi kuin 50 ^um. Rajapintaa idosle jeer inki koostuu näissä olosuhteissa pääasiassa koboltista ja raudasta. Sidoksen muodostuminen käy tärkeäksi erityisesti kun kova dispergoitu faasi sisältää verraten karkeita hiukkasia, koska näillä on taipumuksena vetäytyä ulos, jos niitä ei ole kiinnitetty lujasti matriisilejeerinkiin.The isostatic hot pressing used for the purposes of this invention is carried out in an inert atmosphere, preferably at 871 ° C to 1260 ° C or at any temperature below the melting point of the steel for 20-90 minutes at a minimum pressure of 68.948 MPa, but preferably at a pressure of about 103.421 MPa for 60 minutes. Equally important, the alloy layer is formed at the interfaces of the cemented carbide particles and the steel matrix. This interfacial alloy bond, which is first formed during sintering and which subsequently improves during isostatic hot pressing, consists of a thin boundary region between, for example, 0.75% of a carbon steel matrix and dispersed cobalt-cemented carbide particles ranging in size from 3.175 to 4.763 mm. The bond is typically less than 40 microns thick and no thicker than 50 microns. The interface idosle jeer Inki under these conditions consists mainly of cobalt and iron. Bond formation becomes especially important when the hard dispersed phase contains relatively coarse particles, as these tend to retract if they are not firmly attached to the matrix alloy.
Dispergoidun kovan faasin muodostavien, sementoitujen volfra-mikarbidihiukkasten koot valitaan yleiseltä kokoalueelta 8-0,149 mm (2,5-100 mesh US-seulasarjassa), edullisten koko-alueiden ollessa 0,84-1,53 mm (+20 - -12 mesh), 1,53-3,36 mm (+12 - -6 mesh) ja 3,36-4,76 mm (+6 - -4 mesh). Tietyt valitut kokoalueet voidaan valmistaa tunnetuilla menetelmillä, joilla sintratut, sementoidut karbidityökalukom- 1 o 72753 ponentit rouhitaan ja lajitellaan koon mukaan. Nämä le-jeeringit perustuvat yleisemmin koboltilla tai nikkelillä sementoituun volframikarbidiin (WC)/ joka joskus sisältää myös TiC, TaC tai NbC tai näiden kovarkarbidien yhdistelmiä.The sizes of the cemented tungsten micarbide particles forming the dispersed hard phase are selected from the general size range of 8-0.149 mm (2.5-100 mesh in the U.S. screen series), with preferred size ranges being 0.84-1.53 mm (+20 to -12 mesh). , 1.53-3.36 mm (+12 - -6 mesh) and 3.36-4.76 mm (+6 - -4 mesh). Certain selected size ranges can be made by known methods for grinding and sizing sintered, cemented carbide tool components. These alloys are more commonly based on cobalt or nickel cemented tungsten carbide (WC) / which sometimes also contains TiC, TaC or NbC or combinations of these hard carbides.
Esillä olevan keksinnön menetelmän toinen käyttökelpoinen näkökohta on levittää lejeerinki- tai metallipinnoite, edullisesti Corson-pronssi- tai nikkelipinnoite, mitoitetun tietynmuotoisen ja -kokoisen, sintratun, sementoidun volframikarbidisisäkkeen pinnoille tai useiden tällaisten sisäkkeiden pinnoille. Sisäkkeet upotetaan sen jälkeen teräs- tai rauta-grafiittimatriisijauheeseen valituissa kohdissa esimuotissa, ennenkuin täytetty muotti puristetaan kokoon isostaattisesta. Käytetty Corson-pronssipinnoite voi olla jompi kumpi taulukossa 1 esitetyistä kahdesta nimellis seoksesta.Another useful aspect of the method of the present invention is to apply an alloy or metal coating, preferably a Corson bronze or nickel coating, to the surfaces of a dimensioned, sintered, cemented tungsten carbide insert of a particular shape and size, or to a plurality of such inserts. The inserts are then embedded in steel or iron-graphite matrix powder at selected locations in the preform before the filled mold is compressed from the isostatic. The Corson bronze coating used may be either of the two nominal alloys shown in Table 1.
