SE503520C2 - Skär av pressad och sintrad titan-baserad karbonitridlegering samt sätt för dess framställning - Google Patents

Description

15 20 É5 30 35 503 520 2 malt än för hárdmetall, utgàr fràn finkornigare ràvaror och/eller har mindre benägenhet för korntillväxt. Finkornigt pulver är svårare att pressa till presskroppar än mindre hárdmalt pulver pga bl a större àterfjädring.

Titanbaserade karbonitridlegeringar innehåller också ofta, avsiktligt eller oavsiktligt, en upp till nâgra 100/um bred ytzon med annan sammansättning än materialet i övrigt.

Hárdämnen som karbider, nitrider och/eller karbonitrider av titan har betydligt större längdutvidgningskoefficient än volframkarbid. Eftersom mängderna av såväl hàrdämnen som bindefas är ungefär desamma får titankarbonitridlegeringar betydligt större längdutvidgningskoefficient än vanlig hård- metall. Detta medför att en presskropp av titankarbonitrid- legeringar som upphettas upp mot sintringstemperaturen expanderar till följd av temperaturökning mer relativt sett än en hàrdmetallkropp i samma tillstànd.

Av ovanstående, men även andra samverkande faktorer, inses att det är betydligt svårare att framställa defektfria täta kroppar av karbonitridlegeringar än av hårdmetall bl a pga att sprickor eller andra svagheter fràn pressningen har betydligt större tendens att öppna sig under uppkörning till sintringstemperaturen. Detta gäller särskilt för komplice- rade geometriska former med plötsliga "trappsteg" beträf- fande relativa tjockleksskillnader. Eftersom karbonitrid- legeringar dessutom är spröda till sin natur, kan man för- vänta sig förödande inverkan på seghetsbeteendet för sintra- de skär av karbonitridlegeringar, om de har defekter av ovan diskuterat slag i närheten av en arbetande egg.

Det har nu överraskande visat sig att skär av titanbaserade karbonitrider som givits defekter vanligen i form av spric- kor enligt ovan genom ojämn pulverfyllning och/eller press- ning, se fig 1, har betydligt bättre prestandanivà än mot- svarande skär utan defekter, se fig 2. Detta resultat är givetvis tvärtemot vad som är förväntat. Det har vid metal- 10 15 20 25 30 35 3 5Û3 520 lografisk undersökning av en uppslipning vinkelrät mot sprickorna visat sig att dessa delvis "läkt" under sint- ringen, se fig 3 och 4, dvs rundats av och nu har en "inner- yta" bestående av huvudsakligen bindefas. "Vassa", ej delvis läkta sprickor, är givetvis betydligt farligare för seghets- beteendet.

Vid provning av sålunda erhållet material erhölls de effek- ter som beskrivits tidigare, dvs bättre eggseghetsbeteende hos material med defekter i form av ytreliefer och sprickor än hos "felfritt" material. Materialet enligt uppfinningen "bäddar" alltså bättre för sig genom att dels spänningar lösts ut och dels att den arbetande eggen genom den högre kompakteringsgraden vid pressningen givits bättre egenskaper i sintrat tillstånd i form av bibehållen skärpa och mindre tendens till urflisningar. En degenererad egg leder för fallet titankarbonitridlegeringar oftast till snabba och stora brott.

Genom att sprickorna åtminstone delvis läkt ut har deras negativa inverkan till stor del mildrats och reducerats till ytdefekter av mera kosmetisk natur, men borde egentligen fortvarande verka kraftigt försprödande, dvs man kan bara delvis förklara varför de inte har alltför försvagande inverkan, men framför allt inte varför dessa eggar fungerar bättre än de utan defekter av detta slag.

Det har vidare visat sig att skär som uppvisar sprickor och ytreliefer enligt tidigare beskrivning har ojämnt kompakte- rade eggar från pressningen. Enligt etablerat kunnande inom hårdmetallområdet har man alltid eftersträvat jämn pulver- fyllning och jämn kompaktering till samma relativa densitet i hela den pressade kroppen - så långt detta nu varit möjligt - för att erhålla defektfria eggar utan seghetsned- sättande försvagningar. Tvärtemot denna etablerade strävan har det nu visat sig att ojämnt kompakterade eggar uppvisar ett bättre beteende. Ojämnheten får givetvis inte vara för- delad hur som helstr Det gäller att åstadkomma en högre 10 15 20 15 30 35 503 520 4 kompakteringsgrad längst ut i själva den arbetande eggen.

Dessa ojämnheter leder så småningom till spänningar i materialet då det börjar expandera olikformigt då tempera- turen höjs och spänningarna utlöses ofta med uppkomst av sprickor som följd under uppkörning till sintringstempera- turen, som för de titanbaserade karbonitridlegeringar, som omfattas av denna uppfinning, ligger i temperaturintervallet 1350-1500OC. Dessa “uppkörningssprickor" jämnas av och rundas till, dvs delvis läks ut, under sintringsperioden, dvs då smälta finns närvarande. Detta kan senare avläsas genom uppslipningar av den typ som diskuterats ovan i fig 3 och 4.

