NO122771B - - Google Patents

Description

Sintret hårdmetallegering på basis av karbider og fremgangsmåte ved fremstilling av legeringen.

Foreliggende oppfinnelse angår en sintret hårdmetallegering på basis av karbider, samt en fremgangsmåte for fremstilling av denne.

Sinterskjæremetaller som er bestemt til bruk ved bearbeidelse av materialer hvor det avskjæres korte spon, består fortrinnsvis av WC og Co, hvortil det eventuelt er tilsatt små mengder, under 3 vekt# av ytterligere karbider, f.eks. Tic- TaC - NbC eller VC. For sinterskjæremetaller som er bestemt til bearbeidelse av materialer hvor det avskjæres lange spon, ble.det i Europa brukt legeringer av WC/TiC og i USA i lang tid legeringer av WC/TaC. Senere ble det dog, forst i USA brukt legeringer av WC/TiC/TaC/Co. Disse siste legeringer- inneholder, når de skal brukes til å bearbeide'blott stål og halvblote stål, 10-15 vekt$ TiC + TaC,

og til å bearbeide hårdere stål 15-30 vekt$ TiC + TaC, mens TiC + TaC innholdene kan stige til 30-50 vekt$ og enda mere til flatskjær og meget hoye skjærehastigheter. I siste tilfelle anvendes endog legeringer hvis innhold av TiC er storre enn 70 vekt$.

Det er kjent at TaC gir WC/TiC/Co-legeringene en hby varmefasthet, samt en forholdsvis hoy seighet, selv om TaC er et karbid med en forholdsvis liten hårdhet (1500 - 1600.Vickers) i forhold til WC(2200 - 2^00 Vickers) og Ti'C(c-a'.3000 Vickers). Det har vært gjort forsok på å erstatte TaC med det homologe NbC (hårdhet-

2200 - 2^4-00 Vickers). Dette er imidlertid bare mulig inntil en storste mengde på 30 vekt$ av TaC-innholdet, da hoyere innhold av NbC i alminnelighet gjor legeringene spro.

Det er videre med hell forsokt å anvende HfC i stedet for TaC (se "Hartmetalle" av Kieffer og Benesovsky). Selv om det allerede i US patentskrift Nr. 3.2^-5.763 er foreslått et hardtmetall med folgende teoretiske sammensetning (volumprosent) : 60-80$ WC, 10-25$ TiC, 0,20$ av minst et av karbidene TaC, NbC og VC, 0-10$

av minst et av karbidene Cr^C^, ZrC og HfC, 0-5$ Mo og/eller Mo-karbid, med en rest av minst et av metallene Co, Ni og Fe i en totalmengde på hoyst 9,5$5 idet jerninnholdet ikke utgjor mer enn 6$, så er sporsmålet om hvorvidt en eventuell erstatning av TaC i WC/TiC/TaC/Co-legeringer med NbC og HfC kunne ha teknisk interesse, ikke blitt undersbkt. I det nevnte patentskrift er det kun beskrevet to legeringer hvorav den ene består av WC, TiC og Co, og den andre består av WC, TiC, Co og TaC+NbC. Ingen av disse legeringene inneholder noen HfC-tilsetning.

Formålet med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe sintrede hårdmetallegeringer som egner seg som material til skjærende verktoy, og som kan anvendes til materialer hvor det fremkommer både lange og korte spon.

Oppfinnelsen angår således en sintret hårdmetallegering på

basis av karbider til bruk som material for skjærende verktoy, inneholdende M--1 5 vekt$ av et bindemetall valgt blant Co, Ni og Fe, 0,15" - 75 vekt$ TiC, og videre NbC + HfC med eventuelt en liten mengde TaC og eventuelt 0,1-0,5 vekt$ VC, idet resten er WC.

Det særegne ved legeringen i henhold til oppfinnelsen er at det samlede innhold av NbC + TaC + HfC utgjor 3- kO vekt$, og at forholdet mellom NbC og HfC ligger mellom : 1 og 1:3 °g innholdet av TaC ikke overskrider 30 vekt$ av NbC-innholdet, idet NbC + HfC + eventuelt TaC inngår i form av blandkrystaller.

Oppfinnelsen angår også en fremgangsmåte for fremstilling av

den nevnte legering, og det særegne ved fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen er at utgangskarbidene helt eller delvis til-rettes med en kornstorreHæ under 0,1 pm.

Andre trekk ved legeringen i henhold til oppfinnelsen fremgår

av patentkravene.

Det er overraskende at NbC/HfC blandkrystaller kan tre inn i stedet for TaC i WC/TiC/TaC/Co-legeringer og at det herved oppnås stdrre hårdhet eller hoyere bdyningsfasthet eller begge deler. Dette er så meget mer overraskende, da såvel NbC som HfC er hårdere enn rent TaC eller TaC som inneholder små mengder NbC.

