NO159773B - CARBID MATERIALS AND PROCEDURES FOR THE MANUFACTURE AND USE OF THIS. - Google Patents

CARBID MATERIALS AND PROCEDURES FOR THE MANUFACTURE AND USE OF THIS. Download PDF

Info

Publication number
NO159773B
NO159773B NO812781A NO812781A NO159773B NO 159773 B NO159773 B NO 159773B NO 812781 A NO812781 A NO 812781A NO 812781 A NO812781 A NO 812781A NO 159773 B NO159773 B NO 159773B
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
carbide
steel
matrix
mixture
hard
Prior art date
Application number
NO812781A
Other languages
Norwegian (no)
Other versions
NO812781L (en
NO159773C (en
Inventor
Nicholas Makrides
William Max Stoll
Original Assignee
Kennametal Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=26874678&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=NO159773(B) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Kennametal Inc filed Critical Kennametal Inc
Publication of NO812781L publication Critical patent/NO812781L/en
Publication of NO159773B publication Critical patent/NO159773B/en
Publication of NO159773C publication Critical patent/NO159773C/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C29/00Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides
    • C22C29/02Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on carbides or carbonitrides
    • C22C29/06Alloys 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
    • C22C29/10Alloys 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
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F7/00Manufacture 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
    • B22F7/06Manufacture 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
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C1/00Making non-ferrous alloys
    • C22C1/04Making non-ferrous alloys by powder metallurgy
    • C22C1/05Mixtures of metal powder with non-metallic powder
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C1/00Making non-ferrous alloys
    • C22C1/04Making non-ferrous alloys by powder metallurgy
    • C22C1/05Mixtures of metal powder with non-metallic powder
    • C22C1/051Making hard metals based on borides, carbides, nitrides, oxides or silicides; Preparation of the powder mixture used as the starting material therefor
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C29/00Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides
    • C22C29/02Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on carbides or carbonitrides
    • C22C29/06Alloys 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
    • C22C29/067Alloys 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
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2998/00Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy
    • B22F2998/10Processes characterised by the sequence of their steps
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2999/00Aspects 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)

Abstract

Et slitemotstandsdyktig karbidraateriale består av 30-80. vekt-% av et hardt karbidmateriale med en partikkelstør-relse som ikke er finere enn 400 mesh, eksempelvis 2,5-400 mesh og 20-70 vekt-% av et stålbasert matrisemateri-ale, hvori karbidmaterialet er innbakt og bundet til matrisen. Et sliktkarbidraateriale fremstilles ved ' A blande 20-70 vekt-% av et ståldannende pulver med 30-80 vekt-% harde karbidpartikler med en partikkelstørrelse i området 2,5-400 mesh hvoretter blandingen innføres i en form av ønsket konfigurasjon og presses isostatisk ved et trykk over 700 kp/cm, eksempelvis 2450 kp/cm, hvoretter den kompakterte preform sintres ved en temperatur under smeltepunktet for stålet, og deretter presses isostatisk ved et trykk over 700 kp/cmved en temperatur i området 870°C og understålets smeltepunkt.I visse tilfeller kan de harde karbidpartikler forbelegges med et metallbelegg, så som kobber, før de blan-des med det ståldannende pulver.Det derved erholdte karbidmateriale kan anvendes for skjære- og kutteformål ved at et fremstilt karbidmateriale av ønsket form pakkes i eller innføres i en stålbasert eller ståldannende pulverblanding som gis dennskede form, hvoretter det sammensatte legeme bestående av pulveret og karbidmaterialet underkastes den ovenfor beskrevne behandling.A wear-resistant carbide material consists of 30-80. % by weight of a hard carbide material with a particle size not finer than 400 mesh, for example 2.5-400 mesh and 20-70% by weight of a steel-based matrix material, in which the carbide material is baked in and bonded to the matrix. Such a carbide material is prepared by mixing 20-70% by weight of a steel-forming powder with 30-80% by weight of hard carbide particles having a particle size in the range of 2.5-400 mesh, after which the mixture is introduced into a form of desired configuration and isostatically pressed by a pressure above 700 kp / cm, for example 2450 kp / cm, after which the compacted preform is sintered at a temperature below the melting point of the steel, and then isostatically pressed at a pressure above 700 kp / cm at a temperature in the region of 870 ° C and the melting point of the sub-steel. In certain cases, the hard carbide particles may be precoated with a metal coating, such as copper, before being mixed with the steel-forming powder. a steel-based or steel-forming powder mixture which is given a Danish shape, after which the composite body consisting of the powder and the carbide material is subjected to that described above ne treatment.

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører et komposittmateriale The present invention relates to a composite material

av den art som er angitt i krav l's ingress, en fremstilling der av, slik som angitt i kravene - 5 - 7, samt anvendelse av komposittmaterialet i slitemotstandsdyktige verktøy, som angitt i krav 8. of the kind specified in claim 1's preamble, a production thereof, as specified in claims - 5 - 7, as well as use of the composite material in wear-resistant tools, as specified in claim 8.

Siden 1940 har sliteresistente deler for verktøy og utstyr blitt fremstilt av sementerte karbidlegeringer bestående av en finfordelt hardkarbidfase basert på metaller valgt fra gruppene IVB, VB og VIB i den periodiske tabell, sementert ved hjelp av kobolt og/eller nikkelsintrering. Since 1940, wear-resistant parts for tools and equipment have been manufactured from cemented carbide alloys consisting of a finely divided hard carbide phase based on metals selected from groups IVB, VB and VIB of the periodic table, cemented by means of cobalt and/or nickel sintering.

Slike sementerte karbidlegeringer utviser mikrostrukturer Such cemented carbide alloys exhibit microstructures

som er særpreget ved hardkarbidekorn med en størrelse generelt i området 1 - 15 <y>m. which is characterized by hard carbide grains with a size generally in the range 1 - 15 <y>m.

Anvendelse av jern eller stål som bindemiddelmateriale har vist seg å være vanskelig fordi den finfordelte tilstand og høye spesifikke overflate av den dispergerte harde fase fremmer dannelse av relativt sprø binære grenselegeringer av wolfram og jern med karbon, hvilket nedsetter en andel av det frie bindemiddelvolum og gjør det sintrede legeme mere eller mindre sprøtt, avhengig av den utviste omhu med hensyn til sammensetning og sintringsbetingelser, og tilsetning av fritt karbon for å oppnå en tilfredsstillende affinitet mellom jern og karbon. The use of iron or steel as binder material has proven to be difficult because the finely divided state and high specific surface area of the dispersed hard phase promotes the formation of relatively brittle binary boundary alloys of tungsten and iron with carbon, which reduces a proportion of the free binder volume and makes the sintered body more or less brittle, depending on the care taken with regard to composition and sintering conditions, and the addition of free carbon to achieve a satisfactory affinity between iron and carbon.

