NL8201494A

NL8201494A - WEAR-RESISTANT BODY.

Info

Publication number: NL8201494A
Application number: NL8201494A
Authority: NL
Original assignee: Kennametal Inc
Priority date: 1981-04-27
Filing date: 1982-04-07
Publication date: 1982-11-16
Also published as: AU8199282A; KR830009831A; CH652752A5; FR2504426B1; LU84105A1; ES511755A0; DK185982A; ZA822179B; DE3214552A1; PT74804B; NO159147B; NO821367L; MX161611A; SE8202583L; CA1192019A; GB2098112B; BE892988A; PT74804A; IT1150806B; DK162881C

Description

F"---- . . -___ .' ,. : ______ - . -. ...; ... .. * ».F "----.. -___." ,.: ______ -. -. ...; ... .. * ».

\ . u - VO 3273\. u - VO 3273

Slijtvast lichaam.Wear-resistant body.

De uitvinding heeft betrekking op het gebied van slijtvaste giet-stukken en hun vervaardiging. Meer in het bijzonder heeft de uitvinding betrekking, op het gebied van slijtvaste grondbewerkings-giet-stukken en tegen binnendringen bestendige veiligheidsorganen.The invention relates to the field of wear-resistant castings and their manufacture. More particularly, the invention relates to the field of wear-resistant tillage castings and penetration-resistant security members.

5 Op het gebied van grondbewerkingsuitrusting, is de bruikbare levensduur van de tanden, die in aanraking zijn met de formatie, die wordt bewerkt, van belang voor het economisch succes van het werk, dat wordt uitgevoerd.In the field of tillage equipment, the useful life of the teeth in contact with the formation being tilled is important for the economic success of the work being performed.

De levensduur van deze tanden wordt beïnvloed door de 10 omgeving, waarin zij werken. Gewoonlijk kunnen de aangetroffen omgevingen toestanden produceren van schuurslijtage, stootbelasting,. temperatuurverandering, trilling· en corrosie op het tandoppervlak,, allemaal factoren die leiden tot het verkorten van de levensduur van de tand of het gereedschap. De hoge kosten, uitgedrukt in stilstandtijd en gereedschaps-15 kosten voor het vervangen van versleten en gebroken gereedschappen heeft geleid tot de ontwikkeling van een grote verscheidenheid van gereedschappen, ontworpen voor het verschaffen van verbeteringen in hun bruikbare levensduur.The life of these teeth is influenced by the environment in which they operate. Usually, the environments encountered can produce conditions of abrasion wear, impact loading, etc. temperature change, vibration and corrosion on the tooth surface, all factors that shorten the life of the tooth or tool. The high cost in terms of downtime and tooling costs for replacing worn and broken tools has led to the development of a wide variety of tools designed to provide improvements in their useful life.

In bepaalde gevallen bevatten deze verbeterde gereed-20 schapsontwerpen het in het werkoppervlak van het gereedschap door giet-werkwijzen bedden van carbide (zie bijvoorbeeld de Amerikaanse octrooi-scbriften ^.02^.902 en U.1U0.170).In certain instances, these improved tool designs incorporate carbide casting into the working surface of the tool by casting methods (see, for example, U.S. Pat. Nos. 2, 2, .902 and U.1U0.170).

Deze giettechnieken geven moeilijkheden wanneer het gewenst is gietstukken te produceren met betrekkelijk dunne dwarsdoorsneden 25 of wanneer het gewenst is carbidedeeltjes op het oppervlak van een verticaal zich''.uitstrekkend aanzetstuk alsmede' een horizontaal gedeelte van een gietstuk te plaatsen.These casting techniques present difficulties when it is desired to produce castings with relatively thin cross sections or when it is desired to place carbide particles on the surface of a vertically extending projection as well as a horizontal portion of a casting.

Ten einde ontbinding van de carbidedeeltjes bij het gieten en de daaruit voortvloeiende broze eta-fase (M^C of gC-carbide, 30 dat wolfram en ijzer bevat), geproduceerd bij de carbide-staaltussenvlak-ken, tot een minimum, te beperken, moeten de toegepaste gecementeerde carbidedeeltjes kenmerkend een grootte hebben van althans 3,2 mm. Het vergroten van de grootte van de deeltjes verkleint de oppervlakte van het carbide-staaltussenvlak. In dunne doorsneden echter van een giet stuk met 8201494 2 # i een dikte, die slechts iets groter is dan de earbideafmeting, kunnen de . carbiden samen met de vorm werken voor het snel en bovenmatig af schrikken van het gesmolten metaal,, dat tussen de carbiden doorstroomt, en zodoende het onvolledig vullen in deze dunne doorsneden veroorzaken.In order to minimize decomposition of the carbide particles upon casting and the resulting brittle eta phase (M 2 C or g C carbide, containing tungsten and iron) produced at the carbide steel interfaces, the cemented carbide particles used must typically have a size of at least 3.2 mm. Increasing the size of the particles reduces the surface area of the carbide steel interface. However, in thin cross sections of a casting with a thickness of 8201494 2 # i, which is only slightly larger than the earbide size, the. carbides in conjunction with the mold act to quench and excessively quench the molten metal flowing between the carbides, thereby causing incomplete filling in these thin cross sections.

