Basiskennis van hardmetalen gereedschapsmaterialen

Hardmetaal is de meest gebruikte klasse gereedschapsmaterialen voor hogesnelheidsbewerking (HSM). Het wordt geproduceerd via poedermetallurgie en bestaat uit harde carbide (meestal wolfraamcarbide, WC) deeltjes en een zachtere metaalbindstof. Momenteel zijn er honderden WC-gebaseerde hardmetalen met verschillende samenstellingen, waarvan de meeste kobalt (Co) als bindmiddel gebruiken. Nikkel (Ni) en chroom (Cr) worden ook vaak als bindmiddel gebruikt, en er kunnen ook andere legeringselementen worden toegevoegd. Waarom zijn er zoveel verschillende hardmetaalsoorten? Hoe kiezen gereedschapsfabrikanten het juiste gereedschapsmateriaal voor een specifieke bewerking? Om deze vragen te beantwoorden, kijken we eerst naar de verschillende eigenschappen die hardmetaal tot een ideaal gereedschapsmateriaal maken.

hardheid en taaiheid

WC-Co gecementeerd hardmetaal heeft unieke voordelen op het gebied van zowel hardheid als taaiheid. Wolfraamcarbide (WC) is van nature zeer hard (harder dan korund of aluminiumoxide) en de hardheid neemt zelden af ​​bij een hogere bedrijfstemperatuur. Het mist echter voldoende taaiheid, een essentiële eigenschap voor snijgereedschappen. Om te profiteren van de hoge hardheid van wolfraamcarbide en de taaiheid te verbeteren, worden metaalverbindingen gebruikt om de wolfraamcarbiden aan elkaar te binden. Hierdoor bereikt het materiaal een hardheid die die van snelstaal ruimschoots overtreft, terwijl het tegelijkertijd bestand is tegen de meeste snijkrachten. Bovendien is het bestand tegen de hoge temperaturen die ontstaan ​​bij hogesnelheidsbewerkingen.

Tegenwoordig zijn vrijwel alle WC-Co-messen en -inzetstukken gecoat, waardoor de rol van het basismateriaal minder belangrijk lijkt. In werkelijkheid is het echter de hoge elasticiteitsmodulus van het WC-Co-materiaal (een maat voor stijfheid, die ongeveer drie keer zo hoog is als die van snelstaal bij kamertemperatuur) die zorgt voor een niet-vervormbaar substraat voor de coating. De WC-Co-matrix zorgt bovendien voor de vereiste taaiheid. Deze eigenschappen zijn de basiseigenschappen van WC-Co-materialen, maar de materiaaleigenschappen kunnen ook worden aangepast door de materiaalsamenstelling en microstructuur te wijzigen tijdens de productie van gecementeerde hardmetaalpoeders. De geschiktheid van een gereedschap voor een specifieke bewerking hangt daarom in grote mate af van het initiële freesproces.

Freesproces

Wolfraamcarbidepoeder wordt verkregen door wolfraam (W)-poeder te carboniseren. De eigenschappen van wolfraamcarbidepoeder (met name de deeltjesgrootte) zijn hoofdzakelijk afhankelijk van de deeltjesgrootte van het wolfraampoeder als grondstof en de temperatuur en duur van het carbonisatieproces. Chemische controle is ook cruciaal, en het koolstofgehalte moet constant worden gehouden (dicht bij de stoichiometrische waarde van 6,13 gewichtsprocent). Een kleine hoeveelheid vanadium en/of chroom kan vóór de carbonisatiebehandeling worden toegevoegd om de deeltjesgrootte van het poeder tijdens latere processen te beheersen. Verschillende procesomstandigheden en toepassingen vereisen een specifieke combinatie van wolfraamcarbidedeeltjesgrootte, koolstofgehalte, vanadiumgehalte en chroomgehalte, waardoor een verscheidenheid aan verschillende wolfraamcarbidepoeders kan worden geproduceerd. ATI Alldyne, een fabrikant van wolframcarbidepoeder, produceert bijvoorbeeld 23 standaardsoorten wolframcarbidepoeder, en het aantal varianten wolframcarbidepoeder dat op maat van de gebruiker kan worden gemaakt, kan meer dan vijf keer zo groot zijn als het aanbod van standaardsoorten.