Taulukko ITable I
Corson-pronssiseoksetCorson bronze alloys
A DA D
2,5 paino-% Ni 10 paino-% Mn 0,6 paino-% Si 4 paino-% Co 0,25 paino-% Mn 86 paino-% Cu loppuosa Cu2.5% by weight Ni 10% by weight Mn 0.6% by weight Si 4% by weight Co 0.25% by weight Mn 86% by weight Cu remainder Cu
Isostaattisen kylmäpuristuksen jälkeen ja sitä seuraavan karbiditeräspuristeen sintrauksen ja isostaattisen kuuma-puristuksen aikana sementoidulla karbidikappaleella oleva pinnoite autogeenisesti muodostaa diffuusiosidoksen sen sidoslujuuden lisäämiseksi, jolla mitoitettuja, sementoituja karbidikappaleita pidetään matriisissa. Tämän menetelmän avulla sementoitu karbidikappale tai useat tällaiset kappaleet, joilla on tietty muoto ja koko, voivat korvata fiiukkasmaisen, dispergoidun kovakarbidifaasin ja niin ollen muodostaa kulumista kestävän kappaleen tai työkalun metallin tai kallion leikkausta ja porausta varten.After isostatic cold pressing and subsequent sintering and isostatic hot pressing of the carbide steel extrudate, the coating on the cemented carbide body autogenously forms a diffusion bond to increase the bond strength with which the sized, cemented carbide bodies are held in the matrix. By this method, a cemented carbide body or a plurality of such bodies having a certain shape and size can replace a fluffy, dispersed hard carbide phase and thus form a wear-resistant body or tool for cutting and drilling metal or rock.
11 7275311 72753
On selvää, että tämän keksinnön menetelmässä käytetyt verraten alhaiset prosessilämpötilat voidaan antaa tulokseksi riittämättömän sidoslujuuden matriisin ja karbidihiukkasten välipinnassa silloin, kun käytetään teräsmatriisijauheseoksia, jotka eivät sitoudu kunnolla dispergoidun kovakarbidifaasin hiukkasiin. Näissä tapauksissa, esimerkiksi kun käytetään te-räslejeerinkijauheita, joiden tiedetään olevan huonommin sint-rautuvia tämän keksinnön menetelmässä esitetyissä, verraten alhaisissa kiinteän tilan sintrauslämpötiloissa, on todettu edulliseksi esipinnoittaa kovakarbidihiukkaset nikkelillä tai kuparilla esimerkiksi kemiallisella metallin saostuspinnoi-tuksella tai tyhjöhöyryfaasipinnoituksella. Tällä tavoin dis-pergoituneelle kovakarbidijakeelle ennen sekoitusta levitettyjen nikkelipinnoitteiden on todettu parantavan karbidihiuk-kasten sidoslujuutta. Tällainen kovakarbidihiukkasten esipin-noitus olisi myös edullinen, kun käytetään ruostumattomia teräs jauheita .It will be appreciated that the relatively low process temperatures used in the process of this invention may result in insufficient bond strength at the interface between the matrix and the carbide particles when steel matrix powder mixtures are used which do not bind to properly dispersed hard carbide phase particles. In these cases, for example, when using steel alloy powders which are known to be less sinterable at the relatively low solid state sintering temperatures disclosed in the process of this invention, it has been found advantageous to pre-coat the hard carbide particles with nickel or copper, e.g. Nickel coatings applied to the hard carbide fraction thus dispersed prior to mixing have been found to improve the bond strength of carbide particles. Such pre-coating of hard carbide particles would also be advantageous when using stainless steel powders.
Esillä olevan keksinnön toinen ja käyttökelpoinen osa on sisällyttää teräs- tai rauta-grafiittijauhepuristeeseen disper-goitu kovakarbidifaasi, joka muodostuu jauhamattornista, mak-rokiteisistä karbidikiteistä, joiden kokojakeet ovat 0,037-0,250 mm (400-60 mesh) ja joiden edulliset kokoalueet ovat esim. 0,149-0,250 mm (+100 - -60 mesh), 0,074-0,177 mm (+200 - -80 mesh) tai 0,044-0,099 mm (+325 - -150 mesh) sementoitujen karbidihiukkasten sijasta. Esillä olevan keksinnön mukainen menetelmä makrorakenteisten sementoitujen karbidiseosten muodostamiseksi on täsmälleen kuten edellä on kuvattu.Another and useful part of the present invention is to include a hard carbide phase dispersed in a steel or iron-graphite powder compact consisting of a mill tower, macrocrystalline carbide crystals having size fractions of 0.037 to 0.250 mm (400 to 60 mesh) and preferred size ranges of e.g. 0.149. -0.250 mm (+100 to -60 mesh), 0.074-0.177 mm (+200 to -80 mesh) or 0.044-0.099 mm (+325 to -150 mesh) instead of cemented carbide particles. The process of the present invention for forming macrostructured cemented carbide blends is exactly as described above.