Enligt uppfinningen föreligger nu alltså ett skär företrä- desvis för spànavskiljande bearbetning som vid pressningen givits ojämn kompaktering så att de arbetande eggarna haft en högre densitet efter pressningen men ej efter sintringen än omgivande material. Som en följd härav har skären vanligen erhållit sprickor och ytreliefer. Skären är av ett material bestående av minst 50 vol-% hårda, företrädesvis kubiska, faser av en eller flera karbider, nitrider, oxider eller blandningar därav av metaller från grupp IVB, VB eller VIB i det periodiska systemet eller blandningar därav samt en bindefas bestående av Co, Ni och/eller Fe. Nämnda sprickor är ca 2 - 10/um, företrädesvis ca 5/um breda och upp till 500/um, företrädesvis 50 - 400/um djupa. De ligger som ett band av mindre sprickor > lmm långa eller som en längre sammanhängande spricka. Sprickorna förekommer på spånsidan företrädesvis i anlutning till den arbetande eggen men kan också gå runt hela plattan. Sprickor kan även före- komma på släppningssidan. De föreligger ofta symmetriskt m.a.p. skäret. Sprickväggen täcks av ett 1-5/um tjockt skikt av bindefas och strukturen närmast sprickan är anrikad på bindefas.

Uppfinningen är speciellt tillämpbar för komplicerade vänd- skär med insintrade spånbrytare. Exempel pâ en sådan “genom- skärningsgeometri“ visas i fig 5. Då spánbrytare förekommer 10 15 20 ?5 30 35 5 503 52.0 är sprickorna företrädesvis belägna i botten av spånbrytar- diket.

Givetvis kan skär enligt uppfinningen beläggas med ett eller flera hårda skikt av TiC, TiN, TiCN, Al2O3, mm med i och för sig känd teknik.

Uppfinningen avser också ett sätt att framställa skär med pulvermetallurgiska metoder, pressning och sintring, före- trädesvis för spànavskiljande bearbetning av ett material bestående av minst 50 vol-% hårda, företrädesvis kubiska, faser av en eller flera karbider, nitrider, oxider eller blandningar därav av metaller från grupp IVB, VB eller VIB i det periodiska systemet eller blandningar därav samt en bindefas bestående av Co, Ni och/eller Fe varvid pulvret vid pressningen ges ojämn kompaktering så att presskroppen har en högre relativ densitet i de områden som kommer att utgöra de arbetande eggarna i det färdigsintrade skäret än omgivan- de material.

Exempel 1 En sintrad karbonitridlegering med följande sammansättning (i vikts-%): Co 10.8, Ni 5.4, WC 15.9, TiC 28.8, TiN 19.6, TaC 6.3, VC 3.9, Mo2C 9.3 har använts för att framställa vändskär enligt uppfinningen. (Sammansättningen är för enkelhets skull angiven som elementära råvaror även om duplexa sådana användes t ex (Ti,Ta)C, Ti(C,N) och/eller (Ti,Ta)(C,N)). Ingående råvaror i kornstorleksklassen 1-10/um maldes 50 h i konventionell hårdmetallkvarn (kul- kvarn) med hårdmetallcylpebs som malkroppar. I samband med målningen tillsattes 4 vikt-% pressmedel (polyetylenglykol).

Efter torkning av pulvret på sedvanligt vis, spraytorkning i inert atmosfär (N2), pressades vändskär typ SNMG 120412-MF med ett presstryck i allmänhet överstigande 150 MPa. Vid pressningen minskades det s.k. mothállet så att ojämn kompaktering enligt ovan givna beskrivningar var för handen.

Detta gjorde att ytdefekter senare erhölls i det sintrade 10 15 20 503 520 6 materialet i form av sprickor belägna i anslutning till den arbetande delen av eggen. Skären blästrades efter sintringen.

Skären grundseghet provades i en intermittent bearbetning av ett plankpaket av SS 1672, fig 3, med följande skärdata: Skärhastighet: 70 m/min Matning: 0.2 mm/varv (I=l.0) skärdjup: 1.5 mm Värdet I=l.0 anger att matningen fördubblas pà en minut från angivet startvärde,(0.2). Provet avbryts efter 3 min om brott ej skett. 30 eggar med sprickor och 30 eggar utan sprickor provades mot varandra med följande resultat: Relativ matning vid 50 % brottfrekvens Skär utan sprickor 1 Skär med sprickor enl uppfinningen 1.33 Inte i något fall skedde brott i anslutning till eller pá grund av sprickor.

Claims (3)

10 15 20 25 30 1 sos 520 Patentkrav

1. Skär av ett material innehållande minst 50 vol-% hårda, företrädesvis kubiska, faser av en eller flera karbider, nitrider, oxider eller blandningar därav av metaller från grupp IVB, VB eller VIB i det periodiska systemet eller blandningar därav samt en bindefas bestående av Co, Ni och/ eller Fe, varvid materialet utgörs av en pressad och sintrad titan-baserad karbonitridlegering, av att skäret innehåller yt- defekter på grund av att presskroppen givits ojämn kompaktering så att de arbetande eggarna efter pressningen men ej efter sintringen haft en högre relativ densitet än k ä n n e t e c k n a t omgivande material.

2. Skär av sintrad karbonitridlegering enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att det innehåller ytdefekter på spânsidan i form av sprickor med en bredd av 2-10 um och ett djup av upp till 500 um.

3. Sätt att framställa skär av ett material innehållande minst 50 vol-% hårda, företrädesvis kubiska, faser av en eller flera karbider, nitrider, oxider eller blandningar därav av metaller från grupp IVB, VB eller VIB i det periodiska systemet eller blandningar därav samt en bindefas bestående av Co, Ni och/eller Fe, k ä n n e t e c k n a t av att pulvret vid pressningen ges ojämn kompaktering så att presskroppen har en högre relativ densitet i de områden som kommer att utgöra de arbetande eggarna i det färdigsintrade skäret.