Bij het mengen en malen van wolframcarbidepoeder en metaalbindmiddel om een ​​bepaalde kwaliteit hardmetaalpoeder te produceren, kunnen verschillende combinaties worden gebruikt. Het meest gebruikte kobaltgehalte ligt tussen de 3% en 25% (gewichtsverhouding). Wanneer de corrosiebestendigheid van het gereedschap moet worden verbeterd, is het nodig om nikkel en chroom toe te voegen. Daarnaast kan de metaalbinding verder worden verbeterd door andere legeringscomponenten toe te voegen. Zo kan de toevoeging van ruthenium aan WC-Co hardmetaal de taaiheid aanzienlijk verbeteren zonder de hardheid te verminderen. Het verhogen van het bindmiddelgehalte kan ook de taaiheid van hardmetaal verbeteren, maar dit vermindert de hardheid.

Het verkleinen van de wolframcarbide-deeltjes kan de hardheid van het materiaal verhogen, maar de deeltjesgrootte van het wolframcarbide moet tijdens het sinterproces gelijk blijven. Tijdens het sinteren combineren de wolframcarbide-deeltjes zich en groeien ze door een proces van oplossen en herprecipitatie. Om een ​​volledig dicht materiaal te vormen, wordt de metaalbinding vloeibaar (dit wordt vloeistoffase-sinteren genoemd). De groeisnelheid van wolframcarbide-deeltjes kan worden geregeld door toevoeging van andere overgangsmetaalcarbiden, waaronder vanadiumcarbide (VC), chroomcarbide (Cr3C2), titaniumcarbide (TiC), tantaalcarbide (TaC) en niobiumcarbide (NbC). Deze metaalcarbiden worden meestal toegevoegd wanneer het wolframcarbidepoeder wordt gemengd en gemalen met een metaalbinding, hoewel vanadiumcarbide en chroomcarbide ook kunnen ontstaan ​​tijdens het carboniseren van het wolframcarbidepoeder.

Wolfraamcarbidepoeder kan ook worden geproduceerd met behulp van gerecyclede restmaterialen van hardmetaal. Het recyclen en hergebruiken van hardmetaalafval heeft een lange geschiedenis in de hardmetaalindustrie en is een belangrijk onderdeel van de gehele economische keten. Het helpt materiaalkosten te verlagen, natuurlijke hulpbronnen te besparen en schadelijke afvalverwerking te voorkomen. Hardmetaalafval kan over het algemeen worden hergebruikt via het APT-proces (ammoniumparatungstaat), het zinkterugwinningsproces of door vermalen. Deze "gerecyclede" wolfraamcarbidepoeders hebben over het algemeen een betere, voorspelbare dichtheid omdat ze een kleiner oppervlak hebben dan wolfraamcarbidepoeders die rechtstreeks via het wolfraamcarburisatieproces worden geproduceerd.

De verwerkingsomstandigheden van het gemengde malen van wolframcarbidepoeder en metaalbindmiddel zijn eveneens cruciale procesparameters. De twee meest gebruikte maaltechnieken zijn kogelmalen en micromalen. Beide processen zorgen voor een uniforme menging van de gemalen poeders en een kleinere deeltjesgrootte. Om ervoor te zorgen dat het later geperste werkstuk voldoende sterkte heeft, zijn vorm behoudt en de operator of manipulator het werkstuk gemakkelijk kan oppakken voor bewerking, is het meestal nodig om tijdens het malen een organisch bindmiddel toe te voegen. De chemische samenstelling van dit bindmiddel kan de dichtheid en sterkte van het geperste werkstuk beïnvloeden. Om de hantering te vergemakkelijken, is het raadzaam om bindmiddelen met een hoge sterkte toe te voegen, maar dit resulteert in een lagere verdichtingsdichtheid en kan klonten veroorzaken die defecten in het eindproduct kunnen teweegbrengen.

Na het malen wordt het poeder meestal sproeidroogd om vrijstromende agglomeraten te produceren die door organische bindmiddelen bij elkaar worden gehouden. Door de samenstelling van het organische bindmiddel aan te passen, kunnen de vloeibaarheid en de ladingsdichtheid van deze agglomeraten naar wens worden afgestemd. Door grotere of fijnere deeltjes eruit te zeven, kan de deeltjesgrootteverdeling van het agglomeraat verder worden aangepast om een ​​goede vloei te garanderen wanneer het in de matrijs wordt geladen.