5 . Ook is het onpraktisch grote gecementeerde carbidedeel tjes regelmatig verspreid te houden langs een verticale doorsnede van een gietstuk zonder die doorsnede vanaf de bodem naar boven te vullen met earbide ten einde de carbiden zodoende bij het gieten op hun plaats te houden. Dit kan leiden tot de genoemde lege holten en/of het onvolledig 10 vullen als gevolg van het bovenmatig af schrikken van de smelt.5. It is also impractical to keep large cemented carbide particles scattered regularly along a vertical cross section of a casting without filling that cross section from the bottom up with earbide in order to keep the carbides in place during casting. This can lead to the mentioned voids and / or incomplete filling due to excessive quenching of the melt.

Volgens het Australische octrooischrift AEJ-B1 -31362/77 ' wordt getracht de voomoemde gietmoeilijkheden op te heffen door het-malen, van een poeder van. met warmte behandelbaar, laag· gelegeerd staal samen met een poeder van wolframcarbide of een earbide in de vom van 15 een vaste oplossing van wolfram en molybdeen, en het dan tot een briket met een in hoofdzaak volledige dichtheid persen en. sinteren van het verkregen mengsel. Laag gelegeerd staal wordt dan om de gesinterde staal-car-bidebriket heen gegoten voor het vormen van een gereed onderdeel. Volgens dit Australische octrooischrift zijn de staalpoeders echter beperkt 20 tot staal met een laag chrocmgehalte.Australian Patent AEJ-B1-31362/77 'seeks to overcome the aforementioned casting difficulties by grinding a powder of. heat-treatable, low-alloy steel together with a powder of tungsten carbide or an earbide in the form of a solid solution of tungsten and molybdenum, then pressing it into a briquette of substantially full density and. sintering the resulting mixture. Low alloy steel is then poured around the sintered steel car briquette to form a finished part. However, according to this Australian patent, the steel powders are limited to low chromium steel.

Volgens de uitvinding wordt een taai, slijtvast lichaam beschreven met carbidedeeltjes met een afmeting' van meer dan 0,037 mm, in hoofdzaak gebed in een eerste metalen matrix. De voorgaande samenstelling van carbidedeeltjes en eerste metalen matrix is gebonden aan 25 een tweede metalen matrix. De carbidedeeltjes zijn bij voorkeur gecementeerde carbidedeeltjes, die meer in het bijzonder wolframcarbide omvatten. Bij voorkeur omvatten de carbidedeeltjes 30 tot 80 gewichtsdelen van het samengestelde produkt, en hebben zij een afmeting van meer dan 0,U2 mm.According to the invention, a tough, wear-resistant body is described having carbide particles with a size of more than 0.037 mm, mainly prayer in a first metal matrix. The foregoing composition of carbide particles and first metal matrix is bound to a second metal matrix. The carbide particles are preferably cemented carbide particles, more particularly comprising tungsten carbide. Preferably, the carbide particles comprise from 30 to 80 parts by weight of the composite product, and have a size greater than 0.12 mm.

30 De tweede metalen matrix omgeeft bij voorkeur in hoofd zaak het samengestelde produkt van carbidedeeltjes en eerste metalen matrix.Preferably, the second metal matrix substantially surrounds the composite product of carbide particles and first metal matrix.

• De eerste metalen matrix bestaat bij voorkeur uit staal, bijvoorbeeld roestvrij staal en meer in het bijzonder een austhenitisch 35 roestvrij staal.The first metal matrix preferably consists of steel, for example stainless steel and more in particular an austhenitic stainless steel.

De tweede metalen matrix bestaat bij voorkeur uit staal, 8201494 F!W---- .......’ .......................... " ' \ --- l λ ....................; 3 bijvoorbeeld een laag gelegeerd staal of austhenitisch staal, en meer in het bijzonder een austhenitisch roestvrij staal.The second metal matrix preferably consists of steel, 8201494 F! W ---- ....... '........................ .. "'\ --- l λ ....................; 3 for example a low-alloy steel or austhenitic steel, and more particularly an austhenitic stainless steel .

Het verdient ook de voorkeur, dat de gebruikte gecementeerde carbidedeeltjes in hoofdzaak wolframcarbide bevatten en een bind-5 middel, gekozen uit kobalt,, nikkel, hun onderlinge legeringen of hun legeringen met andere metalen.It is also preferred that the cemented carbide particles used mainly contain tungsten carbide and a binder selected from cobalt, nickel, their mutual alloys or their alloys with other metals.

Ook is gebleken, dat wanneer de eerste metalen matrix austhenitisch roestvrij staal is, de eerste matrix minder dan 90% dicht kan zijn of niet meer dan 75 tot 85# dicht.It has also been found that when the first metal matrix is austhenitic stainless steel, the first matrix can be less than 90% dense or no more than 75 to 85 # dense.

10 Ook is volgens de uitvinding een werkwijze verschaft, waarbij de carbidedeeltjes worden gemengd' met de poeders van de eerste metalen matrix, en het mengsel vervolgens isostatisch wordt samengedrukt en gesinterd. Een tweede metalen matrix of gesmolten metaal wordt dan aan deze briket gebonden. Het gesmolten metaal kan in hoofdzaak om de 15 briket heen worden gegoten of het kan, afhankelijk van de toepassing, zoals voor het. verschaffen van een slijtoppervlak, het samengestelde pro-dukt niet volledig opnemen.Also provided according to the invention is a method in which the carbide particles are mixed with the powders of the first metal matrix, and the mixture is then isostatically compressed and sintered. A second metal matrix or molten metal is then bonded to this briquette. The molten metal can be substantially poured around the briquette or, depending on the application, such as for the. providing a wear surface does not fully absorb the composite product.

Het is derhalve een doel van de uitvinding de broze fasen, geproduceerd bij het om earbiden heen gieten van gesmolten metaal, 20 tot een minimum te beperken.It is therefore an object of the invention to minimize the brittle phases produced by casting molten metal around the ear.