Käytetyt suhteellisen alhaiset prosessilämpötilat antavat tulokseksi makrorakenteen, joka on oleellisen vapaa hauraista raudan ja volframin kaksoiskarbideista (eta-faasi) ja karkeasta huokoisuudesta. Nestefaasisintratuilla, mikro-rakenteisilla, sementoiduilla volframikarbidiseoksilla, joissa käytetään terässideainetta esimerkiksi tavallisen koboltti-sideaineen sijasta, on tunnetusti taipumuksia kehittää 1 2 7275 3 hauraita eta-tyyppisiä fasseja. Uskotaan, että nestefaasi-sintrauksen välttäminen ja niin ollen hiilen siirtymän välttäminen, jota tällainen käytäntö edistää, samoinkuin dispergoidun kovafaasin muodostavien, jauhamttomien, mak-rokiteisten karbidihiukkasten ainutlaatuisen pieni ominais-pinta ovat oleellisen tärkeitä tällä menetelmällä tuotettujen kaksifaasisen teräskarbidi-makrorakenteiden onnistuneen muodostumisen kannalta. On selvää, että tässä mainittu nestefaasisintraus tarkoittaa sintrausta lämpötilassa jossa terässideaine on ainakin osaksi nestemäinen. Neste-faasisintrauksen kieltäminen tässä keksinnössä ei sen tähden päde mihinkään alemman sulamispisteen omaaviin metallei-hin tai lejeerinkeihin (esim. kupaiiin tai Corson-prons-siin), jotka voidaan lisätä jauheena tai pinnoitteena sidoksen tai tiivistyksen parantamiseksi ja jotka voivat tarkoituksellisesti tulla nestemäisiksi sintrauksen tai isostaattisen kuumapuristuksen aikana.The relatively low process temperatures used result in a macrostructure substantially free of brittle iron and tungsten double carbides (eta phase) and coarse porosity. Liquid-phase sintered, microstructured, cemented tungsten carbide alloys using a steel binder instead of, for example, the usual cobalt binder, are known to develop 1 2 7275 3 brittle eta-type phases. It is believed that avoiding liquid phase sintering and thus avoiding the carbon transition promoted by such a practice, as well as the uniquely small specific surface area of the dispersed hard phase-forming, unmilled macrocrystalline carbide particles, are essential for the successful formation of biphasic steel carbide produced by this process. It is clear that the liquid phase sintering mentioned here means sintering at a temperature at which the steel binder is at least partially liquid. The prohibition of liquid phase sintering in the present invention therefore does not apply to any lower melting point metals or alloys (e.g. copper or Corson bronze) which may be added as a powder or coating to improve bonding or sealing and which may intentionally become liquid by sintering or sintering. during hot pressing.
Jauhamattomien makrokiteisten kovakarbidikiteiden käyttö dispergoituneena kovafaasina on tämän keksinnön menetelmän eräs edullinen suoritusmuoto, koska se on tehokas keino ylläpitää kovafaasia, jolla on pieni ominaispinta. Kuitenkin on selvää, että hienompien tai jauhettujen kovakarbi-dien oleellisesti sideaineettomia, kovia aggregaatteja voidaan myös käyttää.The use of unground macrocrystalline hard carbide crystals as a dispersed hard phase is a preferred embodiment of the process of this invention because it is an effective means of maintaining a hard phase having a low specific surface area. However, it will be appreciated that substantially unbound, hard aggregates of finer or ground hard carbides may also be used.
Edellä mainittujen makrorakenteisten kappaleiden eräs tärkeä ominaisuus on, että matriisi-karbidijauheseoksia tai kumpaakin näistä kahdesta aineesta erikseen ei tarvitse jauhaa kuulamyllyssä tai muuten hienontaa ennen isostaattista kylmäpuristusta, sintrausta ja HIPrtä. Aiempi käytäntö, jota on laajalti pidetty oleellisen tärkeänä kaupallisten sementoitujen karbidirakenteiden kannalta, edistää karbidien ja rautapohjaisten matriisijauheiden välistä reaktiota, jolloin muodostuu hauraita kaksoiskarbideja. Jauheen jauhatuksen poisjäänti alentaa myös kustannuksia.An important feature of the above-mentioned macrostructured bodies is that the matrix-carbide powder mixtures or both of these two substances separately do not need to be ground in a ball mill or otherwise comminuted before isostatic cold pressing, sintering and HIP. Previous practice, which has been widely regarded as essential for commercial cemented carbide structures, promotes the reaction between carbides and iron-based matrix powders to form brittle double carbides. The omission of powder grinding also lowers costs.
13 7275313 72753
Keksinnön mukaisessa menetelmässä voidaan käyttää mitä tahansa makrokiteisiä karbideja tai niiden jähmeiden liuosten yhdistelmiä, erityisesti WC, TiC, TaC tai NbC, joilla kaikilla on pieni ominaispinta ja kulmikkaat, harkkomaiset muodot, jotka ovat tyypillisiä näille mono- ja kaksoiskarbideille. On tunnettua, että primaarisia makrokiteisiä karbidiaineita voidaan jauhaa hienoksi yhdessä koboltin ja nikkelin kanssa sementoitujen karbidimikrorakenteiden muodostamiseksi nestefaa- o sisintrauksella lämpötila-alueella 1316-1538 C, jolloin saadut dispergoituneet kovakarbidifaasit ovat tyypillisesti välillä 1 ja n. 10 ^um. Keksinnön mukainen menetelmä sen sijaan antaa tulokseksi dispergoituja, yksinkertaisia, makrokiteisiä karbidirakeita, joiden kokoalueet ovat paljon karkeampien rajojen 250 - n. 40 ^um puitteissa.Any macrocrystalline carbides or combinations of their solid solutions can be used in the process of the invention, in particular WC, TiC, TaC or NbC, all of which have the low specific surface area and angular, ingot-like shapes typical of these mono- and double carbides. It is known that primary macrocrystalline carbide materials can be finely ground together with cobalt and nickel to form cemented carbide microstructures by liquid phase incorporation in the temperature range of 1316-1538 ° C, with the resulting dispersed hard carbide phases typically being between 1 and about 10. The process according to the invention, on the other hand, results in dispersed, simple, macrocrystalline carbide granules with size ranges within the much rougher limits of 250 to about 40.