Til forskjell fra kobolt og nikkel danner jern et stabilt kabid Fe^C og har en større tendens til å danne sprø, binære karbider enn kobolt og nikkel bindemiddelmaterialer. Karbonoverføring fra den harde karbidfase eller fase til jern fremmes ved tilstedeværelse av den flytende eller plastiske tilstand for jern eller stål-bindemidlet under sintring ved væsketilstand, utført ved en temperatur nær eller over smelteområdet for bindemidlet. I den senere tid har nyttige slitedeler vært fremstilt ved å støpe en flytende stål-eller jern-smelte i ferdig fremstilte sjikt av relativt grovpartiklet sintret sementert karbid med en partikkelstørrelse i området 3 - 4,8 mm. Unlike cobalt and nickel, iron forms a stable carbide Fe^C and has a greater tendency to form brittle, binary carbides than cobalt and nickel binder materials. Carbon transfer from the hard carbide phase or phase to iron is promoted by the presence of the liquid or plastic state of the iron or steel binder during liquid state sintering carried out at a temperature near or above the melting range of the binder. In recent times, useful wear parts have been produced by casting a liquid steel or iron melt into a ready-made layer of relatively coarse-grained sintered cemented carbide with a particle size in the range of 3 - 4.8 mm.

Foreliggende oppfinnelse adskiller seg fra den smeltede stål-støpemetode i.h.t. US patentene 4.024.902 og 4.140.170 The present invention differs from the molten steel casting method in US patents 4,024,902 and 4,140,170

og den smeltede støpejernsmetode i.h.t. US patent 4.119.459 med to hovedtrekk: (1) en pulverformig kompakt blanding av stål eller jern og grafitt inneholdende dispergert pulver av sintret, sementert karbid eller et antall stykker av dimensjonert sintret sementert karbid eller, hovedsakelig, umalte makrokrystallinske karbidkrystaller sintres ved en temperatur under smeltetemperaturen for stål eller støpe-jern, og (2) istedetfor å anvende matriselegerings smelte-temperaturer for å oppnå fortetning av legeringen anvendes høye kompakteringsenhetstrykk, både før og etter sintring, hvorved unngås degradering av overflatene av den dispergerte fase av harde partikler ved spaltning, smeltning eller karbon-diffusjonsreaksjoner. Komposittmaterialet er således særpreget ved det som er angitt i krav l's karakteriserende del. and the molten cast iron method in accordance with US patent 4,119,459 with two main features: (1) a powdered compact mixture of steel or iron and graphite containing dispersed powder of sintered cemented carbide or a number of pieces of dimensioned sintered cemented carbide or, mainly, unground macrocrystalline carbide crystals is sintered at a temperature below the melting temperature of steel or cast iron, and (2) instead of using matrix alloy melting temperatures to achieve densification of the alloy, high compaction unit pressures are used, both before and after sintering, thereby avoiding degradation of the surfaces of the dispersed phase of hard particles by cleavage , melting or carbon diffusion reactions. The composite material is thus characterized by what is stated in the characterizing part of claim 1.

Støpemetoder mangler også de velkjente økonomiske fordeler som er særpreget for pulvermetallurgiske metoder, spesielt når et antall forskjellige slitedeler eller mindre eller tynne seksjoner skal fremstilles. Også på grunn av de relativt høye bearbeidelsestemperaturer og flytende tilstand vil for store mengder av uønskede binære karbider dannes til tross for anvendelse av relativt grove karbidpartikler med lite overflateareal. Casting methods also lack the well-known economic advantages characteristic of powder metallurgical methods, especially when a number of different wear parts or smaller or thin sections are to be produced. Also due to the relatively high processing temperatures and liquid state, excessive amounts of unwanted binary carbides will be formed despite the use of relatively coarse carbide particles with a small surface area.

Da både den konvensjonelle pulvermetallurgiske metode med pressing og sintring av finmalt stålsementerte karbidpulvere og metoder innbefattende støping av flytende stål eller flytende støpejern i pulverformig sementert karbid foranordnet i støpeformer fører til de ovenfor nevnte problemer, så er det en hovedhensikt med foreliggende oppfinnelse å utvikle en fremgangsmåte med hvilken stålsementerte hardkarbidleger-inger kan fremstilles i det vesentlige fritt for binære grenselegeringer av jern og wolfram med karbon, og hvori den dispergerte harde karbidfase er fri for grensearealspaltnings-fenomener, smelting eller termisk sprekking, og er fast bundet til en stålmatrise som i det vesentlige er fri for makro-porøsitet. Since both the conventional powder metallurgical method of pressing and sintering finely ground steel cemented carbide powders and methods including casting of liquid steel or liquid cast iron in powdery cemented carbide arranged in molds lead to the above-mentioned problems, it is a main purpose of the present invention to develop a method with which steel-cemented hard carbide alloys can be produced essentially free of binary boundary alloys of iron and tungsten with carbon, and in which the dispersed hard carbide phase is free from boundary area cleavage phenomena, melting or thermal cracking, and is firmly bonded to a steel matrix which in the substantially free of macro-porosity.

Det er også en hensikt med oppfinnelsen å fremstille en gjenstand hvori er dispergert et hardt karbidmateriale som er fast og vedheftende bundet i en metallmatrise ved hjelp av pulvermetallurgiske teknikker omfattende kompaktering og It is also a purpose of the invention to produce an object in which a hard carbide material is dispersed which is firmly and adhesively bound in a metal matrix by means of powder metallurgical techniques including compaction and

høy temperatur og høytrykksdiffusjonsbinding. high temperature and high pressure diffusion bonding.

Det er ytterligere en hensikt med oppfinnelsen å fremstille verktøy med hardkarbid slipe- eller kuttedeler innbakt og bundet til en konsolidert stålpulvermatrise eller gjenstand i.h.t. foreliggende oppfinnelse. Det er en ytterligere hensikt med oppfinnelsen å fremstille deler som i det vesentlige er ikke-maskinerbare og med tilstrekkelig støtmotstandsstyrke til å gjøre dem egnet som sikkerhetsplater og som deler for hengelåser. It is a further purpose of the invention to produce tools with hard carbide grinding or cutting parts baked in and bonded to a consolidated steel powder matrix or object in accordance with present invention. It is a further object of the invention to produce parts which are essentially non-machinable and with sufficient impact resistance strength to make them suitable as safety plates and as parts for padlocks.

Foreliggende fremgangsmåte innbefatter sammenblanding av sintrede, sementerte wolfram karbidpartikler eller primære umalte makrokrystallinske (d.v.s. større enn 0,03 mm) wolfram karbidkrystaller med en matriks av jern og grafittpul-vere eller stålpulvere med en etterfølgende kald isostatisk presning av- blandingen i en form til ønsket konfigurasjon med en etterfølgende sintring i fast tilstand ved en relativt lav temperatur, spesielt ved en temperatur under stålets smeltetemperatur, spesielt ved en temperatur i området 1030 - 1235°C, hvoretter det sintrede legeme presses isostatisk ved en temperatur vel under stålets smelteområdet for oppnåelse av en endelig fortetning. En diffusjonsbinding dannes mellom de harde karbidpartikler og det omgivende stålpulver som holder de sliteresistente harde karbidpartikler på plass. Fremgangsmåten er særpreget ved det som er angitt i krav 5's karakteriserende del. The present method includes the mixing of sintered, cemented tungsten carbide particles or primary unground macrocrystalline (i.e. larger than 0.03 mm) tungsten carbide crystals with a matrix of iron and graphite powders or steel powders with a subsequent cold isostatic pressing of the mixture in a shape to the desired configuration with a subsequent sintering in the solid state at a relatively low temperature, in particular at a temperature below the melting temperature of the steel, in particular at a temperature in the range 1030 - 1235°C, after which the sintered body is pressed isostatically at a temperature well below the melting range of the steel to obtain a final densification. 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. The method is characterized by what is stated in claim 5's characterizing part.