Het is derhalve tevens een doel een produkt te verschaffen, dat uitstekende slijt-, corrosie- en boorvaste eigenschappen bezit, alsmede een goede taaiheid.It is therefore also an object to provide a product which has excellent wear, corrosion and drill resistant properties, as well as good toughness.

Een ander doel is het verschaffen van een werkwijze, 25 waarmee een grondbewerkingsgereedschap of een tegen binnendringen bestendig veiligheidsorgaan kan worden, gefabriceerd.Another object is to provide a method of fabricating a tillage tool or an intrusion-resistant safety member.

De uitvinding wordt nader toegelicht aan de hand van de tekening, waarin:The invention is further elucidated with reference to the drawing, in which:

Fig. 1 een ruimtelijk aanzicht is van een gegoten slot- 30 kast, fig. 2 een doorsnede is volgens de lijn II-II in fig. 1, fig. 3 een doorsnede toont van een vormholte, gebruikt voor het produceren van de in fig. 1 getoonde slotkast,en fig, ij- een doorsnede toont van een uitvoeringsvorm 35 van een graaffcand.Fig. 1 is a spatial view of a molded lock case, FIG. 2 is a section on line II-II in FIG. 1, FIG. 3 is a section of a mold cavity used to produce the moldings in FIG. 1 lock case shown, and fig., shows a cross-section of an embodiment 35 of a digging can.

Volgens de uitvinding wordt 30 tot 80 gew.# carbidedeel- t 8201494 1................... ..........\.......According to the invention, 30 to 80 wt.% Carbide portion 8201494 is 1 ................... .......... \ ..... ..

k tjes gemengd met JO tot 20 gew. % staalpoeder voor bet produceren van een in hoofdzaak regelmatig mengsel van carbide eh staal. De gebruikte carbidedeeltjes zijn bij voorkeur gecementeerde wolframcarbiden met een grootte van 0,037 mm of bij voorkeur groter dan Q,k2 mm. Meer in het bijzon-5 der moeten deze gecementeerde carbidedeeltjes een grootte hebben van minder dan 3»36 mm en groter dan 1,68 mm.mixed with JO up to 20 wt. % steel powder to produce a substantially regular mixture of carbide and steel. The carbide particles used are preferably cemented tungsten carbides with a size of 0.037 mm or preferably larger than Q, k2 mm. More particularly, these cemented carbide particles should have a size less than 3 × 36 mm and larger than 1.68 mm.

Gebleken is, dat gesinterde samengestelde produkten, die gecementeerde carbidedeeltjes bevatten binnen dit het meest de voorkeur verdienende groottebereik, bestendig zijn tegen binnendringen door 10 boren.It has been found that sintered composite products containing cemented carbide particles within this most preferred size range are resistant to penetration by drilling.

Verdere verbeteringen in slijtvastheid en bestendigheid » tegen binnendringen door boren kan -worden verkregen door het toepassen van carbidedeeltjes, die een bimodale grootteverdeling hebben. In deze uitvoeringsvorm -wordt. de. grootte van de kleinere carbidedeeltjes gekozen 15 cm ze te doen passen in de tussenruimten, gevormd tussen de grotere car— bidedeeltjes voor het zodoende verder vergroten van de slijtvastheid.Further improvements in abrasion resistance and drilling penetration resistance can be achieved by using carbide particles which have a bimodal size distribution. In this embodiment -. the. size of the smaller carbide particles selected 15 cm to fit them into the gaps formed between the larger carbide particles to thereby further increase wear resistance.

Het gecementeerde carbide kan een metalen bindmiddel hebben, gekozen uit kobalt, nikkel of kobalt-nikkellegeringen. Behalve wolframcarbide kan het gecementeerde carbide kleinere hoeveelheden ande— 20 re carbiden bevatten, zoals tantaliumcarbide, niobiumcarbide, hafnium-carbide, zirkooncarbide en vanadiumcarbide. Gebroken en gezeefde gecementeerde carbideafval is geschikt gebleken voor toepassing in deze werkwijze.The cemented carbide can have a metal binder selected from cobalt, nickel or cobalt nickel alloys. In addition to tungsten carbide, the cemented carbide may contain smaller amounts of other carbides, such as tantalum carbide, niobium carbide, hafnium carbide, zirconium carbide and vanadium carbide. Crushed and sieved cemented carbide waste has proven suitable for use in this process.

Hoewel wolframcarbidedeeltjes, die groter zijn dan 25 0,037 mm, in de plaats kunnen worden gesteld voor alle- of een deel van de gecementeerde carbidedeeltjes in het samengestelde produkt, verdient wolframearbidepoeder niet de voorkeur omdat het minder gemakkelijk bindt aan het staal, neigt tot gemakkelijk breken en. in het algemeen minder slijt- en stootsterkte versêhaft dan gecementeerde wolframcarbiden van de-30 zelfde korrelgrootte.Although tungsten carbide particles larger than 0.037 mm can be substituted for all or part of the cemented carbide particles in the composite product, tungsten carbide powder is not preferred because it binds less easily to the steel, tends to break easily and. generally less abrasion and impact strength than cemented tungsten carbides of the same grain size.