Særlig egnede legeringer er de hvor forhoifet mellom NbC og HfC Mgger mellom ^1 og 1:1,

Fremgangsmåten for fremstillingen av legeringene i henhold til oppfinnelsen har den fordel at det er unodvendig å foreta en kost-bar adskillelse av Nb og Ta. Det er mulig å anvende Nb-malm som inneholder små mengder Ta, f. eks. mellom 1/10 og 2/5 av Nb-innho]det, til direkte fremstilling av niobkarbid, da tilstedeværelsen av tilsvarende mengder tantalkarbid i niobkarbidet ikke forandrer egenskapene av vedkommende legering. Det er likeledes mulig å anvende de store mengder niobsyre med innhold av en liten mengde tantal, som fremkommer ved adskillelse av tantal fra niob. Disse produkter, som nesten utelukkende har vært benyttet -til fremstilling av ferroniob, har således fått en ny og interessant anvendelsesmulighet.

De faste opplosninger HbC/HfC, som anvendes i legeringene i henhold til oppfinnelsen, kan med fordel innfores, i.det minste delvis, i form av ternære blandkrystaller NbC/HfC/WC og/eller NbC/HfC/TiC, eller i form av kvaternære blandkrystaller NbC/HfC/TiC/WC. Under fremstillingen av blandkrystallene kan det tilsettes 20-^0$ WC eller TiC, eller begge deler. Som folge herav kan det på vanlig måte oppnås en betydelig selvrensing med hensyn til oksygen og nitrogen. Slike blandkrystaller har f.eks. fdlgende sammensetning (angitt i vektdeler):

50 deler NbC, 50 HfC, <1>+0 WC, eller

70 NbC, 30 HfC, 20 WC, eller

100 TiC, ho WC, 60 NbC, kO HfC.'

Det har vist seg at det er fordelaktig å tilsette 0,1-0,5$, fortrinnsvis 0,2-0,3$ VC til basislegeringen.

Legeringen i henhold til oppfinnelsen fremstilles fortrinnsvis

ved at utgangskarbidene NbC og HfC, og eventuelt også WC og TiC, tilsettes helt eller delvis i form av korn med dimensjoner mindre enn 1 jum, og endog mindre enn 0,1 /im. Eksempler på legeringer

i henhold til oppfinnelsen,, egnet for bearbeidelse av materialer hvor det avskjæres lange spon, er (i vekt$):

6$ TiC 3$ NbC 3$ HfC 10$ Co rest WC

16$ TiC 7$ NbC 3$ HfC 8$ Co rest WO

16$ TiC 5$ NbC 2$ TaC 3$ HfC 7$ Co,rest WC

18$ TiC h% NbC 6$ HfC 9$ Co rest WC

25$ TiC 5$ NbC 5$ HfC 9$ Co rest WC

h0% TiC 5$ NbC 2$ TaC 3$ HfC 7$. Co rest WC

Folgende eksempler svarer til hårde legeringer, for avskjæring av korte spon.

0,5$ TiC, 2$ NbC, 1,5$ HfC, 0,5$ TaC, 6$ Co, rest WC

1$ TiC, 1$ NbC, 2$ HfC, 5$ Co, rest WC.

Nedenstående tabell angir boyningsfastheten og hårdheten for legeringer i henhold til oppfinnelsen, og disse er sammenlignet med kjente WC/TiC/TaC (NbC) Co-legeringer.

Det ses at legeringen i henhold til oppfinnelsen er å foretrekke, idet i alle tilfeller bdyningsfastheten og hårdheten er bedre i forhold til de kjente legeringer.

Det kan ennu oppnås små forbedringer i hårdhet og spontype ved hjelp av legeringene WC/TiC/NbC/HfC/Co ved tilsetning av de om-talte 0,1-0,5 vekt$, fortrinnsvis 0,2-0,3 vekt$ VC. Tilsetningen av VC er mere virksom når det anvendes NbC med særlig fin kornstorrelse med dimensjoner mindre enn 1 /im, især mindre enn 0,1 /im. De to legeringer nedenfor er eksempler på legeringer i henhold til oppfinnelsen med en meget fin kornstorrelse, og som inneholder vanadiumkarbid:

5$ TiC, 3$ NbC, 2$ HfC, 0,2$ VC, 11$ Co, rest WC

12$ TiC, 8$ NbC, h% HfC, 0,2$ VC, 8,5$Co, rest WC.

Claims (3)

1 . Sintret hårdmetallegering på basis av karbider til bruk som material for skjærende verktoy, inneholdende >+-1 5 vekt% av et bindemetall valgt blant Co, Ni og Fe, 0,5-75 vekt$ TiC,- og videre NbC + HfC med eventuelt en liten mengde TaC og eventuelt 0,1-0,5 vekt$ VC, idet resten er WC, karakterisert ved at det samlede innhold av NbC + TaC + HfC utgjor 3-1+0 vekt$,og at forholdet mellom NbC og HfC ligger mellom <>>+:1 og 1:3 og innholdet av TaC ikke overskrider 30 vekt% av NbC-innholdet, idet NbC + HfC + eventuelt TaC inngår i form av blandkrystaller.

2. Legering som angitt i krav 1,karakterisert ved at den består av 5-^0 vekt$ TiC, 6-11 vekt$ bindemetall,

5-20 vekt$ NbC + TaC + HfC, minst 0,3 vekt$ VC og resten WC.

3. Legering som angitt i krav 1,karakterisert ved at forholdet mellom NbC og HfC ligger mellom <>>+:1 og 1:1. h-. Fremgangsmåte ved fremstilling av den legering som er angitt i kravene 1-3, karakterisert ved at utgangskarbidene helt eller delvis tilsettes med en kornstorrelse under 0,1 /im