En kritisk faktor ved foreliggende oppfinnelse er høytrykks-fortetningen, både kald og varm for å unngå fremstillings-temperaturer som forårsaker flytning av stålbindefasen og således fremmer de tidligere nevnte uønskede reaksjoner mellom stålbindemidlet og den harde dispergerte fase.Teknikken forsterkes i så henseende ved anvendelse av en hard dispergert partikkel eller partikler med et lavt spesifikt overflateareal. Fremgangsmåten tilveiebringer en betydelig fordel med hensyn til fremstillingsmuligheter for stålkarbidslite-deler med relativt liten størrelse eller i form av tynne seksjoner eller med intrikat mønster, sammenlignet med fremgangsmåtene angitt i de tidligere nevnte US patenter i.h. t. hvilke smeltet stål eller smeltet støpejern helles i en form inneholdende partikler av sementert karbid. Ytterligere er både kjemisk kontroll av og sammensetnings-fleksibiliteten for matriselegeringen vesentlig bedre i forhold til smelte-metallstøpemetodene. Unngåelse av de høye fremstillingstempe-raturer som er nødvendig for å smelte og støpe stål eller støpejern gir bedre økonomi for formene, som kan anvendes på nytt og for matrisemetallene som ikke utsettes for støpe-tap og resirkuleringsomkostninger. Foreliggende fremgangsmåte er velegnet for fremstilling av deler som kan motså høye slipe/eller slitasjepåkjenninger såvel som støtpåvirkninger. Fremgangsmåten er ideelt tilpasset for fremstilling av slitemotstandsdyktige deler og kutteverktøy for utstyr innen jordbruk, vei-bygging og vedlikehold, knusning, finfordeling, utgravning etc. Da slitemotstandsstyrken for produktene fremstilt i.h.t. foreliggende fremgangsmåte er så høy at de praktisk talt ikke kan maskineres er de også ideelt egnet for anvendelse som sikkerhetsplater i verdiskap. Slitemotstandsstyrken i kombinasjon med støtstyrken for disse blandinger gjør dem også velegnet for anvendelse i hengelås. A critical factor in the present invention is the high pressure densification, both cold and hot in order to avoid production temperatures that cause the steel binder phase to flow and thus promote the previously mentioned undesirable reactions between the steel binder and the hard dispersed phase. The technique is enhanced in this respect by the use of a hard dispersed particle or particles with a low specific surface area. The method provides a significant advantage with regard to manufacturing possibilities for steel carbide slite parts of relatively small size or in the form of thin sections or with intricate patterns, compared to the methods indicated in the previously mentioned US patents i.h. t. in which molten steel or molten cast iron is poured into a mold containing particles of cemented carbide. Furthermore, both chemical control of and compositional flexibility for the matrix alloy is significantly better compared to the melt-metal casting methods. Avoidance of the high manufacturing temperatures necessary to melt and cast steel or cast iron provides better economy for the moulds, which can be reused and for the matrix metals which are not exposed to casting losses and recycling costs. The present method is suitable for the production of parts that can resist high grinding/wearing stresses as well as impact impacts. The process is ideally suited for the production of wear-resistant parts and cutting tools for equipment in agriculture, road construction and maintenance, crushing, fine distribution, excavation etc. As the wear resistance strength of the products manufactured in accordance with present method is so high that they practically cannot be machined, they are also ideally suited for use as security plates in safes. The abrasion resistance in combination with the impact strength of these compounds also makes them suitable for use in padlocks.

Foreliggende oppfinnelse vil fremgå av den etterfølgende beskrivelse under henvisning til de vedlagte tegninger hvori: Fig. 1 er et fotomikrografi ved 1500 x forstørrelse som viser en sementert karbidpartikkel med en kobolt-forankring innbakt i og bundet til en konsolidert stålpulvermatriks. Fig. 2 viser et gjennomskåret perspektiv av en sliteplate med sementerte karbiddeler innbakt i og bundet til en konsolidert stålpulvermatriks, og Fig. 3 er et tverrsnitt av et kutteverktøy med en sementert karbidknapp innbakt i og bundet til en konsolidert stålpulvermatrise. The present invention will be apparent from the following description with reference to the attached drawings in which: Fig. 1 is a photomicrograph at 1500 x magnification showing a cemented carbide particle with a cobalt anchor baked into and bound to a consolidated steel powder matrix. Fig. 2 shows a cross-sectional perspective of a wear plate with cemented carbide parts baked into and bonded to a consolidated steel powder matrix, and Fig. 3 is a cross-section of a cutting tool with a cemented carbide button baked into and bonded to a consolidated steel powder matrix.

Forlegert stålmatrisepulver eller en blanding av jernpulver og grafittpulver omfattende 20 - 70 vektprosent av den fer-dige blanding sammenblandes med 30-80 vektprosent harde karbidpartikler av W, Ti, Ta, Nb eller Zr, V, Hf, Mo, B, Pre-alloyed steel matrix powder or a mixture of iron powder and graphite powder comprising 20-70% by weight of the finished mixture is mixed with 30-80% by weight of hard carbide particles of W, Ti, Ta, Nb or Zr, V, Hf, Mo, B,

Si Cr eller blandinger av disse, enten i form av sintrete sementerte karbidpartikler eller som primære, usementerte, usintrerte, umalte karbidkrystaller. Ca. 3 % nafta eller annen flytende hydrokarbon tilsettes til pulverblandingen under sammenblandingen for å forhindre segresjon av de tyngre karbidpartikler under blanding og fylling i formen,spesielt når den dispergerte harde fase består av harde karbidpartikler som er grovere enn 250 pm. Si Cr or mixtures thereof, either in the form of sintered cemented carbide particles or as primary, uncemented, unsintered, unground carbide crystals. About. 3% naphtha or other liquid hydrocarbon is added to the powder mixture during mixing to prevent segregation of the heavier carbide particles during mixing and filling in the mold, especially when the dispersed hard phase consists of hard carbide particles coarser than 250 pm.

I det tilfellet den dispergerte fase av harde partikler er finere enn 250 um, kan det anvendes parafinvoks eller annet fast smøremiddel så som sinkstearat fordi mulighetene for partikkelsegresjon under blandingen da nedsettes. In the event that the dispersed phase of hard particles is finer than 250 µm, paraffin wax or other solid lubricant such as zinc stearate can be used because the possibilities for particle segregation during mixing are then reduced.

Deretter pakkes matrisepulveret inneholdende den dispergerte harde karbidfase i en preform støpeform fremstilt av poly-uretan eller annen elastomer plast. Stålpulveret med andre kjemiske sammensetninger (så som karbon, legering eller rust-frie stålpulvere) eller elementære pulvere så som jern, kop-per eller nikkel, kan også pakkes i den samme form med hoved-blandingen bestående av stålpulver-karbidblandingen, på et hvilket som helst sted tilstøtende og i kontakt med legeme inneholdende den harde, dispergerte karbidfase, eller rundt et slikt legeme eller omsluttende en dimensjonert, sintret sementert karbiddel. The matrix powder containing the dispersed hard carbide phase is then packed into a preform mold made of polyurethane or other elastomeric plastic. The steel powder with other chemical compositions (such as carbon, alloy or stainless steel powders) or elemental powders such as iron, copper or nickel can also be packed in the same form with the main mixture consisting of the steel powder-carbide mixture, on which anywhere adjacent and in contact with a body containing the hard, dispersed carbide phase, or around such a body or enclosing a dimensioned, sintered cemented carbide part.