Werkstukfabricage

Hardmetalen werkstukken kunnen op verschillende manieren worden gevormd. Afhankelijk van de grootte van het werkstuk, de complexiteit van de vorm en de productiebatch, worden de meeste snij-inzetstukken gevormd met behulp van starre matrijzen met boven- en onderdruk. Om de consistentie van het gewicht en de afmetingen van het werkstuk tijdens elke persing te waarborgen, is het noodzakelijk dat de hoeveelheid poeder (massa en volume) die in de matrijs stroomt exact gelijk is. De vloeibaarheid van het poeder wordt voornamelijk bepaald door de grootteverdeling van de agglomeraten en de eigenschappen van het organische bindmiddel. Gevormde werkstukken (of "blanks") worden gevormd door een vormdruk van 10-80 ksi (kiloponden per vierkante voet) uit te oefenen op het poeder dat in de matrijs is geladen.

Zelfs onder extreem hoge vormdruk zullen de harde wolframcarbidedeeltjes niet vervormen of breken, maar wordt het organische bindmiddel in de openingen tussen de wolframcarbidedeeltjes geperst, waardoor de positie van de deeltjes wordt gefixeerd. Hoe hoger de druk, hoe sterker de binding tussen de wolframcarbidedeeltjes en hoe groter de verdichtingsdichtheid van het werkstuk. De vormeigenschappen van verschillende soorten hardmetaalpoeder kunnen variëren, afhankelijk van het gehalte aan metaalbindmiddel, de grootte en vorm van de wolframcarbidedeeltjes, de mate van agglomeratie en de samenstelling en toevoeging van organisch bindmiddel. Om kwantitatieve informatie te verkrijgen over de verdichtingseigenschappen van verschillende soorten hardmetaalpoeder, wordt de relatie tussen vormdichtheid en vormdruk doorgaans door de poederfabrikant ontworpen en geconstrueerd. Deze informatie garandeert dat het geleverde poeder compatibel is met het vormproces van de gereedschapsfabrikant.

Grote hardmetalen werkstukken of hardmetalen werkstukken met een hoge aspectverhouding (zoals schachten voor vingerfrezen en boren) worden doorgaans vervaardigd uit gelijkmatig geperste hardmetaalpoedersoorten in een flexibele zak. Hoewel de productiecyclus van de gebalanceerde persmethode langer is dan die van de vormmethode, zijn de productiekosten van het gereedschap lager, waardoor deze methode geschikter is voor kleine series.

Bij deze procesmethode wordt het poeder in een zak gedaan, de opening van de zak afgesloten en vervolgens in een perskamer geplaatst. Daar wordt met behulp van een hydraulisch apparaat een druk van 30-60 ksi uitgeoefend. De geperste werkstukken worden vaak vóór het sinteren in specifieke geometrieën bewerkt. De zak wordt groter gemaakt om rekening te houden met de krimp van het werkstuk tijdens het persen en om voldoende marge te bieden voor slijpbewerkingen. Omdat het werkstuk na het persen nog bewerkt moet worden, zijn de eisen aan de consistentie van de poederlading minder streng dan bij de vormmethode. Toch is het wenselijk om elke keer dezelfde hoeveelheid poeder in de zak te doen. Als de poederlading te laag is, kan dit leiden tot te weinig poeder in de zak, waardoor het werkstuk te klein wordt en afgekeurd moet worden. Als de poederlading te hoog is en er te veel poeder in de zak zit, moet het werkstuk na het persen verder bewerkt worden om overtollig poeder te verwijderen. Hoewel het verwijderde overtollige poeder en de afgekeurde werkstukken gerecycled kunnen worden, vermindert dit de productiviteit.