Het toegepaste staalpoeder kan een gelegeerd staal zijn, maar is bij voorkeur een roestvrij staal op grond van de grotere bestendigheid tegen corrosie. Van de roestvrije staalsoorten verdienen echter de austhenitische roestvrije staalsoorten het meest de voorkeur op 35 grond van hun grote slijt- en stootsterkte vanafisamertemperatuur naar beneden naar 'öryogene temperaturen. Van de austhenitische roestvrije 8201494 ~ ' "......v" Γ \ \ 5 staalsoorten verdienen AlSI-soorten 30.1, 302, 30^· en 30UL kwaliteiten de voorkeur op grond van kun hoge bewerkingshardings snelheden.The steel powder used can be an alloy steel, but is preferably a stainless steel because of its greater corrosion resistance. Of the stainless steels, however, the austhenitic stainless steels are most preferred because of their high wear and impact strength from isamer temperature down to oryogenic temperatures. Of the austhenitic stainless 8201494 ~ "" ...... v "Γ \\ 5 steels, AlSI grades 30.1, 302, 30 ^ and 30UL grades are preferred because of their high machining speeds.

Behalve de carbide—en staalpoeders in de lading, worden ook organische bindmiddelen toegevoegd voor het voorkomen van ont-5 menging en het produceren van een regelmatige verdeling van de carbiden bij het mengen,, en het na het mengen behouden van het regelmatige mengsel.In addition to the carbide and steel powders in the batch, organic binders are also added to prevent demixing and to produce a regular distribution of the carbides upon mixing, and to maintain the regular mixture after mixing.

Na het mengen wordt het mengsel poeders samengedrukt door het éênassig persen in een matrijs of het isostatisch persen in een . 10 vorm voor een voorlopig gevormd werkstuk, bij voorkeur bij ongeveer 2kl MPg, maar niet minder dan 69 MPa*.After mixing, the mixture of powders is compressed by uniaxial pressing in a mold or isostatic pressing in one. 10 for a pre-formed workpiece, preferably at about 2cl MPg, but not less than 69 MPa *.

Na het samendrukken wordt de briket dan gesinterd op een temperatuur, die bij voorkeur onder het smeltpunt van het staal ligt en meer in. het bijzonder in het bereik van 1038°C tot 1232°C gedurende 20 15 tot 90 minuten voor hët zodoende voorkomen van de vorming van eta-fasen bij het tussenvlak tussen gecementeerd carbide en staal, en het toch verschaffen van een sterke metallurgische binding tussen het gecementeerde carbide en het staal.After compression, the briquette is then sintered at a temperature, which is preferably below the melting point of the steel and more in. especially in the range of 1038 ° C to 1232 ° C for 15 to 90 minutes, thus preventing the formation of eta phases at the interface between cemented carbide and steel, and yet providing a strong metallurgical bond between the cemented carbide and the steel.

In de meeste gevallen heeft de binding tussen het staal 20 en het gecementeerde carbide de vorm van een legeringslaag bij het tussenvlak. tussen gecementeerd carbide en staal. Deze laag bestaat in beginsel uit kobalt au ijzer, en is kenmerkend minder dan bO dik. Deee binding is van belang voor het verzekeren van het in de stalen matrix vasthouden van de grove gecementeerde carbidedeeltjes.In most cases, the bond between the steel 20 and the cemented carbide is in the form of an alloy layer at the interface. between cemented carbide and steel. This layer basically consists of cobalt au iron, and is typically less than bO thick. This bond is important for ensuring that the coarse cemented carbide particles are retained in the steel matrix.

25 Gebleken is, dat de gesinterde briketten bij toepassing van austhenitisch roestvrij staalpoeder in het algemeen een onderling verbonden microporositeit vertonen en een staalbindmiddeldichtheid hebben van minder dan 90$ van de theoretische dichtheid, en gebruikelijker 75$ tot 85$ van de theoretische dichtheid. Voor het vergroten van de dicht-30 heid van het heet isostatisch persen van de briketten, kunnen infiltratie of verhoogde samenpersdrukken worden gebruikt. Deze werkwijzen hebben eveneens een verbeterd vasthouden van het carbide in het samengestelde pro-dukt tot gevolg. Het gebruikte infiltratiemiddel kan worden gekozen uit een van de hardsoldeermaterialen met als hoofdbestanddeel koper of zilver, 35 welke materialen zowel roestvrij staal als carbide bevochtigen.It has been found that when using austhenitic stainless steel powder, the sintered briquettes generally exhibit an interconnected microporosity and have a steel binder density less than 90% of the theoretical density, and more usually 75 to 85% of the theoretical density. To increase the density of the hot isostatic pressing of the briquettes, infiltration or increased compression pressures can be used. These processes also result in improved carbide retention in the composite product. The infiltrant used can be selected from one of the brazing materials with copper or silver as the main constituent, which materials wet both stainless steel and carbide.

De gesinterde briket wordt dan in een vorm geplaatst en • * 8201494 ψ * 6 gesmolten metaal wordt daaromheen gegoten voor het produceren van een gietstuk. De gebruikte gietprocednre kan een willekeurige zijn van de voor deskundigen bekende, procedures. Het verdient echter de voorkeur, dat de in het Amerikaanse octrooischriffc l*.02k.902 beschreven gietproce-5 dure wordt gebruikt. Voorafgaande aan het in de vorm gieten van het gesmolten metaal kan het voorverwarmen, van de briket worden toegepast.The sintered briquette is then placed in a mold and • * 8201494 ψ * 6 molten metal is cast around it to produce a casting. The casting process used may be any of those known to those skilled in the art. It is preferred, however, that the casting process described in U.S. Pat. No. 1,002k,902 be used. Preheating the briquette may be used prior to molding the molten metal.

