Hårdmetall är ett komposit material som traditionellt består av volframkar-bid (WC) och kobolt (Co). Den förstnämnda, kallad för en hård fas och ger materialet dess hårdhet, medan den sistnämnda fungerar som ett bindefas och ger materialet dess seghet. Denna kombination av egenskaper gör hårdmetall lämplig för applikationer som bergborrning eller skärande bearbetning. Co är idag klassificerat som ett kritiskt råmaterial av Europeiska unionen. Nyare studier har visat på att Co kan ge vissa hälsorisker. Därför undersöker denna studie ett alternativt bindefassystem för hårdmetaller, som en potentiell ersättning för Co. Fokus ligger på ett system baserat på järn (Fe), nickel (Ni) och kobolt (Co) med ett förhållande på 50-25-25 viktprocent. Studien undersöker särskilt hur variationer i kolhalt och sintringstemperatur påverkar mikrostruktur och mekaniska egenskaper.Termodynamiska beräkningar förutsade ett smalt möjligt kolintervall vid jämnvikt för denna alternative legering, vilket bekräftades experimentellt. Genom systematiska variationer av kolhalten har möjliga strukturer, från eta-fasbildning vid låga kolhalter till grafitutfällning vid höga kolhalter kartlagds. Tre sammansättningar identifierades ha en stabil tvåfasstruktur med WC-bindfas. Magnetiska mätningar (koercivitet och Co-magnetism\%) ger utslag för den undersökta sammansättningen men visar ingen klar trend för proverna inom tvåfasområdet. Electron Back-Scattered Diffraction (EBSD)-analys visade att kolhalten inte påverkar WC kornstorleken eller kornstorleksfördelningen nämnvärt. En högre sintringstemperatur resulterade däremot i en grövre övre svans i kornstorleksfördelningen jämfört med den lägre temperaturen. EBSD-analysen visade också att bindefasens struktur efter sintring huvudsakligen är austenitisk. Mekaniska tester visade att hårdheten är konstant inom tvåfasområdet, medan segheten ökade med kolhalten. Ett slitagetestet visade en skillnad i prestanda beroende på C halt. Resultaten från denna studie bekräftar att kolbalans och sintringstemperatur är viktiga faktorer att ta hänsyn till när alternativa bindefaser för hårdmetall används.

Cemented carbides are composite materials traditionally made of tungsten carbide (WC) and cobalt (Co). The former, referred to as the hard phase, provides hardness, while the latter is the binder and provides toughness. This combination of properties makes cemented carbide suitable for applications such as rock drilling or metal cutting. Since Co is classified as a critical raw material by European Union, and recent studies find out that is dangerous for human health, this research investigates an alternative binder system for WC cemented carbides as a potential substitute for Co. The focus is put on a system based on Iron, Nickel and Co, with a ratio of 50-25-25 wt%. In particular, the study examines how variations in carbon content and sintering temperature influence microstructure and mechanical properties of the material. Thermodynamic calculations predict a narrow equilibrium carbon window; however, a twice as large carbon window is experimentally verified, after normal powder metallurgy production. By systematically varying carbon content, all the possible structures were mapped, from eta-phase formation at low carbon levels to graphite precipitation at high levels. Three compositions were identified to have a stable two-phase WC-binder structure. Magnetic measurement can be obtained for the investigated binder composition; however, no clear trends are observed within the two-phase region. Electron Back-Scattered Diffraction (EBSD) analysis revealed that carbon content do not significantly affect the WC grain size or grain size distribution. Higher sintering temperature, however, resulted in a coarser upper tail of the WC grain size distribution compared to the lower temperature. The EBSD analysis also showed that the binder phase structure after sintering is predominantly austenitic. Mechanical testing showed that hardness stayed constant within the two-phase region, while fracture toughness increased with carbon content. Wear test demonstrated a difference in performance depending on C content. These findings confirm that carbon balance and sintering temperature are important to consider when using alternative binders for cemented carbides.