Keksintöä selittävät lisäksi seuraavat esimerkit:The invention is further illustrated by the following examples:
Esimerkki 1Example 1
Kulumista kestäviä leikkuukärkiä valmistettiin pyöriviä soke-riruokoleikkureita varten. Valmistettiin tasaisesti sekoitettu seos, joka sisälsi n. 55 paino-% koboltilla sementoituja 3,175-4,763 mm volframikarbidirakeita, n. 44,67 paino-% rau-tajauhetta, joka oli hienonnettu hiukkaskokoon alle 0,149 mm (-100 mesh), ja 0,33 paino-% grafiittijauhetta, jonka hiuk-kaskoko oli alle 0,044 mm (-325 mesh).Sekoituksen aikana lisättiin 5 paino-% naftaa suuremman tiheyden omaavien sementoitujen karbidihiukkasten erotuksen minimoimiseksi. Kostea seos puristettiin käsin elastomeeriseen polyuretaanimuottion-teloon, jolla oli haluttu työkalun muoto ja joka oli mitoitettu mahdollistamaan jauheen isostaattisen kylmäpuristuksen sekä 1 %:n sintrauskutistuman. Isostaattisen kylmäpuristuksen jälkeen paineessa 241,317 MPa puristettu esipuriste poistettiin muotista ja tyhjösintrattiin 1093°C:ssa 60 minuuttia, minkä jälkeen sintrattu kappale puristettiin isostaattisesti 1232 c:ssa 60 minuuttia paineessa 103,421 MPa heliumkehässä.Wear-resistant cutting tips were made for rotary sugar cane cutters. A uniformly mixed mixture was prepared containing about 55% by weight of cobalt-cemented 3.175-4.763 mm tungsten carbide granules, about 44.67% by weight of iron powder comminuted to a particle size of less than 0.149 mm (-100 mesh), and 0.33% by weight of % by weight of graphite powder having a particle size of less than 0.044 mm (-325 mesh). During mixing, 5% by weight of naphtha was added to minimize the separation of higher density cemented carbide particles. The wet mixture was manually pressed into an elastomeric polyurethane mold roll having the desired tool shape and sized to allow isostatic cold pressing of the powder as well as 1% sintering shrinkage. After isostatic cold pressing, the preform pressed at 241.317 MPa was removed from the mold and vacuum sintered at 1093 ° C for 60 minutes, after which the sintered body was isostatically pressed at 1232 ° C for 60 minutes at 103.421 MPa in a helium atmosphere.
14 7275314 72753
Metallografinen tutkimus osoitti matriisirakenteen, joka koostui enimmäkseen perliitistä ja pienestä määrästä ferriittiä, mikä on tyypillistä tavanomaiselle, hitaasti jäähdytetylle 0,75 % hiiliteräkselle, jolla on pieni huokoisuus. Sementoidun karbidin ja matriisin rajapinnoilla oli n. 5 ^um leveitä kaistoja, jotka koostuivat lejeeringistä, jonka arveltiin koostuvan pääasiassa raudasta ja koboltista. Havaittiin, ettei lämpösäröily ollut huonontanut sementoidun karbidin dispergoituneita hiukkasia eikä dispergoituneen karbidi-faasin liukenemista, sulamista tai hajoamista havaittu esiintyvän rajapintojen rajoilla tai niiden lähellä, näiden rajojen ollessa teräviä lukuunottamatta edellä mainittua rauta-kobolttilejeeringin diffuusiovyöhykettä. Eta-faasin mahdollisesti haitallisia konsentraatioita ei havaittu. Koekappaleita taivutettiin käsin tuurnan yli vasaroimalla huoneen lämpötilassa ja niillä todettiin olevan hyvä kestävyys iskukuormi-tusta vastaan, eikä niissä juuri esiintynyt hauraita murtumia.Metallographic examination showed a matrix structure consisting mostly of perlite and a small amount of ferrite, which is typical of conventional, slowly cooled 0.75% carbon steel with low porosity. The interfaces of the cemented carbide and the matrix had bands about 5 μm wide, consisting of an alloy thought to consist mainly of iron and cobalt. It was found that thermal cracking did not degrade the dispersed particles of the cemented carbide and no dissolution, melting or decomposition of the dispersed carbide phase was observed at or near the interfaces, these boundaries being sharp except for the iron-cobalt alloy diffusion zone mentioned above. No potentially harmful concentrations of the eta phase were observed. The specimens were bent by hand over the mandrel by hammering at room temperature and were found to have good resistance to impact loading and showed little brittle fracture.