Het gesmolten metaal kan een ferro- of nonferro-lege-ring zijn en is bij voorkeur staal. De toegepaste soort staal behoeft niet gelijk te zijn aan die, welke aanwezig is in de briket. Wanneer 10 stoot-, sterkte- en corrosie-eigenschappen van belang zijn, is het gegoten staal bij voorkeur een austhenitisch roestvrij staal. Laag gelegeerde en austhenitische mangaanstaalsoorten kunnen eveneens worden toegepast .The molten metal can be a ferrous or nonferrous alloy and is preferably steel. The type of steel used need not be the same as that contained in the briquette. When impact, strength and corrosion properties are important, the cast steel is preferably an austhenitic stainless steel. Low-alloyed and austhenitic manganese steels can also be used.

Het gegoten staal vormt een metallurgische binding met 15 het staalbindmiddel in de briket met: een minimale mate van reactie met de gecementeerde carbiden. De vorming van de eta-fase wordt zodoende tot een minimum beperkt aangezien het oppervlaktegebied van de carbiden dat in aanraking komt met. het gesmolten staal, tot een minimum is beperkt.The cast steel forms a metallurgical bond with the steel binder in the briquette with a minimal degree of reaction with the cemented carbides. The formation of the eta phase is thus minimized since the surface area of the carbides that come into contact with it. the molten steel, to a minimum.

Het gebruik van de gecementeerde carbide-staalbriket-20 ten maakt het ook mogelijk· de carbiden in een verscheidenheid van concentraties, plaatsen en gerichtheden te binden op zowel het oppervlak als onder het oppervlak van· giet stukken.The use of the cemented carbide steel briquettes also allows the carbides to bind in a variety of concentrations, locations and orientations on both the surface and below the surface of castings.

De werkwijze en de produkten worden duidelijker bij beschouwing van de volgende gedetailleerde voorbeelden.The method and products become clearer when considering the following detailed examples.

25 Voorbeeld IExample I

Een aantal slijt- en stootvaste graaftanden 1 (zie fig. k), voorzien van briketten 3, werd gefabriceerd. Een regelmatig gemengd mengsel, bestaande uit 60 gew.% met kobalt gecementeerde wolframearbide-korrels van 3,2 tot- 1*,8 mm en l*0 gew.% verstoven poeder van austhenitisch 30 roestvrij staal 30l*L kleiner dan 0,11*9 mm werd bereid door het droog mengen met 1,25 gew.% paraffine en 0,75 gew.% ethylcellulose. Het mengsel . . werd met de hand samengedrukt· in een vormholte van elastomeer polyure-thaan met de gewenste briket gedaante (5,1 cm lang x 1,9 cm breed x 0,6 cm dik), bemeten voor het toelaten van het koud isostatisch samendrukken 35 van het poeder plus \% krimp door sinteren. Volgende op het koud isostatisch samendrukken bij 21*1 MPa, werd de samengedrukte voorvorm verwijderd i 8201494 7 w___ ' uit de vorm ea onder vacuum gesinterd tij 11 49°C gedurende 60 minuten.A number of abrasion and impact resistant digging teeth 1 (see fig. K), provided with briquettes 3, were manufactured. A regularly mixed mixture consisting of 60 wt% cobalt cemented tungsten carbide grains from 3.2 to -1 *, 8 mm and 1 * 0 wt% austhenitic stainless steel 30l * L powder less than 0.11 * 9 mm was prepared by dry mixing with 1.25 wt% paraffin and 0.75 wt% ethyl cellulose. The mix . . was compressed by hand · into a mold cavity of elastomeric polyurethane of the desired briquette shape (5.1 cm long x 1.9 cm wide x 0.6 cm thick), sized to allow cold isostatic compression of the powder plus \% shrinkage by sintering. Following cold isostatic compression at 21 * 1 MPa, the compressed preform was removed from the mold and others under vacuum sintered at 49 ° C for 60 minutes.

De gesinterde lichamen werden vervolgens in een zandvorm geplaatst, die acht uitsparingen had, gevormd tot de vereiste graaftandgedaante. De bestanddelen voor het produceren van een laag gelegeerd AISI 4340 staal 5 werden in een inductieoven gesmolten, de briketten werden voorverwarmd en het staal werd in de vorm gegoten, op 167T°C tot 1T32°C voor het vormen van de in fig. 4 getoonde graait and, waarbij het 4340 staal 5 is gebonden aan twee onder een hoek staande vlakken van de briket 3» Eén metaalkundig onderzoek toonde aan, dat de roestvrij 10 stalen matrix een austhenitische structuur'bevatte met enige chroamcar-biden tussen de korrels, aangeduid als sensibilisering, hetgeen gebruikelijk is voor langzaam gekoelde austhenitische roestvrije staalsoorten na het sinteren. Sensibilisering kan worden geëlimineerd door een daaropvolgende oplossingsvarmtebehandeling. De tussenvlakken, tussen gecemen-· 15 teerd carbide en de roestvrij stalen matrix bevatten een doorlopend bindingsgebied met een dikte van ongeveer 15 ^um van een legering, in beginsel bestaande uit ijzer en kobalt. De gedispergeerde deeltjes gecementeerd carbide bleken vrij van thermisch barsten met een minimale mate van oplossing, smelting of degradatie van de gedispergeerde carbide-20 fase bij of nabij de tussenvlakbegrenzingen. Er was enig smelten of mengen van het roestvrij staal en enige degradatie van. carbiden waar het gesmolten metaal bij het oppervlak van de briket in aanraking kwam met de carbiden. Onder het oppervlak van de briket echter, waren de tussen-vlakcarbidebegrenzingen in het algemeen scherp met uitzondering van het 25 genoemde ijzer-kobaltlegeringsdiffusiegebied. Geen mogelijk schadelijke concentraties van eta-fasen werden, waargenomen.The sintered bodies were then placed in a sand mold, which had eight recesses, formed into the required digging tooth shape. The components for producing a low alloyed AISI 4340 steel 5 were melted in an induction furnace, the briquettes were preheated and the steel poured into the mold, at 167T ° C to 1T32 ° C to form the ones shown in Fig. 4 grafts, with the 4340 steel 5 bonded to two angled faces of the briquette 3. One metallurgical study showed that the stainless steel matrix contained an austhenitic structure with some chromium carbides between the grains, referred to as sensitization, which is common for slow-cooled austhenitic stainless steels after sintering. Sensitization can be eliminated by subsequent solution heat treatment. The interfaces, between cemented carbide and the stainless steel matrix, contain a continuous bond region of about 15 microns thick of an alloy, consisting essentially of iron and cobalt. The dispersed particles of cemented carbide were found to be free from thermal cracking with minimal dissolution, melting or degradation of the dispersed carbide phase at or near the interface boundaries. There was some melting or mixing of the stainless steel and some degradation of it. carbides where the molten metal at the surface of the briquette contacted the carbides. Below the surface of the briquette, however, the interfacial carbide boundaries were generally sharp except for the said iron-cobalt alloy diffusion region. No potentially harmful concentrations of eta phases were observed.