Hardmetalen werkstukken kunnen ook worden gevormd met behulp van extrusiematrijzen of spuitgietmatrijzen. Het extrusieproces is geschikter voor de massaproductie van axiaal symmetrische werkstukken, terwijl het spuitgietproces doorgaans wordt gebruikt voor de massaproductie van complexe werkstukken. Bij beide vormprocessen worden hardmetaalpoeders van verschillende kwaliteiten gesuspendeerd in een organisch bindmiddel dat het hardmetaalmengsel een tandpasta-achtige consistentie geeft. Het mengsel wordt vervolgens door een opening geëxtrudeerd of in een matrijs geïnjecteerd om het te vormen. De eigenschappen van de hardmetaalpoederkwaliteit bepalen de optimale verhouding tussen poeder en bindmiddel in het mengsel en hebben een belangrijke invloed op de vloeiing van het mengsel door de extrusieopening of de injectie in de matrijs.

Nadat het werkstuk is gevormd door middel van gieten, isostatisch persen, extrusie of spuitgieten, moet het organische bindmiddel uit het werkstuk worden verwijderd vóór de uiteindelijke sinterfase. Door het sinteren wordt de porositeit uit het werkstuk verwijderd, waardoor het volledig (of nagenoeg volledig) dicht wordt. Tijdens het sinteren wordt de metaalbinding in het geperste werkstuk vloeibaar, maar het werkstuk behoudt zijn vorm door de gecombineerde werking van capillaire krachten en de binding van de deeltjes.

Na het sinteren blijft de geometrie van het werkstuk hetzelfde, maar de afmetingen worden kleiner. Om na het sinteren de gewenste afmetingen van het werkstuk te verkrijgen, moet bij het ontwerpen van het gereedschap rekening worden gehouden met de krimp. De kwaliteit van het carbidepoeder dat voor elk gereedschap wordt gebruikt, moet zodanig zijn dat het de juiste krimp vertoont wanneer het onder de juiste druk wordt samengeperst.

In vrijwel alle gevallen is nabewerking van het gesinterde werkstuk nodig. De meest basale behandeling van snijgereedschappen is het slijpen van de snijkant. Veel gereedschappen vereisen na het sinteren het slijpen van hun geometrie en afmetingen. Sommige gereedschappen vereisen het slijpen van de boven- en onderkant; andere vereisen het slijpen van de omtrek (met of zonder het slijpen van de snijkant). Alle hardmetaalspanen die vrijkomen bij het slijpen kunnen worden gerecycled.

Werkstukcoating

In veel gevallen moet het afgewerkte werkstuk worden gecoat. De coating zorgt voor smering en verhoogde hardheid, en vormt tevens een diffusiebarrière voor het substraat, waardoor oxidatie bij blootstelling aan hoge temperaturen wordt voorkomen. Het hardmetalen substraat is cruciaal voor de prestaties van de coating. Naast het aanpassen van de belangrijkste eigenschappen van het matrixpoeder, kunnen ook de oppervlakte-eigenschappen van de matrix worden aangepast door chemische selectie en verandering van de sintermethode. Door de migratie van kobalt kan er meer kobalt worden geconcentreerd in de buitenste laag van het bladoppervlak, met een dikte van 20-30 μm ten opzichte van de rest van het werkstuk. Hierdoor krijgt het oppervlak van het substraat een betere sterkte en taaiheid, waardoor het beter bestand is tegen vervorming.

Afhankelijk van hun eigen productieproces (zoals de ontwasmethode, de verwarmingssnelheid, de sintertijd, de temperatuur en de carburatiespanning) kunnen gereedschapsfabrikanten specifieke eisen stellen aan de kwaliteit van het gebruikte hardmetaalpoeder. Sommige gereedschapsfabrikanten sinteren het werkstuk in een vacuümoven, terwijl anderen een hete isostatische persoven (HIP-oven) gebruiken (waarbij het werkstuk aan het einde van de procescyclus onder druk wordt gezet om eventuele resten en poriën te verwijderen). Werkstukken die in een vacuümoven worden gesinterd, moeten mogelijk ook nog een extra hete isostatisch persbehandeling ondergaan om de dichtheid te verhogen. Sommige gereedschapsfabrikanten gebruiken hogere vacuümsintertemperaturen om de sinterdichtheid van mengsels met een lager kobaltgehalte te verhogen, maar deze aanpak kan de microstructuur grover maken. Om een ​​fijne korrelgrootte te behouden, kunnen poeders met een kleinere deeltjesgrootte van wolfraamcarbide worden gekozen. Om aan de specifieke productieapparatuur te voldoen, stellen de ontwasomstandigheden en de carburatiespanning ook verschillende eisen aan het koolstofgehalte in het hardmetaalpoeder.