Kuvio 1 on mikrovalokuva esimerkin 1 mukaisesti valmistetun yhdistelmän tyypillisestä alueesta paitsi, että sintraus suo-o ritettiin 1149 C:ssa. Koboltilla sementoitu volframikarbi-dirae 40 on esitetty metallurgisesti sidottuna tavalliseen hiiliteräkseen, jolla on enimmäkseen perliittirakenne 50, rautaa ja kobolttia sisältävällä diffuusiovyöhykkeellä 45. Diffuusiovyöhyke 45 on n. 3 ^um paksu.Figure 1 is a photomicrograph of a typical range of the combination prepared according to Example 1 except that sintering was performed at 1149 ° C. The cobalt-cemented tungsten carbide dira 40 is shown metallurgically bonded to ordinary carbon steel having a predominantly perlite structure 50 in a diffusion zone 45 containing iron and cobalt. The diffusion zone 45 is about 3 microns thick.
Esimerkki 2 - 2Example 2 - 2
Valmistettiin kulumista kestävä, 12,9 cm pxnta-alamen ja 9,5 mm paksu levy, joka koostui 60 paino-%:sta jauhamatonta makrokiteistä WC:a, jonka hiukkaskoko oli 0,149-0,250 mm (+100 - -60 mesh) ja joka oli sementoitu 40 paino-%:lla 0,75 % C-terästä, joka sisälsi 2 paino-% Cu. Tasaisesti kuiva sekoitettu seos, joka sisälsi makrokiteisiä WC-kiteitä, joiden hiukkaskoko oli 0,1490,250 mm (+100 - -60 mesh), grafiitti-jauhetta, jonka hiukkaskoko oli alle 0,044 mm (-325 mesh), rautajauhetta, jonka hiukkaskoko oli alle 0,149 mm (-100 mesh) ja kuparijauhetta, jonka hiukkaskoko oli alle 0,044 mm (-325 mesh) kuivasekoitettiin jauhamattoraana tasaiseksi seokseksi.A wear-resistant, 12.9 cm pxnta-alam and 9.5 mm thick plate consisting of 60% by weight of unground macrocrystalline toilet with a particle size of 0.149-0.250 mm (+100 - -60 mesh) was prepared. was cemented with 40% by weight of 0.75% C steel containing 2% by weight of Cu. Uniformly dry mixed mixture of macrocrystalline toilet crystals with a particle size of 0.1490.250 mm (+100 to -60 mesh), graphite powder with a particle size of less than 0.044 mm (-325 mesh), iron powder with a particle size of was less than 0.149 mm (-100 mesh) and copper powder having a particle size of less than 0.044 mm (-325 mesh) was dry blended as a ground mat to a uniform mixture.
15 72753 kostutettiin sen jälkeen sekoittamalla siihen nestemäistä naftaa ja metyyliselluloosaa, joiden määrät olivat 7 paino-% ja vastaavasti 0,5 paino-% kuivasta seoksesta, ja pakattiin sen jälkeen teräsesimuovausmuottiin kiinteäksi, sintraamatto-maksi levymuodoksi, jonka mitat olivat suunnilleen 102 % halutusta lopullisesta koosta.72 72753 was then moistened by mixing liquid naphtha and methylcellulose in amounts of 7% by weight and 0.5% by weight of the dry mixture, respectively, and then packed in a steel preforming mold into a solid, sintered sheet form measuring approximately 102% of the desired final size. size.
Ilmakuivauksen jälkeen muotissa huoneen lämpötilassa puriste poistettiin muotista, sijoitettiin kumipussiin ja sitä jatko-käsiteltiin isostaattisella kylmäpuristuksella, sintrauksella ja HIP:llä, kuten esimerkissä 1 on kuvattu. Metallografinen tutkimus paljasti tasaisesti koko teräsmatriisiin dispergoi-tuneen makrokiteisen WC-makrorakenteen. WC-teräsrajapinnoissa havaittiin 5 um paksu sidoskerros, jonka koostumus oli tuntematon. Näissä rajapinnoissa ei esiintynyt hauraita kak-soiskarbidifaaseja eikä säröjä.After air drying in the mold at room temperature, the extrudate was removed from the mold, placed in a rubber bag and further treated with isostatic cold pressing, sintering and HIP as described in Example 1. Metallographic examination revealed a macrocrystalline toilet macrostructure uniformly dispersed throughout the steel matrix. A 5 μm thick bonding layer of unknown composition was observed at the toilet steel interfaces. There were no brittle binary carbide phases or cracks at these interfaces.