Proefmonsters werden herhaaldelijk (vijf en zes maal) geslagen met een bolhamer bij kamer- en vloeibare stikstof (-160°C) temperaturen en bleken een goede stootsterkte te hebben met weinig tekenen 30 van broosheidsscheuren. Opgemerkt moet echter worden, dat met een groter gewichtspercentage gecementeerde carbiden in het samengestelde produkt, de stootsterkte enigszins kan zijn verkleind, maar dat de bestendigheid tegen slijtage en binnendringen door boren wordt vergroot.Test samples were struck repeatedly (five and six times) with a spherical hammer at room and liquid nitrogen (-160 ° C) temperatures and were found to have good impact strength with few signs of brittleness cracks. It should be noted, however, that with a greater weight percentage of cemented carbides in the composite product, the impact strength may be slightly reduced, but the resistance to wear and penetration by drilling is increased.

Microhardheidsmetingen van een doorsnede van de gegoten 35 graaftand vertoonde gemiddelde hardheden (. indeukingen) van ongeveer 75 R'TCH, 29 R"C" en 38 R"Cn in een doorsnijding van respectievelijk gecemen- 1 * a?n 1494 8 teerd carbide, 3θ4ΐ roestvrij staal en ^-3½ staal (3,2 mm v'aaaf'de tussenvlakken met bet roestvrij staal).Microhardness measurements of a cross-section of the cast digging tooth showed average hardnesses (indentations) of about 75 R'TCH, 29 R "C" and 38 R "Cn in a cut of cemented carbide, respectively 1494 8, 3θ4ΐ stainless steel and ^ -3½ steel (3.2 mm from the intermediate surfaces with the stainless steel).

Voorbeeld IIExample II

Een tegen boren bestendige slotkast 10, getoond in fig.A drill-resistant lock case 10, shown in FIG.

5 1,. werd geproduceerd door bet gieten van een gesmolten laaggelegeerd staal b-3^0 cm gesinterde 3Q4L roestvrij staal-carbideplaten (10,16 cm lang x 6,35 cm. breed x 0,32 cm tot 0,lt8 cm dik) en platen (8,26 can. lang x 6,35 cm breed x 0,32 cm tot 0,½ cm dik). De plaats van een van de gesinterde platen 12 is aangegeven door de onderbroken lijnen. De platen 10 waren gemaakt door bet regelmatig mengen van een mengsel van 50,0 gew.$ met kobalt gecementeerde wolframcarbi de spanen van 2,38 tot 1,68 mm, 50,0 gew.# AISI 30UL roestvrij staalpoeder van kleiner dan 0,1^9 mm en 10 gew.$ bindmiddelen.5 1 ,. was produced by casting a molten low-alloy steel b-3 ^ 0 cm sintered 3Q4L stainless steel carbide plates (10.16 cm long x 6.35 cm wide x 0.32 cm to 0.18 cm thick) and plates ( 8.26 can long x 6.35 cm wide x 0.32 cm to 0.5 cm thick). The location of one of the sintered plates 12 is indicated by the broken lines. Plates 10 were made by regularly mixing a mixture of 50.0 wt.% Cobalt-cemented tungsten carbide chips from 2.38 to 1.68 mm, 50.0 wt. # AISI 30UL stainless steel powder of less than 0. 1 ^ 9 mm and 10 wt.% Binders.

Het matrixpoeder van roestvrij staal, dat de gedisper- = 15 geerde barde carbidefase bevatte, werd samengepakt in een polyuretbaan-vorm, voorzien van de plaatafluetingen.- De vorm werd vervolgens afgelicht, in een rubberen zak geplaatst, die onder vacuum werd geplaatst en afgedicht·, en dan isostatiscb geperst bij 2b-1 MPa. De samengedrukte plaat werd na te zijn verwijderd uit de rubberen zak en de vorm, gesinterd in 20 een vacuumoven bij 11^9°C gedurende 60 minuten.The stainless steel matrix powder, containing the dispersed barbed carbide phase, was packed in a polyurethane web, provided with the plate seals. The mold was then sealed, placed in a rubber bag, which was placed under vacuum and sealed. , And then isostatiscb pressed at 2b-1 MPa. The compressed plate, after being removed from the rubber bag and mold, was sintered in a vacuum oven at 1190 ° C for 60 minutes.

