Karbür Esaslı Takımlar
Semente Karbürler
Bu malzemeler çok yüksek sertlik ve yüksek basma mukavemetli bir kitle oluşturacak şekilde bir metal veya demir alaşım grubu ile çok ince taneli refrakter metal karbür partiküllerinden oluşurlar (Şekil 4). Semente karbürler toz metalurjisi teknikleri ile üretilmektedir. Proses esasen tungsten, titanyum veya tantalyum karbür tozlarının hazırlanmasını kapsar. Bu tozlardan biri veya birkaçı bağlayıcı ile karıştırılır. Bağlayıcı metal olarak genellikle kobalt, nadiren de nikel ve demir kullanılmaktadır. Bu karışım istenilen şekilde kompakt kitle halinde soğuk preslenir ve akabinde sinterlenir (1370-1480ºC) veya sıcak presleme ile şekillendirilir (Avner, 1974). Kobalt yüksek sıcaklıklarda karbürlerle ötektik oluşturur ve çok iyi ıslatma özelliği gösterir. Tungsten karbür, düşük sıcaklıkta katı kobaltda yalnızca %1 oranında çözünürken, nikelde %25 ve demirde %5 oranında çözünmektedir. Nikel ve demirde, tungsten karbürün yüksek katı çözünürlüğü, gevrekliği arttırıcı bir etki yapar. Kobalt miktarının artışıyla tokluğun artmasına karşılık sertlik, basma mukavemeti, elastik modül ve abrasif direnç azalır (M. Hand, Vol:3, 1967 – Culp, 1997)
Tablo 3. Semente Karbürlerin Sınıflandırılması (M. Hand. Vol:3, 1967)
| Karbür grubu | Kompozisyon (%) | Kalan WC Sade tungsten karbür | Sertlik (RA) | Yoğunluk (gr/cm3) |
| 1 | 2.5-6.5 | 0-3 | 93-91 | 15.2-14.7 |
| 2 | 6.5-15 | 0-2 | 92-85 | 14.8-13.9 |
| 3 | 15-30 | 0-5 | 88-85 | 13.9-12.5 |
| İlave karbür (ağırlıklı olarak TiC) | ||||
| 4 | 3-7 | 20-42 | 93.5-92.0 | 11.9-9.0 |
| 5 | 7-10 | 10-22 | 92.5-90.0 | 12.0-11.0 |
| 6 | 10-12 | 8-15 | 92.0-89.0 | 13.0-12.0 |
| İlave karbür (ağırlıklı olarak TaC) | ||||
| 7 | 4.5-8 | 16-25 | 93.0-91.0 | 12.5-12.0 |
| 8 | 8-10 | 12-20 | 92.0-90.0 | 13.0-11.5 |
| İlave karbür (sadece TaC) | ||||
| 9 | 5.5-16 | 18-30 | 91.5-84 | 14.8-13.5 |
Bu tür kesici takımlarda abrasif eleman olarak tungsten karbür (WC) ile beraber titanyum karbür (TiC), tantalyum karbür (TaC) ve niobyum karbür (NbC) de mikroyapıda yer alabilir. Bu tür ilave karbürlerin, difüzyona direnç gösteren bir ara tabaka meydana getirmelerinden dolayı kesici takımlarda karşılaşılan önemli hasar türlerinden biri olan kraterleşme engellenmektedir (Schey, 1987). Bazı özel sert metallerde sert faz olarak krom karbür, molibden karbür ve bağlayıcı metal olarak nikel bulunabilir. Sade tungsten karbürlü kaliteler dökme demir, ostenitik çelik, demir dışı ve metal dışı malzemelerin işlenmesinde kullanılırken tungsten karbür yanında titanyum ve tantalyum karbür de ihtiva eden kaliteler ise ferritik çeliklerin işlenmesinde kullanılırlar (Tablo 3).
Semente karbürlerin yüksek sıcaklık mukavemeti, karışık karbür miktarının artışı ile artmasına karşılık, kobalt miktarının artışı ile azalır (tokluk için bu ilişki terstir). Sinterlenmiş karbürlerin çok iyi takım performansı, çok yüksek kızıl sertlikle birlikte yüksek sertlik ve yüksek basma mukavemetinden ileri gelir (Avner, 1987 – M. Hand. Vol: 3, 1967).
Sermetler
Sermetler, metalik bir fazla bağlanmış seramikler olup esasen semente karbürler sermetlerin bir alt sınıfıdır. Çelik kesimi için, nikel ve molibdenle bağlanmış TiC tercih edilmektedir (Schey, 1987). Tipik bileşimi %8-25 Ni, %15-8 Mo2C ve %60-80 TiC şeklindedir. Ayrıca küçük miktarlarda WC, Co, TiN içerebilir. Sermetlerin mikroyapısı geleneksel semente karbürlerden farklıdır. Çünkü sinterleme sıcaklığında karbürün, bağlayıcı nikel içindeki çözünürlüğü kobaltınkinden daha fazladır. Bu nedenle sermetler, semente karbürlerden daha gevrek karakterdedir. Bu malzemeler yüksek krater ve oksidasyon direnci, düşük sürtünme katsayısı ve termal iletkenlik ile nispeten düşük yoğunluğa sahiptir. Bununla birlikte sertlik derinliği yüksek, abrasif direnci kobaltla bağlanmış tungsten karbürden daha düşüktür (M. Hand, Vol:3h, 1967 – Culp, 1997). Karışık TiC-TiN kaliteleri daha iyi termal iletkenlik ve daha yüksek hızları ile karakterize edilmektedir (Schey, 1987).
Kesici takım olarak sermetler %20’den daha az bağlayıcı içermektedirler. Bu malzemeler çelik ve dökme demirler için özellikle orta ve hafif yükler altında yüksek hızda yüzey operasyonlarında kullanılmaktadır. Buna karşın, kaba ve darbeli işlemlerde, boşluklu ve porözlü yüzeylerde, sert dökümlerde, grafit ve sıcak iş takım çeliklerinde, demir dışı malzemelerde (Al, Cu vb.) ve yüksek oranda nikel içeren malzemelerde (malzemelerdeki nikel ile sermetteki nikel birleşme eğilimi göstermektedir) kullanılması halinde iyi sonuçlar vermemektedir (Dawis (Ed.), 1995).