Den pakkede form med et egnet passende deksel forsegles og innføres i en gummisekk eller ballong som deretter evakueres, forsegles og presses isostatisk, fortrinnsvis ved The packed form with a suitable suitable cover is sealed and introduced into a rubber bag or balloon which is then evacuated, sealed and pressed isostatically, preferably by

2 2 2 2

2;450 kp/cm , men ikke ved et trykk under 7 00 kp/cm . 2;450 kp/cm , but not at a pressure below 7 00 kp/cm .

Den kompakterte pulverpreform fjernes deretter fra støpe-formen og oppvarmes under vakuum eller i en beskyttende eller reduserende gassatmosfære, eksempelvis hydrogen, til en temperatur under smeltetemperaturen for stålmatrisen, fortrinnsvis i området 1030 - 1150°C i 20-90 min. The compacted powder preform is then removed from the mold and heated under vacuum or in a protective or reducing gas atmosphere, for example hydrogen, to a temperature below the melting temperature of the steel matrix, preferably in the range 1030 - 1150°C for 20-90 min.

En alternativ preformingsmetode består i å pakke den sammensatte blanding inneholdende fortrinnsvis en flytende hydrokarbon, eksempelvis nafta, fortrinnsvis 7 vektprosent metylcellulose som hhv. pressmøremiddel og bindemiddel i usintret tilstand, i en stål preform støpeform. Den ikke-sintrede preform lufttørres deretter ved romtemperatur i formen og fjernes deretter fra denne og plasseres i en gummisekk som evakueres og forsegles, og er så klar for kald isostatisk kompaktering som tidligere beskrevet. De kompakterte emner som er sintret i fast tilstand, bibeholder en viss porøsitet, men krympning under sintring overstiger ikke 1%. Det er imidlertid funnet at fortetning oppnås ved høytrykk isostatisk kompaktering etterfulgt av sintring som tidligere beskrevet er tilstrekkelig til å eliminere et eventuelt kommuniserende porenettverk og at de sintrede legemer derfor kan underkastes en avsluttende fortetning ved kjente vanr.e-isostatiske trykk-metoder (HIP). An alternative preforming method consists in packing the composite mixture containing preferably a liquid hydrocarbon, for example naphtha, preferably 7% by weight methylcellulose which respectively press lubricant and binder in an unsintered state, in a steel preform mould. The non-sintered preform is then air-dried at room temperature in the mold and then removed from it and placed in a rubber sack which is evacuated and sealed, and is then ready for cold isostatic compaction as previously described. The compacted blanks sintered in the solid state retain some porosity, but shrinkage during sintering does not exceed 1%. However, it has been found that densification is achieved by high-pressure isostatic compaction followed by sintering, as previously described, which is sufficient to eliminate any communicating pore network and that the sintered bodies can therefore be subjected to a final densification by known non-isostatic pressure (HIP) methods. .

Varm isostatisk trykning utføres i en inert atmosfære, fortrinnsvis ved 870 - 1260°C eller ved hvilken som helst temperatur under smeltetemperaturen for stålet i 20-90 min. på et trykk på minst 700 kp/cm 2 og mere foretrukket ved et trykk Hot isostatic pressing is carried out in an inert atmosphere, preferably at 870 - 1260°C or at any temperature below the melting temperature of the steel for 20-90 min. at a pressure of at least 700 kp/cm 2 and more preferably at a pressure

2 2

på ca. 1050 kp/cm i 60 min. Det er viktig at det dannes et legeringslag ved grenseflatene mellom de sementerte karbidpartikler og stålmatrikse<n.> Denne grenseflatelegerings- of approx. 1050 kp/cm for 60 min. It is important that an alloy layer is formed at the interface between the cemented carbide particles and steel matrix<n.> This interface alloy

binding som først dannes under sintringen og senere forsterkes under den varme isostatiske presning består av et tynt grenseareal, eksempelvis en 0,75 % karbon stålmatriks og dispergerte kobolt-sementerte—karbidpartikler i størrelses-område 3-4,8 mm. Tykkelsen av bindingslaget er typisk mindre enn 4 0 um og ikke større enn 50 um. Grenseflatebindings-legeringen består under disse betingelser hovedsakelig av bond that is first formed during sintering and later strengthened during the hot isostatic pressing consists of a thin boundary area, for example a 0.75% carbon steel matrix and dispersed cobalt cemented carbide particles in the size range 3-4.8 mm. The thickness of the bonding layer is typically less than 40 µm and not greater than 50 µm. Under these conditions, the interface bonding alloy mainly consists of

kobolt og jern. Bindingsdannelsen blir spesielt viktig når den harde dispergerte fase består av relativt grove partikler fordi disse kan trekkes ut hvis de ikke er sikkert forankret i matriselegeringen. cobalt and iron. The bond formation becomes particularly important when the hard dispersed phase consists of relatively coarse particles because these can be pulled out if they are not securely anchored in the matrix alloy.

Sementerte wolfram karbidpartikler som utgjør den dispergerte harde fase velges generelt innen siktområdet 8,0-0,15 mm, foretrukne områder er 1,63 - 0,84 mm 3,36-1,68 mm og 4,76-3,36mm. Spesielt valgte siktområder kan fremstilles ved kjente metoder så som knusing og sortering av sintrede, sementerte karbidverktøy-komponenter, og hvilke legeringer vanligvis består av kobolt eller nikkel-sementert wolfram karbid (WC) hovedbestanddel, enkelte ganger også inneholdende TiC, TaC eller NbC eller kombinasjoner av disse harde, karbider. Cemented tungsten carbide particles constituting the dispersed hard phase are generally selected within the sieve range of 8.0-0.15 mm, preferred ranges being 1.63-0.84 mm, 3.36-1.68 mm and 4.76-3.36 mm. Specially selected screening areas can be produced by known methods such as crushing and sorting of sintered, cemented carbide tool components, and which alloys usually consist of cobalt or nickel-cemented tungsten carbide (WC) as the main component, sometimes also containing TiC, TaC or NbC or combinations of these hard, carbides.

Et ytterligere nyttig trekk ved foreliggende fremgangsmåte A further useful feature of the present method

er å påføre et belegg av en legering eller et metall, fortrinnsvis Corson bronse eller nikkel, på overflaten av et dimensjonert, sintret sementert wolfram karbid innlegg av valgt form og størrelse eller et antall slike innlegg, som deretter innbakes i et stål- eller jerngrafitt matrisepulver i valgte posisjoner i preformen før den fylte form kompak-téres isostatisk. Corsonbronse-belegget anvendt kan være en av de to nominelle komposisjoner som vist i tabell I. is to apply a coating of an alloy or metal, preferably Corson bronze or nickel, to the surface of a dimensioned sintered cemented tungsten carbide insert of selected shape and size or a number of such inserts, which are then baked into a steel or iron graphite matrix powder in selected positions in the preform before the filled form is compacted isostatically. The Corsonbronze coating used can be one of the two nominal compositions shown in Table I.