tt

De tegen boren'bestendige platen werden vervolgens in de-voorkant, de achterkant en de zijden van de slotkastbolte in een vorm geplaatst. Fig. 3 toont een doorsnede van een zandvorm 30 met een holte, gevormd tussen een bovenvormkastgedeelte 32 en een ondervormkastgedeelte 25 3½ Zoals getoond, worden gesinterde platen 12 op bun plaats in de zij- wandholten gehouden door nagels 36 en ^0, die zijn gebed in het ondervormkastgedeelte 3¾ van de vorm 30. Gecementeerde carbidedeeltjes k2 zijn op het bodemoppervlak van de holte gelegd. Voorafgaande aan het op de ondervormkast 3^ plaatsen van de bovenvormkast 32, werden de gecementeer-30 de carbidedeeltjes b2 en de platen 12 voorverwarmd. De bovenvormkast 32 werd vervolgens in de ondervormkast 3^· geplaatst en gesmolten, laag gelegeerd b3b0 staal werd in de vormholte gegoten.The drill-resistant plates were then molded into the front, back and sides of the lock case concave. Fig. 3 shows a cross-section of a sand mold 30 with a cavity formed between a top mold box part 32 and a bottom mold box part 3 3½ As shown, sintered plates 12 are held in place in the side wall cavities by nails 36 and 0, which are prayer in the mold box section 3¾ of mold 30. Cemented carbide particles k2 are laid on the bottom surface of the cavity. Before placing the superstructure box 32 on the under-mold box 31, the cemented carbide particles b2 and plates 12 were preheated. The superstructure box 32 was then placed in the sub-mold box 31 and molten, low-alloy b3b0 steel was poured into the mold cavity.

Het doeleinde bij deze veiligheidstoepassing is het van 3,2 mm dikke, gesinterde, roestvrij staal., gecementeerde carbideplaten, 35 omhul a door staal., voorzien van de slotkast voor bescherming tegen binnendringen door boren.The purpose of this safety application is the 3.2 mm thick, sintered, stainless steel, cemented carbide plates, 35 encased in steel, fitted with the lock case for protection against penetration by drilling.

8201494 W ' 98201494 W '9

Het is een verder doeleinde en tijzonder kenmerk, dat wanneer de slotkast wordt gemaakt, de plaat of platen hun gedaante behouden en de carbidedeeltjes regelmatig gedispergeerd blijven in de platen wanneer gesmolten staal daaromheen, wordt gegoten voor het vullen van de 5 rest van de slotkastwandholte. Na de vernietiging van twee steenboorbei-tels met een diameter van 3,2 mm, was niet. door het voorste gedeelte lijven de in fig. 1 getoonde slotkast 10 heengedrongen.It is a further purpose and special feature that when the lock case is made, the plate or plates retain their shape and the carbide particles are dispersed regularly in the plates when molten steel is poured around them to fill the remainder of the lock box wall cavity. After the destruction of two stone drill bit counters with a diameter of 3.2 mm, was not. the lock case 10 shown in fig. 1 penetrates through the front part.

Een doorsnede van de slotkast, welke doorsnede de carbi-de-roestvrij staalplaat bevat, is getoond in fig. 2. Er was weinig smel-10 ten van'het roestvrij staal toen de gesmolten legeringsstaal om de gesinterde roestvrij staal-carbideplaat werd gegoten, en de carbiden bleven regelmatig gedispergeerd in. de plaat 12. Er was zeer weinig carbide-degradatie en een minimum aan broze fasen bij de tussenvlakken tussen carbide en i+3^+0 staal. Een metallurgische binding werd geproduceerd tus-15 sen de austhenitische structuur van het roestvrije staal en de structuur van het gegoten h-3Uo staal. De carbidedeelt jes h2 in de bodemwand 20 van de kast kunnen worden vervangen door platen, die gelijk of' soortgelijk zijn aan die, welke zijn getoond in de zijwanden 22.·A sectional view of the lock case containing the carbide stainless steel sheet is shown in Fig. 2. There was little melting of the stainless steel when the molten alloy steel was cast around the sintered stainless steel carbide sheet, and the carbides remained dispersed throughout. plate 12. There was very little carbide degradation and a minimum of brittle phases at the interfaces between carbide and 1 + 3 + 0 steel. A metallurgical bond was produced between the austhenitic structure of the stainless steel and the structure of the cast h-3Uo steel. The carbide particles h2 in the bottom wall 20 of the cabinet can be replaced by plates similar or similar to those shown in the side walls 22. ·