Classificatie van de beoordeling

Combinaties van verschillende soorten wolframcarbidepoeder, de samenstelling van het mengsel, het gehalte aan metaalbindmiddel, het type en de hoeveelheid korrelgroeiremmer, enzovoort, leiden tot een verscheidenheid aan hardmetaalkwaliteiten. Deze parameters bepalen de microstructuur van het hardmetaal en de eigenschappen ervan. Voor bepaalde verwerkingsprocessen zijn specifieke combinaties van eigenschappen van belang, waardoor het zinvol is om verschillende hardmetaalkwaliteiten te classificeren.

De twee meest gebruikte classificatiesystemen voor hardmetaal in de verspaningstechniek zijn het C-systeem en het ISO-systeem. Hoewel geen van beide systemen de materiaaleigenschappen die de keuze van hardmetaalsoorten beïnvloeden volledig weergeeft, bieden ze wel een uitgangspunt voor discussie. Voor elke classificatie hebben veel fabrikanten hun eigen speciale soorten, wat resulteert in een grote verscheidenheid aan hardmetaalsoorten.

Hardmetaalsoorten kunnen ook worden ingedeeld op basis van hun samenstelling. Wolfraamcarbide (WC) kan worden onderverdeeld in drie basistypen: enkelvoudig, microkristallijn en gelegeerd. Enkelvoudige soorten bestaan ​​voornamelijk uit wolfraamcarbide en kobaltbindmiddelen, maar kunnen ook kleine hoeveelheden korrelgroeiremmers bevatten. De microkristallijne soort bestaat uit wolfraamcarbide en kobaltbindmiddel waaraan enkele duizendsten van een micrometer vanadiumcarbide (VC) en/of chroomcarbide (Cr3C2) zijn toegevoegd, en de korrelgrootte kan 1 μm of minder bedragen. Gelegeerde soorten bestaan ​​uit wolfraamcarbide en kobaltbindmiddelen met een paar procent titaniumcarbide (TiC), tantaalcarbide (TaC) en niobiumcarbide (NbC). Deze toevoegingen staan ​​ook bekend als kubische carbiden vanwege hun sintereigenschappen. De resulterende microstructuur vertoont een inhomogene driefasenstructuur.

1) Eenvoudige hardmetaalsoorten

Deze metaalbewerkingskwaliteiten bevatten doorgaans 3% tot 12% kobalt (gewichtsprocent). De korrelgrootte van wolframcarbide ligt meestal tussen 1 en 8 μm. Net als bij andere kwaliteiten verhoogt het verkleinen van de deeltjesgrootte van wolframcarbide de hardheid en de dwarsbreuksterkte (TRS), maar vermindert het de taaiheid. De hardheid van de zuivere variant ligt meestal tussen HRA 89 en 93,5; de dwarsbreuksterkte ligt meestal tussen 175 en 350 ksi. Poeders van deze kwaliteiten kunnen grote hoeveelheden gerecycled materiaal bevatten.

De eenvoudige staalsoorten kunnen worden onderverdeeld in C1-C4 volgens het C-kwaliteitssysteem en kunnen worden geclassificeerd volgens de K-, N-, S- en H-kwaliteitsreeksen in het ISO-kwaliteitssysteem. Eenvoudige staalsoorten met intermediaire eigenschappen kunnen worden geclassificeerd als algemene staalsoorten (zoals C2 of K20) en kunnen worden gebruikt voor draaien, frezen, schaven en boren; staalsoorten met een kleinere korrelgrootte of een lager kobaltgehalte en een hogere hardheid kunnen worden geclassificeerd als afwerkingsstaalsoorten (zoals C4 of K01); staalsoorten met een grotere korrelgrootte of een hoger kobaltgehalte en een betere taaiheid kunnen worden geclassificeerd als voorbewerkingsstaalsoorten (zoals C1 of K30).