Etter kald isostatisk kompaktering og under etterfølgende sintring og varm isostatisk presning av karbidstål-press-stykket vil belegget på det sementerte karbidlegeme autogent danne en diffusjonsbinding som forøker bindingsstyrken mædlom de dimensjonerte, sementerte karbidlegemer og holdes i matrisen. På denne måte kan et sementert karbidlegeme eller et antall slike med spesiell form og størrelse erstatte den harde karbidfase av pulverformig natur og derved danne et slitemotstandsdyktig legeme eller verktøy for kutting eller boring av metall eller sten. Det vil forstås at i relativt lave bearbeidingstemperaturer som anvendes ved foreliggende fremgangsmåte i de tilfeller hvor det anvendes en stålmatrise-pulverblanding som ikke binder vel til partiklene av den dispergerte harde karbidfase vil føre til utilstrekkelig bindingsstyrke ved matrise-karbidpartikkel grenseflaten. After cold isostatic compaction and during subsequent sintering and hot isostatic pressing of the carbide steel press piece, the coating on the cemented carbide body will autogenously form a diffusion bond that increases the bond strength between the dimensioned, cemented carbide bodies and is held in the matrix. In this way, a cemented carbide body or a number of such with a special shape and size can replace the hard carbide phase of a powdery nature and thereby form a wear-resistant body or tool for cutting or drilling metal or stone. It will be understood that in relatively low processing temperatures used in the present method in cases where a steel matrix-powder mixture is used which does not bind well to the particles of the dispersed hard carbide phase will lead to insufficient bond strength at the matrix-carbide particle interface.

I slike tilfeller når det eksempelvis er kjent at stål-legeringspulveret som anvendes er mindre sintrerbart ved den relativt lave "solid state" sintretemperatur foreskrevet i. h.t. oppfinnelsen, er det funnet fordelaktig å forbelegge de harde karbidpartikler med eksempelvis nikkel eller kobber, ved kjente prosesser så som ikke-galvanisk metallbelegning eller vakuumdampfasebelegning. Således ble lagt nikkelbelegg på den dispergerte harde karbidfraksjon, før blanding, er funnet å forbedre bindingsstyrken til karbidpartiklene. En slik forbelegning av de harde karbidpartikler vil også være fordelaktig når det anvendes rustfritt stålpulver. In such cases, when it is known, for example, that the steel alloy powder used is less sinterable at the relatively low "solid state" sintering temperature prescribed in invention, it has been found advantageous to pre-coat the hard carbide particles with, for example, nickel or copper, by known processes such as non-galvanic metal coating or vacuum vapor phase coating. Thus, nickel coating was placed on the dispersed hard carbide fraction, before mixing, it has been found to improve the bond strength of the carbide particles. Such a pre-coating of the hard carbide particles will also be advantageous when stainless steel powder is used.

Et ytterligere nyttig trekk ved den beskrevne metode er inn-arbeidelse av en dispergert hard karbidfase i det kompakterte stål- eller jern-grafittpulveremne, hvilken fase består av umalt makrokrystallinske karbidkrystaller i siktsfraksjonen mellom 0,25 mm og 0,03 mm og i de foretrukne siktområder, nemlig 0,25 - 0,15 mm, 0,18 - 0,07 mm eller 0,09. - A further useful feature of the described method is the incorporation of a dispersed hard carbide phase in the compacted steel or iron-graphite powder blank, which phase consists of unground macrocrystalline carbide crystals in the sieve fraction between 0.25 mm and 0.03 mm and in the preferred sight ranges, namely 0.25 - 0.15 mm, 0.18 - 0.07 mm or 0.09. -

0,04 mm, istedenfor og til erstatning for partiklene av cementert karbid. Fremgangsmåten i.h.t. oppfinnelsen for sammensetning av og forming av makrostrukturerte sementerte karbidblandinger er den som er tidligere beskrevet. 0.04 mm, instead of and to replace the particles of cemented carbide. The procedure in accordance with the invention for the composition and shaping of macrostructured cemented carbide mixtures is the one previously described.

Den anvendte relativt lave bearbeidingstemperatur fører til en makrostruktur som i det vesentlige er frie for sprø dobbelkarbider av jern og wolfram (etafase) samt fri for porøsitet. The relatively low processing temperature used leads to a macrostructure that is essentially free of brittle double carbides of iron and tungsten (eta phase) and free of porosity.

Tendensen for væskefasesintrede, mikrostrukturerte, sementerte wolfram karbidlegeringer hvori det eksempelvis anvendes et stålbindemiddel istedenfor det vanlige kobolt-bindemiddel, er det velkjent at sprø eta-typefaser utvikles. Det er antatt at når man unngår væskéfasesintring og følgelig også den karbonoverføring som fremmes av væskefasesintring, såvel som det spesielt lave spesifikke overflateareal av umalte,makrokrystallinske karbidpartikler som utgjør den dispergerte harde fase er nødvendige for dannelse av tofase-stål-karbidmakrostrukturen som erholdes ved foreliggende fremgangsmåte. Det bør forstås at den heri omtalte væskefasesintring betyr sintring ved en temperatur hvor stålbindemidlet i det minste er delvis flytende. Forbudet mot væskefasesintring i.h.t. foreliggende oppfinnelse gjelder derfor ikke for eventuelle lavtsmeltende metaller eller legeringer (eksempelvis kobber eller Corsonbronse) som kan være tilsatt som pulver eller belagt for å fremme bindingen eller for-tetningen og som med hensikt blir flytende under sitringen eller under den varme isostatiske pressing. The tendency for liquid-phase sintered, microstructured, cemented tungsten carbide alloys in which, for example, a steel binder is used instead of the usual cobalt binder, is well known to develop brittle eta-type phases. It is believed that when liquid phase sintering is avoided and consequently also the carbon transfer promoted by liquid phase sintering, as well as the particularly low specific surface area of unground, macrocrystalline carbide particles that make up the dispersed hard phase are necessary for the formation of the two-phase steel carbide macrostructure obtained by the present approach. It should be understood that the liquid phase sintering referred to here means sintering at a temperature where the steel binder is at least partially liquid. The ban on liquid phase sintering in accordance with the present invention therefore does not apply to any low-melting metals or alloys (for example copper or Corson bronze) which may be added as powder or coated to promote bonding or densification and which intentionally become liquid during the shaking or during the hot isostatic pressing.

Anvendelse av umalte, makrokrystallinske harde karbidkrystaller som en dispergert hard fase, utgjør en foretrukket ut-førelsesform av foreliggende fremgangsmåte som en effektiv måte å bibeholde en hard fase som utviser en lav spesifikk overflate. Det vil imidlertid forstås at i det vesentlige bindemiddeIsfrie, harde aggregater av finere eller malte harde karbidkrystaller kan også anvendes. The use of unground, macrocrystalline hard carbide crystals as a dispersed hard phase constitutes a preferred embodiment of the present method as an effective way of maintaining a hard phase exhibiting a low specific surface area. However, it will be understood that essentially binder-free, hard aggregates of finer or ground hard carbide crystals can also be used.

Et viktig trekk ved de nevnte makrostrukturerte legemer er unngåelse av kulemalning eller av størrelsesreduksjon av matrisekarbidpulverblandingene eller hver av disse to mate-rialer separat før den kalde isostatiske kompaktering, sintring og HIP. Den kjente praksis som er generelt akseptert som nødvendig for kommersielle, sementerte karbidstrukturer, fører til en forsterket reaksjon mellom karbider og jerri-baserte matrisepulvere med derav følgende dannelse av sprø dobbeltkarbider• Ved at man unngår at pulveret males, nedsettes også omkostningene. An important feature of the aforementioned macrostructured bodies is the avoidance of ball milling or size reduction of the matrix carbide powder mixtures or each of these two materials separately before the cold isostatic compaction, sintering and HIP. The known practice, which is generally accepted as necessary for commercial, cemented carbide structures, leads to an enhanced reaction between carbides and jerri-based matrix powders with the consequent formation of brittle double carbides• By avoiding the powder being ground, costs are also reduced.

