Investigation of the Microstructure of Plastically Deformed Cemented Carbide

During machining operation, cemented carbide tools are exposed to high loads and temperatures, which eventually leads to plastic deformation of the tool material. The aim of this work was to investigate if the microstructures of creep deformed micro grain cemented carbides can be linked to alloying elements and mechanical properties. Eleven different fine-grained Tungsten carbide (WC) and Cobalt (Co) based materials have been exposed to compressive creep tests at application relevant temperature. The WC grain size, Sigma 2 (∑2) boundary fraction, and crystallographic structure of the creep deformed materials were investigated with scanning electron microscopy equipped with an electron backscatter diffraction detector. Furthermore, the microstructure of some materials was analysed before and after creep deformation using scanning electron microscopy. A screening of alloying elements that have the potential to increase creep resistance was performed. Growth perpendicular to the load axis was observed in several creep deformed materials, and it could be linked to lower creep resistance. Transition metals from group 4 and 6 limited grain growth, and therefore, improved creep resistance. It was found that a high ∑2 boundary fraction is related to higher creep resistance. The ∑2 boundary fraction was observed to be affected by grain size and alloyingelements. Under skärande bearbetning utsätts hårdmetallsverktyg för höga tryck och temperaturer. Över tid leder det till att materialet plastiskt deformeras. Syftet med det här arbetet var att undersöka om mikrostrukturen i krypdeformerade hårdmetallsmaterial kan kopplas till legeringsämnen och mekaniska egenskaper. Elva olika finkorniga Volframkarbid (WC) och Kobolt (Co) baserade material har utsatts för tryckbelastade kryptest vid applikationsrelevant temperatur. WC kornstorleken, andelen Sigma 2 (∑2) korngränser samt kristallstrukturen i de krypdeformerade materialen undersöktes med hjälp av bakåtspridd elektrondiffraktion (EBSD). Några av materialen analyserades också med hjälp av elektronmikroskopi före och efter deformation. En screening av vilka legeringselement som har potential att förbättra krypmotståndet utfördes. Korntillväxt vinkelrätt mot lastriktningen observerades i ett flertal av de krypdeformerade materialen, och denna korntillväxt kunde kopplas till lägre krypmotstånd. Övergångsmetaller från grupp 4 och 6 begränsade korntillväxten och förbättrade därav krypmotståndet. Det visade sig också att en högfraktion av ∑2 korngränser är relaterat till bättre krypmotstånd. Det observerades att fraktionen av ∑2 korngränser påverkas av kornstorlek och legeringsämnen.