Gereedschappen van Simplex-kwaliteiten kunnen worden gebruikt voor het bewerken van gietijzer, roestvrij staal uit de 200- en 300-serie, aluminium en andere non-ferrometalen, superlegeringen en gehard staal. Deze kwaliteiten kunnen ook worden gebruikt voor niet-metaalbewerkingstoepassingen (bijvoorbeeld als boorgereedschap voor gesteente en geologisch onderzoek) en hebben een korrelgrootte van 1,5-10 μm (of groter) en een kobaltgehalte van 6%-16%. Een andere niet-metaalbewerkingstoepassing van Simplex-hardmetaal is de productie van matrijzen en stempels. Deze kwaliteiten hebben doorgaans een middelgrote korrelgrootte met een kobaltgehalte van 16%-30%.

(2) Microkristallijne hardmetaalsoorten

Dergelijke kwaliteiten bevatten doorgaans 6%-15% kobalt. Tijdens het sinteren in de vloeibare fase kan de toevoeging van vanadiumcarbide en/of chroomcarbide de korrelgroei beheersen om een ​​fijne korrelstructuur te verkrijgen met een deeltjesgrootte van minder dan 1 μm. Deze fijnkorrelige kwaliteit heeft een zeer hoge hardheid en een dwarsbreuksterkte van meer dan 500 ksi. De combinatie van hoge sterkte en voldoende taaiheid maakt het mogelijk om met deze kwaliteiten een grotere positieve spaanhoek te gebruiken, wat de snijkrachten vermindert en dunnere spanen produceert door het metaal te snijden in plaats van te duwen.

Door middel van een strikte kwaliteitscontrole van de verschillende grondstoffen bij de productie van hardmetaalpoeder en een nauwkeurige beheersing van de sinterprocesomstandigheden om de vorming van abnormaal grote korrels in de microstructuur van het materiaal te voorkomen, is het mogelijk om de juiste materiaaleigenschappen te verkrijgen. Om de korrelgrootte klein en uniform te houden, mag gerecycled poeder alleen worden gebruikt als er volledige controle is over de grondstoffen en het terugwinningsproces, en als er uitgebreide kwaliteitscontroles zijn uitgevoerd.

De microkristallijne kwaliteiten kunnen worden ingedeeld volgens de M-serie in het ISO-classificatiesysteem. Daarnaast zijn de andere classificatiemethoden in het C-classificatiesysteem en het ISO-classificatiesysteem hetzelfde als voor de zuivere kwaliteiten. Microkristallijne kwaliteiten kunnen worden gebruikt voor het maken van gereedschappen die zachtere werkstukmaterialen bewerken, omdat het oppervlak van het gereedschap zeer glad kan worden bewerkt en een extreem scherpe snijkant kan behouden.

Microkristallijne hardmetalen kunnen ook worden gebruikt voor het bewerken van nikkelgebaseerde superlegeringen, omdat ze snijtemperaturen tot 1200 °C kunnen weerstaan. Bij de bewerking van superlegeringen en andere speciale materialen kan het gebruik van gereedschappen van microkristallijne hardmetalen en gereedschappen van zuivere hardmetalen met ruthenium tegelijkertijd de slijtvastheid, vervormingsweerstand en taaiheid verbeteren. Microkristallijne hardmetalen zijn ook geschikt voor de vervaardiging van roterende gereedschappen zoals boren die schuifspanning genereren. Er bestaat een boor gemaakt van composietkwaliteiten van gecementeerd hardmetaal. In specifieke delen van dezelfde boor varieert het kobaltgehalte in het materiaal, zodat de hardheid en taaiheid van de boor worden geoptimaliseerd afhankelijk van de bewerkingsbehoeften.

(3) Gelegeerd hardmetaal van het type hardmetaal

Deze kwaliteiten worden voornamelijk gebruikt voor het snijden van stalen onderdelen. Het kobaltgehalte bedraagt ​​doorgaans 5%-10% en de korrelgrootte varieert van 0,8-2 μm. Door toevoeging van 4%-25% titaancarbide (TiC) kan de neiging van wolfraamcarbide (WC) om naar het oppervlak van de spanen te diffunderen worden verminderd. De sterkte van het gereedschap, de weerstand tegen kratervorming en de thermische schokbestendigheid kunnen worden verbeterd door toevoeging van maximaal 25% tantaalcarbide (TaC) en niobiumcarbide (NbC). De toevoeging van dergelijke kubische carbiden verhoogt ook de roodhardheid van het gereedschap, waardoor thermische vervorming van het gereedschap bij zware snijbewerkingen of andere bewerkingen waarbij de snijkant hoge temperaturen bereikt, wordt voorkomen. Bovendien kan titaancarbide kiemvormingspunten bieden tijdens het sinteren, waardoor de uniformiteit van de kubische carbideverdeling in het werkstuk wordt verbeterd.