Esimerkki 3 - 3Example 3 - 3
Valmistettiin 55,31 cm kulumista kestävä teräskappale, joka ympäröi sintratusta, 5 paino-%:lla kobolttia sementoidusta volframikarbidista muodostuvaa, mitoitettua levyä, jolloin mitoitettu levy tarkoituksellisesti upotettiin sintrattuun, sementoituun karbidiin raakajauheessa ennen iso-puristusta, niin että sen ulkopinta sijaitsi kohdakkain teräskuution ulkopinnan kanssa. Valmistettiin kuiva jauhamaton seos, joka sisälsi 97,25 paino-% rautajauhetta, joka oli hienonnettu hiukkaskokoon alle 0,149 mm (-100 mesh), 2 paino-%A 55.31 cm wear-resistant steel body was made surrounding a sintered, 5 wt% cobalt cemented tungsten carbide sized sheet, the sized sheet being intentionally embedded in a sintered, cemented carbide in the crude powder prior to co-extrusion so that its outer surface with. A dry unground mixture was prepared containing 97.25% by weight of iron powder comminuted to a particle size of less than 0.149 mm (-100 mesh), 2% by weight
Cu-jauhetta, jonka hiukkaskoko oli alle 0,044 mm (-325 mesh) ja 0,75 paino-% grafiittia, minkä jälkeen siihen sekoitettiin naftaa ja metyyliselluloosaa, joiden määrät olivat 5 paino% ja vastaavasti 0,3 paino-% kuivasta seoksesta. Tämä pakattiin , 2 sitten elastomeeriseen muottiin, minkä jälkeen 6,54 cm ne-liöpintainen ja 6,35 mm paksu sintrattu sementoitu karbidilevy puristettiin alas rautajauheseokseen, niin että ulkopinnat olivat kohdakkain.Cu powder having a particle size of less than 0.044 mm (-325 mesh) and 0.75% by weight of graphite, followed by mixing naphtha and methylcellulose in amounts of 5% by weight and 0.3% by weight of the dry mixture, respectively. This was packed, 2 then into an elastomeric mold, after which a 6.54 cm square and 6.35 mm thick sintered cemented carbide sheet was pressed down into the iron powder mixture so that the outer surfaces were aligned.
Muotti sijoitettiin sulkemisen jälkeen kumipussiin, evakuoitiin, suljettiin ja puristettiin tällä hetkellä isostaatti- 72753 16 sesti, poistettiin muotista, sintrattiin ja kuumapuristet-tiin isostaattisesti kuten esimerkissä 1. Metallograafi-nen tutkimus paljasti, että ennalta sijoitettu sintrattu karbidilevy oli sitoutunut 5 mikronin rajapintasidosfaa-silla sitä kolemlla sivulla ympäröivään teräsmatriisiin ja että koko rakenne näytti virheettömältä ja säröttömältä.After sealing, the mold was placed in a rubber bag, evacuated, sealed, and currently isostatically compressed, removed from the mold, sintered, and hot-pressed asostatically as in Example 1. Metallographic examination revealed that the pre-positioned sintered carbide plate was bound to the 5 micron boundary. to the steel matrix surrounding it on three sides and that the whole structure looked flawless and distortion-free.
Kuvio 2 esittää kulumislevyä 20, joka on valmistettu tässä esimerkissä kuvatulla tavalla paitsi, että kolme sementoitua karbidisisäkettä 30 on upotettu yhden sijasta levyyn 20 ja että kunkin sisäkkeen 30 pinta 45 on oleellisesti kohdakkain työkalun työstöpään 40 kanssa. Havaitaan, että rajapintasidos 35 on oleellisen tasainen ja yhtenäinen ja muodostaa sitkeän ja kiinni tarttuvan sidoksen sementoidun karbidin ja tiivistetyn hiiliteräs- ja kuparimatriisin 25 välille.Figure 2 shows a wear plate 20 made as described in this example except that three cemented carbide inserts 30 are embedded in the plate 20 instead of one and that the surface 45 of each insert 30 is substantially aligned with the tool machining head 40. It is found that the interface bond 35 is substantially flat and uniform and forms a tough and adhesive bond between the cemented carbide and the compacted carbon steel and copper matrix 25.
Joissakin kulumiskäytöissä, riippuen sen ympäristön syövyttävästä luonteesta, jossa kulumislevyä tullaan käyttämään, ruostumattomia teräs- tai teräslejeerinkijauheita voidaan edullisesti käyttää tässä esimerkissä käytettyjen rauta-, hiili- ja kuparijauheiden sijasta.In some wear applications, depending on the corrosive nature of the environment in which the wear plate will be used, stainless steel or steel alloy powders may be advantageously used in place of the iron, carbon and copper powders used in this example.