Ved foreliggende fremgangsmåte kan man anvende hvilke som helst av de mikrokrystallinske_karbider, enten i kombinasjon eller som faste oppløsninger av disse, spesielt WC, TiC, In the present method, any of the microcrystalline carbides can be used, either in combination or as solid solutions of these, especially WC, TiC,

TaC eller NbC som alle utviser lav spesifikk overflate og kantede blokkformer som er typiske for disse grovkrystallin-ske mono- og binære karbider. Det er kjent at primære makrokrystallinske karbidmaterialer kan finmales sammen med kobolt eller nikkel til å gi sementerte karbidmikrostrukturer ved væskefasesintring i temperaturområdet 1315 - 1538°C TaC or NbC, all of which exhibit low specific surface area and angular block shapes that are typical of these coarse-crystalline mono- and binary carbides. It is known that primary macrocrystalline carbide materials can be finely ground together with cobalt or nickel to give cemented carbide microstructures by liquid phase sintering in the temperature range 1315 - 1538°C

i hvilke den resulterende dispergerte harde karbidfase typisk ligger innenfor størrelsesområdet 1-10 um. I motsetning til dette erholdes i.h.t. foreliggende fremgangsmåte dispergerte, enkle makrokrystallinske karbidkorn i et størrelses-område som ligger innenfor de grove ekstremer på 2 50 ^im - in which the resulting dispersed hard carbide phase is typically within the size range of 1-10 µm. In contrast to this, it is obtained in accordance with present method dispersed, simple macrocrystalline carbide grains in a size range that lies within the coarse extremes of 2 50 µm -

40 um. 40 µm.

Oppfinnelsen skal ytterligere forklares ved de etterfølgende eksempler: The invention shall be further explained by the following examples:

EKSEMPLER EXAMPLES

Slitemotstandsdyktige skjæreegger ble fremstilt for rot-erende sukkerrør knusemaskiner. En jevn blanding bestående av ca. 55 vekt-% 3,2-4,8 mm kobolt sementerte wolfram kar-bidgranuler, ca. 44,67 vekt-% 0,15 mm sikt atomisert jernpulver og 0,33 vekt-% <^0,04 mm sikt grafittpulver ble fremstilt. Under blandingen ble 5 vekt-% nafta tilsatt for å minimalisere segresjon av de tyngre, sementerte karbidpartikler. Den fuktige blanding ble manuelt kompaktert i hulrommet til en elastomer polyuretanform av ønsket form og dimensjonert for å ta hensyn til den kalde isostatiske pulverkompaktering pluss 1% sintringskrymping. Etter kald isostatisk kompaktering ved 2.450 kp/cm 2 ble preformen fjernet fra formen og vakuumsintret ved . 1093°C i 60 min., hvoretter det sintrede legeme ble isostatisk presset ved 1232°C i 60 min. ved et Abrasion-resistant cutting edges were produced for rotary sugar cane crushers. A smooth mixture consisting of approx. 55% by weight 3.2-4.8 mm cobalt cemented tungsten carbide granules, approx. 44.67 wt.% 0.15 mm sieve atomized iron powder and 0.33 wt.% <^0.04 mm sieve graphite powder were prepared. During mixing, 5% by weight of naphtha was added to minimize segregation of the heavier, cemented carbide particles. The moist mixture was manually compacted into the cavity of an elastomeric polyurethane mold of the desired shape and dimensioned to account for the cold isostatic powder compaction plus 1% sintering shrinkage. After cold isostatic compaction at 2,450 kp/cm 2 , the preform was removed from the mold and vacuum sintered at . 1093°C for 60 min., after which the sintered body was isostatically pressed at 1232°C for 60 min. by a

2 2

trykk på 1.050 kp/cm under helium. pressure of 1,050 kp/cm under helium.

Metallografisk undersøkelse viste en matriksstruktur i det vesentlige bestående av pearlitt og litt ferritt som er typisk for konvensjonelt langsom avkjølt 0,75% karbonstål med lav porøsitet. De sementerte karbidmatriks-grenseflater var fylt med bånd med en bredde på ca. 5 um av en legering som er antatt å bestå av hovedsakelig jern og kobolt. De sementerte karbidpartikler synes å være upåvirket av termisk nedbrytning, og det forelå ikke antydning av oppløsning, smelting eller spalting av den dispergerte karbidfase ved eller nær de indre grenseflater. Disse grenser var skarpe bortsett fra den nevnte jern-koboltlegering diffusjonssone. Ingen potensielle skadelige konsentrasjoner av etafase ble observert. Prøvestykker ble manuelt bøyd over en spindel ved hamring ved romtemperatur og funnet å utvise en høy støtmot-standssjyrke og var i det vesentlige fri fra sprøhetssprekker. Metallographic examination showed a matrix structure consisting essentially of pearlite and some ferrite which is typical of conventional slow cooled 0.75% carbon steel with low porosity. The cemented carbide matrix interfaces were filled with bands with a width of approx. 5 um of an alloy believed to consist mainly of iron and cobalt. The cemented carbide particles appear to be unaffected by thermal degradation, and there was no indication of dissolution, melting or splitting of the dispersed carbide phase at or near the internal interfaces. These boundaries were sharp except for the aforementioned iron-cobalt alloy diffusion zone. No potentially harmful concentrations of etaphase were observed. Specimens were manually bent over a mandrel by hammering at room temperature and found to exhibit high impact strength and were substantially free of brittleness cracks.

Fig. 1 er et mikrofotografi av et typisk areale av sammensetninger fremstilt i.h.t. eksempel 1, bortsett fra at sintringen ble utført ved 1150°C. En koboltsementert wolfram-granul 40 er vist metallurgisk bundet til rent karbonstål som i det vesentlige utviser perlittstruktur 50 ved en diffusjonssone 45 inneholdende jern og kobolt. Diffusjonssonen 45 er ca. 3 um tykk. Fig. 1 is a photomicrograph of a typical area of compositions prepared in accordance with example 1, except that the sintering was carried out at 1150°C. A cobalt-cemented tungsten granule 40 is shown metallurgically bonded to pure carbon steel which essentially exhibits pearlite structure 50 at a diffusion zone 45 containing iron and cobalt. The diffusion zone 45 is approx. 3 µm thick.

