Przedmiotem badań było opracowanie nowego, stopowego proszku na bazie żelaza, nie zawierającego
kobaltu i przeznaczonego do produkcji narzędzi metaliczno-diamentowych. Badania podjęto w odpowiedzi na szybko rosnącą cenę proszku kobaltu.
Prace skoncentrowały się na ustaleniu wpływu: wielkości cząstek proszku, stopnia utlenienia materiału, obecności dyspersyjnych faz umajających (Y2O3, Sm2O3), dodatku proszków cyny i węglika wolframu oraz parametrów procesu konsolidacji na mikrostrukturę, właściwości mechaniczne i trybologiczne materiału.
Najlepsze właściwości posiadały spieki wykonane z proszku FeCuSnSm, zawierającego około 16%Cu, 3%Sn i 0,6% Sm2O3. Proszek ten ulegał zagęszczeniu do gęstości zbliżonej do teoretycznej, w temperaturze nie przekraczającej 900°C, podczas prasowania na gorąco lub spiekania wykonanych z niego wyprasek. Ponadto, podczas spiekania w atmosferze redukującej, nie powodował grafityzacji kryształów diamentu, a osnowa nie wykazała skłonności do pękania w sąsiedztwie ich ostrych krawędzi.
Spieki FeCuSnSm, uzyskane metodą prasowania na gorąco, posiadały wysoką twardość i granicę plastyczności oraz wyższą od kobaltu odpornością na zużycie ścierne.
Engineering microstructure and properties of sintered iron-base alloys used as a matrix in diamond impregnated materials
The main objective of the research was to develop a new, cobalt-free, pre-alloyed iron-base powder to be used as a matrix in diamond-impregnated tools. The research was initiated by a steep rise in cobalt prices.
Attempts were made to determine the effects of powder particle size, oxygen content, presence of dispersed phases (Y2O3, Sm2O3), additions of tin and tungsten carbide as well as consolidation conditions on the microstructure, mechanical and tribological properties of the as-consolidated material.
The best combination of properties showed a material obtained from a FeCuSnSm powder, which contained about 16%Cu, 3%Sn and 0,6% Sm2O3. The FeCuSnSm powder was consolidated to near-full density below 900°C by both the hot-press and cold-press/sinter routes.
Additionally, the FeCuSnSm matrix neither promotes graphitisation of diamond crystals during sintering in a reducing atmosphere nor tends to crack in the vicinity of diamond crystals at on cooling down to room temperature.
The FeCuSnSm specimens manufactured by the hot-press route exhibited an excellent combination of high hardness and yield strength, and high resistance to abrasion superior to cobalt.