Kuvio 3 esittää poikkileikkauskuvaa esillä olevan keksinnön mukaisen työkalun toisesta suoritusmuodosta. Työkalu 1 voidaan valmistaa pääasiassa kuten esimerkissä 3 on kuvattu paitsi, että sementoidun karbidisisäkkeen 5 työstöpää 2 ulkonee: ulospäin ja työkalun 1 teräsrungon 10 yli. Kuten tässä kuviossa esitetään, sisäke 5 on sidottu teräsrunkoon 10 diffuusiovyöhykkeellä 15, joka on muodostunut koboltin sisäkkeestä 5 tapahtuvan ja raudan teräsrungosta 10 tapahtuvan keskinäisen diffuusion avulla suurlämpötila- ja suurpainesintrausvaiheiden aikana.Figure 3 shows a cross-sectional view of another embodiment of a tool according to the present invention. The tool 1 can be manufactured mainly as described in Example 3, except that the machining head 2 of the cemented carbide insert 5 protrudes: outwards and over the steel body 10 of the tool 1. As shown in this figure, the insert 5 is bonded to the steel body 10 by a diffusion zone 15 formed by mutual diffusion from the cobalt insert 5 and the iron steel body 10 during the high temperature and high pressure sintering steps.
Keksintöä voidaan muunnella oheisten patenttivaatimusten puitteissa.The invention may be modified within the scope of the appended claims.
Claims (14)
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US17880580A | 1980-08-18 | 1980-08-18 | |
US17880580 | 1980-08-18 | ||
US25545381A | 1981-04-20 | 1981-04-20 | |
US25545381 | 1981-04-20 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
FI812533L FI812533L (en) | 1982-02-19 |
FI72753B true FI72753B (en) | 1987-03-31 |
FI72753C FI72753C (en) | 1987-07-10 |
Family
ID=26874678
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
FI812533A FI72753C (en) | 1980-08-18 | 1981-08-17 | Durable body of a steel-carbide composite, process for making the same, and steel-carbide tool with macro structure. |
Country Status (14)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP0046209B1 (en) |
KR (1) | KR850001553B1 (en) |
AU (1) | AU553481B2 (en) |
CA (1) | CA1188136A (en) |
DE (1) | DE3175299D1 (en) |
DK (1) | DK158957C (en) |
ES (2) | ES8301433A1 (en) |
FI (1) | FI72753C (en) |
IE (1) | IE52094B1 (en) |
IL (1) | IL63549A (en) |
MX (1) | MX157680A (en) |
NO (1) | NO159773C (en) |
NZ (1) | NZ197962A (en) |
PT (1) | PT73531B (en) |
Families Citing this family (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SE453649B (en) * | 1984-11-09 | 1988-02-22 | Santrade Ltd | TOOLS IN THE FORM OF A COMPONENT BODY CONSISTING OF A CORE AND A HOLE |
DK165775C (en) * | 1985-07-18 | 1993-06-14 | Teknologisk Inst | PROCEDURE FOR MANUFACTURING A SLOT FOR A EQUIPMENT |
SE462182B (en) * | 1986-09-01 | 1990-05-14 | Sandvik Ab | PROCEDURE FOR PREPARING A PROTECTIVE PLATE IN COMPOUND EXECUTIVE SUCH AS SPLIT PROTECTOR, COMPOUND ARM |
DE4321143A1 (en) * | 1993-06-25 | 1995-01-05 | Saar Hartmetall & Werkzeuge | Composite body, consisting of materials with different thermal and mechanical properties |
DE4340652C2 (en) * | 1993-11-30 | 2003-10-16 | Widia Gmbh | Composite and process for its manufacture |
DE19855422A1 (en) | 1998-12-01 | 2000-06-08 | Basf Ag | Hard material sintered part with a nickel- and cobalt-free, nitrogen-containing steel as a binder of the hard material phase |
DE19912721C1 (en) | 1999-03-20 | 2000-08-10 | Simon Karl Gmbh & Co Kg | Sintered metal milling disk production process comprises positioning of cutter inserts in metal powder filled in a pressing die cavity |
EP1453627A4 (en) | 2001-12-05 | 2006-04-12 | Baker Hughes Inc | Consolidated hard materials, methods of manufacture, and applications |
US6854527B2 (en) | 2002-04-08 | 2005-02-15 | Kennametal Inc. | Fracture resistant carbide snowplow and grader blades |
US11638987B2 (en) | 2017-12-01 | 2023-05-02 | Milwaukee Electric Tool Corporation | Wear resistant tool bit |
USD921468S1 (en) | 2018-08-10 | 2021-06-08 | Milwaukee Electric Tool Corporation | Driver bit |
CN113232380B (en) * | 2021-04-30 | 2023-03-28 | 咸阳职业技术学院 | High-strength high-toughness layered intercommunicated structure steel-bonded hard alloy and preparation method thereof |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB530639A (en) * | 1938-06-16 | 1940-12-17 | Meutsch Voigtlaender & Co | Process for the production of articles provided with coatings or insets of hard metal |