Eksempel 2 Example 2

En 50 mm x 50 mm x 9,5 mm tykk slitesterk plate ble fremstilt bestående av 60 vekt-% umalt 0,25 - 0,15 mm sikt makrokrystallinsk WC sementert ved 40 vekt-% 0,75% karbonstål inneholdende 2 vekt-% Cu. En jevn tørrblandet blanding av 0,25 - 0,15 mm sikt makrokrystallinske WC-krystaller, ^0,04 mm sikt grafittpulver, <C 0,15 mm sikt jernpulver og <0,04 mm sikt kopperpulver ble tørrblandet, umalt, til en jevn blanding og deretter fuktet-med en blanding av flytende nafta og metylcellulose til hhv. 7 vekt-% og 0,5 vekt-% av den tørre blanding og deretter pakket i en stål preform til en fast, (green) plateform med dimensjonene ca. 102% A 50 mm x 50 mm x 9.5 mm thick wear-resistant plate was prepared consisting of 60 wt% unground 0.25 - 0.15 mm sieve macrocrystalline WC cemented at 40 wt% 0.75% carbon steel containing 2 wt% Cu. A uniform dry-blended mixture of 0.25 - 0.15 mm sieve macrocrystalline WC crystals, ^0.04 mm sieve graphite powder, <C 0.15 mm sieve iron powder and <0.04 mm sieve copper powder was dry-blended, unground, into a uniform mixture and then moistened with a mixture of liquid naphtha and methyl cellulose to resp. 7% by weight and 0.5% by weight of the dry mixture and then packed in a steel preform into a solid, (green) plate form with the dimensions approx. 102%

av den ønskede sluttdimensjon. of the desired final dimension.

Etter lufttørking i formen ved romtemperatur ble emnet fjernet fra formen innført i en gummipose og ytterligere bearbeidet ved kald isostatisk kompaktering, sintret og HIP som beskrevet i eksempel 1. Metallografisk undersøkelse viste en makrostruktur av makrokrystallinsk WC jevn dispergert i stålmatriksen. Et 5 um tykt bindende lag av ukjent sammensetning ble observert ved WC-stålgrenseflåtene. Disse grenseflater var frie for binære karbidfaser og sprekker. After air drying in the mold at room temperature, the blank was removed from the mold, placed in a rubber bag and further processed by cold isostatic compaction, sintered and HIP as described in example 1. Metallographic examination showed a macrostructure of macrocrystalline WC evenly dispersed in the steel matrix. A 5 µm thick bonding layer of unknown composition was observed at the WC steel boundary rafts. These interfaces were free of binary carbide phases and cracks.

Eksempel 3 Example 3

Et sammensatt slitemotstandsdyktig legeme av stål i form av A composite wear-resistant steel body in the form of

en 38 mm kube omhyllende en dimensjonert plate av sintret, sementert 5 vekt-%ig kobolt-wolfram karbid ble fremstilt og med hensikt ble den dimensjonerte plate av sintret, cementert karbid i det "green" pulver før isokompaktering slik at dens ytre overflate var i flukt med den ytre overflate av stål-kuben. En tørr umalt blanding bestående av 97,25 vekt-%<[o, 15 mm sikt atomisert jernpulver, 2 vekt-% <^0,04 mm sikt Cu pulve: og 0,75 vekt-% grafitt ble fremstilt og deretter blandet med nafta og metylcellulose til en lengde på hhv. 5 vekt-% og 0,3 vekt-% av den tørre blanding. Dette ble deretter pakket i en elastomer form hvoretter en 25,4 x 25,4 x 6,35 mm tykk plate av sintret, sementert karbid ble presset ned i formen av jernpulverblandingen, slik at de ytre overflater var kongruente. a 38 mm cube enclosing a dimensioned plate of sintered cemented 5 wt% cobalt-tungsten carbide was prepared and intentionally the dimensioned plate of sintered cemented carbide was in the "green" powder before isocompaction so that its outer surface was in flush with the outer surface of the steel cube. A dry unground mixture consisting of 97.25 wt.% <[o, 15 mm sieve atomized iron powder, 2 wt.% <^0.04 mm sieve Cu powder: and 0.75 wt.% graphite was prepared and then mixed with naphtha and methyl cellulose to a length of respectively 5% by weight and 0.3% by weight of the dry mixture. This was then packed into an elastomeric mold after which a 25.4 x 25.4 x 6.35 mm thick plate of sintered cemented carbide was pressed into the mold of the iron powder mixture so that the outer surfaces were congruent.

Etter forsegling av formen ble den innført i en gummisekk, evakuert, forseglet og deretter isostatisk kompaktert, fjernet fra formen, sintret og varmkompaktert isostatisk, slik som angitt i eksempel 1. Metallografisk eksaminasjon utviste at den plasserte, sintrede karbidplate var bundet ved u hjelp av en 5 pm grensebindingsfase til den omgivende stålmatrise på dens tre sider, slik at hele strukturen virket solid og fri for sprekker. After sealing the mold, it was placed in a rubber bag, evacuated, sealed and then isostatically compacted, removed from the mold, sintered and hot-compacted isostatically, as indicated in Example 1. Metallographic examination showed that the placed sintered carbide plate was bonded by means of a 5 pm boundary bonding phase to the surrounding steel matrix on its three sides, so that the entire structure appeared solid and free of cracks.

Fig. 2 viser en sliteplate 3 0 fremstilt som beskrevet i dette eksempel, bortsett fra at tre istedet for ett sementert kar-bidinnlegg 30 ble innbakt i platen 20, slik at en overflate 45 av hver av innleggene 30 i det vesentlige er i flukt med arbeidsplaten 40 av verktøyet 20. Det vil bemerkes at grense-flatebindingen 35 i det vesentlige er jevn og kontinuerlig og danner en seig og vedheftende binding imellom den sementerte karbid og den konsoliderte karbonstål og koppermatrise' 45. Fig. 2 shows a wear plate 30 produced as described in this example, except that instead of one cemented carbide insert 30, three were baked into the plate 20, so that a surface 45 of each of the inserts 30 is essentially flush with the work plate 40 of the tool 20. It will be noted that the interface bond 35 is substantially smooth and continuous and forms a tough and adhesive bond between the cemented carbide and the consolidated carbon steel and copper matrix' 45.

For visse bruksanvendelser, avhengig av en korrosiv natur For certain utility applications, depending on a corrosive nature

av omgivelsen hvori sliteplaten skal anvendes, kan det istedet anvendes rustfritt stål eller stållegeringspulvere istedet for jern, karbon og kopperpulverne som ble anvendt i dette eksempel. of the environment in which the wear plate is to be used, stainless steel or steel alloy powders can be used instead of the iron, carbon and copper powders that were used in this example.

Fig. 3 viser et tverrsnitt av en annen utførelsesform av et verktøy i.h.t. oppfinnelsen. Dette verktøy 1 kan fremstilles på i det vesentlige samme måte som beskrevet i eksempel 3 bortsett fra at det sementerte karbid —innlegg 5 har sin arbeidsende 2 utstikkende fra og forbi stållegemet 10 av verktøyet 1. Som det fremgår av figuren er innlegget 5 forankret til stållegemet 10 ved en diffusjonssone 15 som er dannet ved interdiffusjon av kobolt fra innlegget 5 og jern fra stållegemet 10 under høy temperatur og høytrykk-sintrings-operasjonene. Fig. 3 shows a cross-section of another embodiment of a tool in accordance with the invention. This tool 1 can be produced in essentially the same way as described in example 3 except that the cemented carbide insert 5 has its working end 2 protruding from and past the steel body 10 of the tool 1. As can be seen from the figure, the insert 5 is anchored to the steel body 10 by a diffusion zone 15 which is formed by interdiffusion of cobalt from the insert 5 and iron from the steel body 10 during the high temperature and high pressure sintering operations.

