In the constant pursuit of better-performing cemented carbides, recent studies suggest that a combination of better hardness and toughness can be obtained by changing its WC grain size distribution. As the area is still rather unexplored, this thesis aims to broaden the knowledge and answer whether mechanical properties can be changed by changing the WC grain size distribution, in the context of mining drill bit inserts. This was performed by producing four dual grained material as well as four single grained reference materials, for which the carbon content and presence of alloying element were varied. The materials were characterised and compared with regard to magnetic saturation, magnetic coercivity, hardness, fracture toughness, wear resistance, energy needed to cause fracture, as well as detailed microstructural analysis obtained through imaging and electron backscatter diffraction analysis The results showed that mining drill bit inserts with alternative WC grain size distribution could successfully be produced, but that a traditional bimodal distribution with two peaks could not be obtained. The distribution instead became significantly wider as well as skewed towards larger grains for the dual grained materials compared with their references. It was further also confirmed that the alternative dual grain size distribution could be used to improve the mechanical properties of fracture toughness and wear resistance, but only for material that was not alloyed, and the magnitude of the improvement may be considered to be small. For the alloyed materials, it turned out to be more difficult to influence the mechanical properties, as the improving effect of analloying element outweighed the effect of grain size distribution. / I en ständig jakt på hårdmetall med bättre prestanda, så föreslår ny forskning att en bättre kombination av hårdhet och seghet kan erhållas genom att ändra den mikrostrukturiella WC-kornstorleksfördelning. Då det ännu är ett relativt outforskat område, så har denna studie för avsikt att öka kunskapen genom att besvara frågan om de mekaniska egenskaperna kan förändras genom att ändra på materialets kornstorleksfördelning inom applikationsområdet hårdmetall för bergborrning. Detta gjordes genom att producera fyra material med WC pulver av två olika storlekar, samt fyra referensmaterial med en kornstorlek. För dessa varierades parametrarna kolhalt och närvaro av legeringselement. Materialen karakteriserades och jämfördes med avseende på magnetisk mättnad, magnetisk koercivitet, hårdhet, brottseghet, slitstyrka, energi som behövs för att orsaka brott, samt en detaljerad mikrostrukturanalys som erhölls genom avbildning samt elektrondiffraktionsanalys. Resultaten visade att material med alternativ WC-kornstorleksfördelning kunde produceras, men att en fullt bimodal fördelning inte gick att skapa i denna studie. Fördelningen blev istället betydligt bredare samt förskjuten mot större korn för materialen som innhöll WC av två olika storlekar. Det bekräftades också att den alternativa kornstorleksfördelningen kunde förbättra de mekaniska egenskaperna för brottseghet och slitstyrka, men endast för de material som inte var legerade och storleken på förbättringen får dessutom anses vara relativt liten. För de legerade materialen visade det sig vara svårare att påverka de mekaniska egenskaperna, eftersom den förbättring av egenskaper som legeringselement tillförde överträffade effekten av kornstorleksfördelning.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-309424 |
| Date | January 2022 |
| Creators | Ivarsson, Filip |
| Publisher | KTH, Materialvetenskap |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-ITM-EX ; 2022:26 |
Page generated in 0.0042 seconds