Over het algemeen ligt de hardheid van gelegeerde hardmetalen tussen HRA 91 en 94, en de dwarsbreuksterkte tussen 150 en 300 ksi. Vergeleken met zuivere hardmetalen hebben gelegeerde hardmetalen een lagere slijtvastheid en sterkte, maar een betere weerstand tegen adhesieve slijtage. Gelegeerde hardmetalen kunnen worden onderverdeeld in C5-C8 volgens het C-klassesysteem en kunnen worden geclassificeerd volgens de P- en M-klassen volgens het ISO-klassesysteem. Gelegeerde hardmetalen met gemiddelde eigenschappen kunnen worden geclassificeerd als algemene hardmetalen (zoals C6 of P30) en kunnen worden gebruikt voor draaien, tappen, schaven en frezen. De hardste hardmetalen kunnen worden geclassificeerd als afwerkingshardmetalen (zoals C8 en P01) voor afwerkingsdraai- en boorbewerkingen. Deze hardmetalen hebben doorgaans kleinere korrelgroottes en een lager kobaltgehalte om de vereiste hardheid en slijtvastheid te verkrijgen. Vergelijkbare materiaaleigenschappen kunnen echter worden verkregen door meer kubisch carbide toe te voegen. Hardmetalen met de hoogste taaiheid kunnen worden geclassificeerd als voorbewerkingshardmetalen (bijv. C5 of P50). Deze kwaliteiten hebben doorgaans een gemiddelde korrelgrootte en een hoog kobaltgehalte, met een lage toevoeging van kubische carbiden om de gewenste taaiheid te bereiken door scheurgroei te remmen. Bij onderbroken draaibewerkingen kan de snijprestatie verder worden verbeterd door de bovengenoemde kobaltrijke kwaliteiten te gebruiken met een hoger kobaltgehalte op het gereedschapsoppervlak.

Legeringen met een lager titaancarbidegehalte worden gebruikt voor het bewerken van roestvrij staal en smeedbaar gietijzer, maar kunnen ook worden gebruikt voor het bewerken van non-ferrometalen zoals nikkelgebaseerde superlegeringen. De korrelgrootte van deze legeringen is meestal kleiner dan 1 μm en het kobaltgehalte bedraagt ​​8%-12%. Hardere legeringen, zoals M10, kunnen worden gebruikt voor het draaien van smeedbaar gietijzer; taaiere legeringen, zoals M40, kunnen worden gebruikt voor het frezen en schaven van staal, of voor het draaien van roestvrij staal of superlegeringen.

Geharde carbiden van legeringstype kunnen ook worden gebruikt voor het snijden van niet-metalen materialen, met name voor de productie van slijtvaste onderdelen. De deeltjesgrootte van deze soorten is doorgaans 1,2-2 μm en het kobaltgehalte bedraagt ​​7-10%. Bij de productie van deze soorten wordt meestal een hoog percentage gerecyclede grondstoffen toegevoegd, wat resulteert in een hoge kosteneffectiviteit voor toepassingen in slijtvaste onderdelen. Slijtvaste onderdelen vereisen een goede corrosiebestendigheid en een hoge hardheid, die kunnen worden verkregen door toevoeging van nikkel- en chroomcarbide tijdens de productie van deze soorten.

Om te voldoen aan de technische en economische eisen van gereedschapsfabrikanten, is hardmetaalpoeder een essentieel element. Poeders die zijn ontworpen voor de bewerkingsapparatuur en procesparameters van gereedschapsfabrikanten garanderen de prestaties van het eindproduct en hebben geleid tot honderden hardmetaalsoorten. Het recyclebare karakter van hardmetaalmaterialen en de mogelijkheid om rechtstreeks met poederleveranciers samen te werken, stelt gereedschapsfabrikanten in staat om de productkwaliteit en materiaalkosten effectief te beheersen.