Claims (8)

1. Komposittmateriale omfattende 30 - 80 vektsé av et karbidmateriale, så som wolframkarbid, titankarbid, tantal-karbid, niobkarbid, zirkoniumkarbid, vanadiumkarbid, hafniumkarbid, kromkarbid, borkarbid, silisiumkarbid eller blanding derav, samt deres faste oppløsninger og sementerte blandinger, og 20 - 70 vektsé av et matriksmateriale omfattende stål, stål og jern, stål og kobber, samt stål og nikkel, idet karbidmaterialet er innbakt og bundet til matriksen, karakterisert ved at korn-størrelsen for karbidmaterialet er 0,04 - 0,08 mm, og at grenseflaten mellom karbidmaterialet og matriksen ikke er tykkere enn 50 jam, fortrinnsvis 0-40 jum og i det vesentlige er fritt for eta-karbider, og at karbidmaterialet eventuelt er forsynt med et metallbelegg, som danner en sterk og vedheftende binding mellom karbidmaterialet og matriksen, idet karbidmaterialet og matriksmaterialet er jevnt sammenblandet uten vesentlig kornstørrelsesreduksjon og hvor grenseflaten er dannet ved sintring av den homo-gene blanding ved en temperatur under den ved hvilken stålet i det minste er delvis flytende.1. Composite material comprising 30 - 80% by weight of a carbide material, such as tungsten carbide, titanium carbide, tantalum carbide, niobium carbide, zirconium carbide, vanadium carbide, hafnium carbide, chromium carbide, boron carbide, silicon carbide or a mixture thereof, as well as their solid solutions and cemented mixtures, and 20 - 70 weight of a matrix material comprising steel, steel and iron, steel and copper, as well as steel and nickel, the carbide material being baked in and bonded to the matrix, characterized in that the grain size of the carbide material is 0.04 - 0.08 mm, and that the interface between the carbide material and the matrix is not thicker than 50 µm, preferably 0-40 µm and is essentially free of eta carbides, and that the carbide material is optionally provided with a metal coating, which forms a strong and adhesive bond between the carbide material and the matrix, in that the carbide material and the matrix material are evenly mixed without significant grain size reduction and where the interface is formed by sintering the homo -gene mixture at a temperature below that at which the steel is at least partially liquid. 2. Komposittmateriale ifølge krav 1, hvori karbidmaterialet er en sementert blanding med kobolt som bindemiddel og karakterisert ved at grenseflaten om-fatter jern og kobolt, og har en tykkelse på 0 - 40 um.2. Composite material according to claim 1, in which the carbide material is a cemented mixture with cobalt as binder and characterized in that the interface comprises iron and cobalt, and has a thickness of 0 - 40 µm. 3. Komposittmateriale ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at karbidmaterialet innbefatter wolframkarbid.3. Composite material according to claim 1 or 2, characterized in that the carbide material includes tungsten carbide. 4. Komposittmateriale ifølge krav 1 karakterisert ved at stålet er legert stål eller rustfrittstål.4. Composite material according to claim 1, characterized in that the steel is alloy steel or stainless steel. 5. Fremgangsmåte ved fremstilling av et komposittmateriale ifølge kravene 1-4, ved å blande ståldannede pulver og harde karbidpartikler til å gi en homogen blanding som kald-presses til å gi en kompaktert preform som deretter sintres ved høyt trykk og forhøyet temperatur, karakterisert ved at det anvendes karbidpartikler med en partikkelstørrelse i området 0,04 - 0,08 mm og at sintrings-behandlingen skjer ved en temperatur under den ved hvilken stålet i det minste er delvis flytende.5. Process for the production of a composite material according to claims 1-4, by mixing steel-formed powders and hard carbide particles to give a homogeneous mixture which is cold-pressed to give a compacted preform which is then sintered at high pressure and elevated temperature, characterized by that carbide particles with a particle size in the range of 0.04 - 0.08 mm are used and that the sintering treatment takes place at a temperature below that at which the steel is at least partially liquid. 6. Fremgangsmåte ifølge krav 5, karakterisert ved at de harde karbidpartikler forbelegges med et metallbelegg før blandingen med de ståldannede pulvere.6. Method according to claim 5, characterized in that the hard carbide particles are pre-coated with a metal coating before the mixture with the steel-formed powders. 7. Fremgangsmåte ifølge krav 5 eller 6, karakterisert ved at fortetning av den kompakterte preform via diffusjonsbinding skjer ved en sintring av den kompakterte preform ved en temperatur under 1375°C og under smeltetemperatur for stålet, for å minimalisere forbindende porøsitet i preformen, og deretter presse preformen isostatisk ved et trykk over 700 kg/crn^ ved en temperatur i området mellom 870°C og stålets smeltetemperatur.7. Method according to claim 5 or 6, characterized in that densification of the compacted preform via diffusion bonding takes place by sintering the compacted preform at a temperature below 1375°C and below the melting temperature of the steel, in order to minimize connecting porosity in the preform, and then press the preform isostatically at a pressure above 700 kg/crn^ at a temperature in the range between 870°C and the melting temperature of the steel. 8. Anvendelse av komposittmaterialet ifølge kravene 1-4 i slitemotstandsdyktige verktøy.8. Use of the composite material according to claims 1-4 in wear-resistant tools.
NO812781A 1980-08-18 1981-08-17 CARBID MATERIALS AND PROCEDURES FOR THE MANUFACTURE AND USE OF THIS. NO159773C (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US17880580A 1980-08-18 1980-08-18
US25545381A 1981-04-20 1981-04-20

Publications (3)

Publication Number Publication Date
NO812781L NO812781L (en) 1982-02-19
NO159773B true NO159773B (en) 1988-10-31
NO159773C NO159773C (en) 1989-02-08

Family

ID=26874678

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO812781A NO159773C (en) 1980-08-18 1981-08-17 CARBID MATERIALS AND PROCEDURES FOR THE MANUFACTURE AND USE OF THIS.

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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

Also Published As

Publication number Publication date
AU7368081A (en) 1982-02-25
KR830006460A (en) 1983-09-24
FI72753C (en) 1987-07-10
FI72753B (en) 1987-03-31
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
US5543235A (en) Multiple grade cemented carbide articles and a method of making the same
US5482670A (en) Cemented carbide
US5778301A (en) Cemented carbide
US7678327B2 (en) Cemented carbide tools for mining and construction applications and method of making same
CN109070216B (en) Carbide with toughness-enhancing structure
EP1925383B1 (en) Method of making a sintered body, a powder mixture and a sintered body
CN103189155B (en) Method for preparing sintered combined body
JP2003507578A (en) Low thermal conductive hard metal
NO159773B (en) CARBID MATERIALS AND PROCEDURES FOR THE MANUFACTURE AND USE OF THIS.
US11958115B2 (en) Grade powders and sintered cemented carbide compositions
JPH0941006A (en) Layered composite carbide article and production
US4973356A (en) Method of making a hard material with properties between cemented carbide and high speed steel and the resulting material
DK162881B (en) PROCEDURE FOR MANUFACTURING A TIGHT, Wear-Resistant Formula
WO1986001196A1 (en) Novel composite ceramics with improved toughness
KR102103376B1 (en) Cemented carbide and its manufacturing method
JPS62197264A (en) Production of wear resistant layer
Peter et al. Manufacturing, composition, properties and application of sintered hard metals
JPH0133542B2 (en)
KR101935386B1 (en) Method for preventing preform of reinforcements for pressure-impregnation from floating and mold for preventing floating
US4661155A (en) Molded, boron carbide-containing, sintered articles and manufacturing method
EP0518840A1 (en) Method of making sintered carbonitride alloys