Kovametallityökalumateriaalien luokittelu ja suorituskyky

1. Kovuus Kovametalli sisältää paljon kovia karbideja (kuten WC, TiC), minkä vuoksi sen kovuus on paljon suurempi kuin pikateräksellä. Mitä suurempi kovametallin kovuus on, sitä parempi on sen kulutuskestävyys, joka on yleensä paljon parempi kuin pikateräksellä.

Mitä suurempi koboltin sideainefaasin pitoisuus on, sitä pienempi on seoksen kovuus.

Koska TiC on kovempaa kuin WC, WC-TiC-Co-seoksilla on suurempi kovuus kuin WC-Co-seoksilla. Mitä enemmän TiC-pitoisuutta, sitä suurempi kovuus.

TaC:n lisääminen WC-Co-seoksiin lisää kovuutta noin 40–100 HV; NbC:n lisääminen lisää sitä 70–150 HV.

2. Lujuus Kovametallin taivutuslujuus on vain noin 1/3–1/2 pikateräksen taivutuslujuudesta.

Mitä suurempi kobolttipitoisuus, sitä suurempi seoksen lujuus.

TiC:tä sisältävillä seoksilla on alhaisempi lujuus kuin seoksilla, jotka eivät sisällä TiC:tä; mitä enemmän TiC:tä, sitä alhaisempi lujuus.

TaC:n lisääminen WC-TiC-Co-kovametalliin lisää sen taivutuslujuutta ja parantaa merkittävästi leikkuuterän lohkeilu- ja murtumiskestävyyttä. TaC-pitoisuuden kasvaessa myös väsymislujuus paranee.

Kovametallin puristuslujuus on 30–50 % suurempi kuin pikateräksen.

3. Sitkeys Kovametallin sitkeys on paljon pienempi kuin pikateräksen.

TiC:tä sisältävillä seoksilla on alhaisempi sitkeys kuin seoksilla, joissa ei ole TiC:tä; TiC-pitoisuuden kasvaessa sitkeys heikkenee.

WC-TiC-Co-seoksissa sopivan TaC-määrän lisääminen voi lisätä sitkeyttä noin 10 % säilyttäen samalla lämmönkestävyyden ja kulumiskestävyyden.

Alhaisemman sitkeytensä vuoksi kovametalli ei sovellu voimakkaisiin iskuihin tai tärinään, etenkään pienillä lastuamisnopeuksilla, joilla tarttuvuus ja lohkeilu ovat voimakkaampia.

4. Lämpöfysikaaliset ominaisuudet Kovametallin lämmönjohtavuus on noin 2–3 kertaa suurempi kuin pikateräksen.

Koska TiC:n lämmönjohtavuus on WC:n lämmönjohtavuutta alhaisempi, WC-TiC-Co-seoksilla on alhaisempi lämmönjohtavuus kuin WC-Co-seoksilla. Mitä enemmän TiC-pitoisuutta, sitä huonompi lämmönjohtavuus.

5. Lämmönkestävyys Kovametallilla on paljon parempi lämmönkestävyys kuin pikateräksellä, ja se voi leikata 800–1000 °C:n lämpötilassa ja kestää hyvin plastista muodonmuutosta korkeissa lämpötiloissa.

TiC:n lisääminen lisää kovuutta korkeassa lämpötilassa. Koska TiC:n pehmenemislämpötila on korkeampi kuin WC:n, WC-TiC-Co-seosten kovuus laskee hitaammin lämpötilan noustessa kuin WC-Co-seosten. Mitä enemmän TiC:tä ja mitä vähemmän kobolttia, sitä pienempi lasku.

TaC:n tai NbC:n lisääminen (joilla on korkeammat pehmenemislämpötilat kuin TiC:llä) lisää entisestään kovuutta ja lujuutta korkeassa lämpötilassa.

6. Tarttumattomat ominaisuudet Kovametallin tarttumislämpötila on korkeampi kuin pikateräksen, minkä ansiosta se kestää paremmin adheesiokulumista.

Koboltin tarttumislämpötila teräkseen on paljon alhaisempi kuin WC:n; kobolttipitoisuuden kasvaessa tarttumislämpötila laskee.

TiC:n tarttumislämpötila on korkeampi kuin WC:n, joten WC-TiC-Co-seoksilla on korkeampi tarttumislämpötila (noin 100 °C korkeampi) kuin WC-Co-seoksilla. Korkeissa lämpötiloissa leikkauksen aikana muodostuva TiO2 heikentää tarttumista.

TaC:lla ja NbC:llä on korkeammat tarttumislämpötilat kuin TiC:llä, mikä parantaa tarttumattomuusominaisuuksia. TaC:n affiniteetti työkappaleiden materiaaleihin on vain murto-osa tai muutama kymmenesosa WC:n affiniteetista.

7. Kemiallinen stabiiliusKovametallityökalujen kulumiskestävyys on läheisesti sidoksissa niiden fysikaaliseen ja kemialliseen stabiilisuuteen työlämpötiloissa.

Kovametallin hapettumislämpötila on korkeampi kuin pikateräksen.

TiC:n hapettumislämpötila on paljon korkeampi kuin WC:n, joten WC-TiC-Co-seokset saavuttavat korkeissa lämpötiloissa vähemmän hapettumispainoa kuin WC-Co-seokset; mitä enemmän TiC:tä, sitä vahvempi on hapettumiskestävyys.

TaC:n hapettumislämpötila on myös korkeampi kuin WC:n, ja TaC:tä ja NbC:tä sisältävillä seoksilla on parempi kestävyys korkean lämpötilan hapettumiselle. Korkeampi kobolttipitoisuus kuitenkin helpottaa hapettumista.