CH215453A (en) * | 1939-07-24 | 1941-06-30 | Krupp Ag | An object that consists of a hard metal body and a base and can be used as an implement or tool. |
SE333437B (en) * | 1969-03-03 | 1971-03-15 | Asea Ab | |
DE2722271C3 (en) * | 1977-05-17 | 1979-12-06 | Thyssen Edelstahlwerke Ag, 4000 Duesseldorf | Process for the production of tools by composite sintering |
GB2007720B (en) * | 1977-09-27 | 1982-08-18 | Nippon Tungsten | Cemented carbide layer |
DE2916709A1 (en) * | 1979-04-25 | 1980-10-30 | Krebsoege Gmbh Sintermetall | Tools using cutters made of hard materials - where cutter is bonded to tool shank or carrier by powder metallurgy, esp via isostatic pressing of the shank |
-
1981
- 1981-07-20 CA CA000382094A patent/CA1188136A/en not_active Expired
- 1981-07-22 EP EP81105783A patent/EP0046209B1/en not_active Expired
- 1981-07-22 DE DE8181105783T patent/DE3175299D1/en not_active Expired
- 1981-08-04 AU AU73680/81A patent/AU553481B2/en not_active Ceased
- 1981-08-07 NZ NZ197962A patent/NZ197962A/en unknown
- 1981-08-12 IL IL8163549A patent/IL63549A/en not_active IP Right Cessation
- 1981-08-14 IE IE1872/81A patent/IE52094B1/en not_active IP Right Cessation
- 1981-08-14 MX MX81188743A patent/MX157680A/en unknown
- 1981-08-17 FI FI812533A patent/FI72753C/en not_active IP Right Cessation
- 1981-08-17 NO NO812781A patent/NO159773C/en unknown
- 1981-08-17 KR KR1019810002979A patent/KR850001553B1/en active
- 1981-08-17 DK DK364581A patent/DK158957C/en not_active IP Right Cessation
- 1981-08-17 PT PT73531A patent/PT73531B/en unknown
- 1981-08-18 ES ES504800A patent/ES8301433A1/en not_active Expired
-
1982
- 1982-07-30 ES ES514551A patent/ES514551A0/en active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
AU7368081A (en) | 1982-02-25 |
KR830006460A (en) | 1983-09-24 |
FI72753C (en) | 1987-07-10 |
NO159773B (en) | 1988-10-31 |
DE3175299D1 (en) | 1986-10-16 |
PT73531B (en) | 1982-11-03 |
PT73531A (en) | 1981-09-01 |
CA1188136A (en) | 1985-06-04 |
IL63549A (en) | 1983-12-30 |
EP0046209A1 (en) | 1982-02-24 |
NZ197962A (en) | 1985-05-31 |
ES8400271A1 (en) | 1983-10-16 |
ES504800A0 (en) | 1982-12-01 |
MX157680A (en) | 1988-12-09 |
AU553481B2 (en) | 1986-07-17 |
EP0046209B1 (en) | 1986-09-10 |
FI812533L (en) | 1982-02-19 |
ES514551A0 (en) | 1983-10-16 |
ES8301433A1 (en) | 1982-12-01 |
NO812781L (en) | 1982-02-19 |
DK158957C (en) | 1991-01-21 |
KR850001553B1 (en) | 1985-10-17 |
NO159773C (en) | 1989-02-08 |
IE811872L (en) | 1982-02-18 |
DK364581A (en) | 1982-02-19 |
IE52094B1 (en) | 1987-06-10 |
DK158957B (en) | 1990-08-06 |
IL63549A0 (en) | 1981-11-30 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2366539C9 (en) | Method of compacting solid powders with hard coating | |
US7736582B2 (en) | Method for consolidating tough coated hard powders | |
US8025112B2 (en) | Earth-boring bits and other parts including cemented carbide | |
CA1282246C (en) | Graded structure composities | |
TW201427924A (en) | Methods of forming a metallic or ceramic article having a novel composition of functionally graded material and articles containing the same | |
FI72753B (en) | SLITSTARK KROPP AV EN STAOL-HAORDKARBIDKOMPOSIT, FOERFARANDE FOER FRAMSTAELLNING AV DENSAMMA SAMT STAOL-HAORDKARBIDVERKTYG MED MAKROSTRUKTUR. | |
CA2173916C (en) | Layered composite carbide product and method of manufacture | |
EP1697551B1 (en) | Cemented carbide tools for mining and construction applications and method of making the same | |
KR20070026550A (en) | Wearing part consisting of a diamantiferous composite | |
JP2003507578A (en) | Low thermal conductive hard metal | |
KR20080046597A (en) | Method of making a sintered body, a powder mixture and a sintered body | |
US20230059163A1 (en) | Additive manufacturing techniques and applications thereof | |
KR102103376B1 (en) | Cemented carbide and its manufacturing method | |
JPS62197264A (en) | Production of wear resistant layer | |
JPH0133542B2 (en) | ||
KR101935386B1 (en) | Method for preventing preform of reinforcements for pressure-impregnation from floating and mold for preventing floating | |
EP4021868B1 (en) | Polycrystalline diamond with iron-containing binder | |
Anisimova et al. | On the problem of special structure of superhard ceramics |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM | Patent lapsed |
Owner name: KENNAMETAL INC. |