Voorbeeld IIIExample III

20 Tegen boren en stoten bestendige platen met een dikte van h mm werden gefabriceerd. Vijftien platen bestonden uit een regelmatig gemengd mengsel van 60 gew.# met kobalt gecementeerde wolframcar-bidespanen van 1,68 tot 2,38 mm, 1*0 gew.# 30hL roestvrij staalpoeder van. minder dan 0,1^9 mm, 2 gew.# bindmiddel, 1 gew.# ethylcellulose en een 25 kwart gew.# armidowas. Een tweede groep van 15 platen werd gemaakt met 70 gew.# (1,68 tot 2,38 mm) gecementeerde carbidespanen en 30 gew.# (kleiner dan 0,1^9 mm) 30 Ui roestvrij staalpoeder op soortgelijke wijze gemengd - De armidowas en ethylcellulose werden aan het poedermengsel tijdens het mengen toegevoegd als een pers smeermiddel voor het voorkomen 30 van ontmenging van de carbidedeelt jes bij het mengen en het vullen van de vorm.. Vervolgens werd het matrixpoeder, dat de gedispergeerde harde carbide-fase bevatte, samengepakt in een van polyurethaan gemaakte vorm voor een voorvorm. De samengepakte voim met een op juiste wijze aangebracht-deksel werd vervolgens afgedicht en geplaatst in een rubberen zak 35 of ballon, die onder vacuum werd geplaatst, afgedicht en isostatisch samengeperst bij ongeveer 2kl MPa. De platen werden vervolgens gesinterd 8201494 4' i * 10 in een vacumaoven op 11^9°C gedurende 60 minuten.Drill and impact resistant plates with a thickness of h mm were fabricated. Fifteen plates consisted of a regularly mixed mixture of 60 wt. # Cobalt cemented tungsten carbide chips from 1.68 to 2.38 mm, 1 * 0 wt. # 30hL stainless steel powder of. less than 0.1 ^ 9 mm, 2 wt. # binder, 1 wt. # ethyl cellulose and a 25 quart. wt. # armido wax. A second group of 15 plates was made with 70 wt. # (1.68 to 2.38 mm) cemented carbide chips and 30 wt. # (Less than 0.1 ^ 9 mm) 30 Onion stainless steel powder mixed in a similar manner - The armido wax and ethyl cellulose were added to the powder mixture during mixing as a press lubricant to prevent demixing of the carbide particles when mixing and filling the mold. Then, the matrix powder containing the dispersed hard carbide phase was added, packed together in a polyurethane mold for a preform. The packed voim with a properly applied lid was then sealed and placed in a rubber bag or balloon, which was placed under vacuum, sealed and isostatically compressed at about 2 µl MPa. The plates were then sintered 8201494 4 * 10 in a vacuum oven at 11 ° 9 ° C for 60 minutes.

Deze platen kunnen dan worden opgenomen in een giet-stuk onder gebruikmaking ran de eerder beschreven giettechnieken of een willekeurige andere op dit gebied bekende gietwerkwijze.These plates can then be incorporated into a casting using the previously described casting techniques or any other casting method known in the art.

5 Wijzigingen kunnen worden aangebracht binnen de strek king van de aangehechfce conclusies* 8201494Changes can be made within the scope of the appended claims * 8201494

Claims

1. Tough, wear-resistant body, characterized by a penetration-resistant component, provided with carbide particles of a size greater than. 0.037 mm, through a first metal matrix, the particles being bonded to and substantially in the first matrix, and through a second metal matrix, bonded to the penetration resistant component.

Body according to claim 1, characterized in that the particles consist of cemented carbide particles.

3. Tough abrasion resistant body, characterized by a penetration resistant component, 10. provided with cemented carbide particles, by a first metal matrix, the cemented carbide particles being bonded to and substantially contained in this matrix, and by a second metal matrix bonded to the penetration resistant component. Body according to claim 3, characterized in that the second metal matrix substantially surrounds the penetration resistant component.

5. Body according to one. of claims 1 to 3, characterized in that the first metal matrix consists of an austhenitic stainless steel.

Body according to claim 5, characterized in that the second metal matrix consists of steel. T. Body according to claim 3, characterized in that the cemented carbide particles have a size of more than Q, k2 mm.

Body according to claim 2 or 3, characterized in that the cemented carbide particles consist of tungsten carbide.

9. Body according to claim 7, characterized in that the cemented carbide particles comprise a binder selected from the group consisting of cobalt, nickel, their mutual alloys and their alloys with other metals. 1Q. Body according to claim 5, characterized in that the austhenitic stainless steel matrix is less than 90% dense.

11. Body according to claim 10, characterized in that the matrix is 75 to 85% dense. * 8201494 V

Body according to claim 3, characterized in that the. cemented carbide particles have an irregular shape.

A method of preparing a tough wear resistant product, characterized by the steps of compressing a mixture of cemented carbide particles and a first steel powder, and. bonding a molten metal to the briquette. 11+. Process according to claim 13, characterized in that the cemented carbide particles make up 30 to 80% by weight of the briquette.

Method according to claim 13, characterized by the step 10 of. sintering the briquette prior to casting.

A method according to claim 13, characterized in that the step of compression comprises isostatic compression.

Method according to claim 13, characterized by the step of selecting cemented carbide particles with a size of more than 0.1 + 2 mm for use in the mixture.

18. Method, characterized by the steps of compressing a mixture of cemented carbide particles and a metal powder to form a briquette, and pouring a metal liquid adjacent the briquette, thereby bonding the briquette to the metals liquid.

Method according to claim 18, characterized in that the metal liquid substantially surrounds the briquette.

20. Method according to claim 18 or 19, characterized by the step of selecting cemented carbide particles with a size of more than 0.1 + 2 mm for use in the mixture.

A method according to claim 18, characterized by the step of sintering the briquette below the melting temperature of the metal powder before casting.

22. Metal casting, characterized by a bottom portion, by a wall portion extending from the plane of the bottom portion, and by a briquette of powder particles containing cemented carbide particles, which briquette is bonded to and substantially received in. the wall section.

23. Casting piece according to claim 22, characterized in that the wall has a first predetermined thickness, the briquette having a second predetermined thickness, which is smaller than the first. 8201494 F-: - —----. - - · · - Λ „2k. Casting piece according to claim 22, characterized in that the cemented carbide particles are distributed substantially regularly through the briquette.

25. Casting piece according to claim 22, characterized in that the cemented carbide particles have a size of more than 0.03 mm.

The body according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the carbide particles have a bimodal size distribution. 3 8201494