Legirani materijal izrađen od tvrdog spoja vatrostalnog metala i vezivnog metala postupkom metalurgije praha. Cementirani karbid ima niz izvrsnih svojstava kao što su visoka tvrdoća, otpornost na habanje, dobra čvrstoća i žilavost, otpornost na toplinu i otpornost na koroziju, posebno visoka tvrdoća i otpornost na habanje, koje ostaju u osnovi nepromijenjene čak i na temperaturi od 500 °C, a i dalje imaju visoku tvrdoću na 1000 ℃. Karbid se široko koristi kao alatni materijal, kao što su alati za tokarenje, glodalice, blanje, bušilice, alati za bušenje itd., za rezanje lijevanog željeza, obojenih metala, plastike, kemijskih vlakana, grafita, stakla, kamena i običnog čelika, a može se koristiti i za rezanje teško obradivih materijala kao što su toplinski otporni čelik, nehrđajući čelik, visokomanganski čelik, alatni čelik itd. Brzina rezanja novih karbidnih alata sada je stotinama puta veća od brzine ugljičnog čelika.
Primjena cementiranog karbida
(1) Materijal alata
Karbid je najveća količina alatnog materijala, koji se može koristiti za izradu tokarskih alata, glodala, blanjalica, bušilica itd. Među njima, volfram-kobaltov karbid prikladan je za obradu kratkih strugotina željeznih i obojenih metala te obradu nemetalnih materijala, poput lijevanog željeza, lijevanog mesinga, bakelita itd.; volfram-titan-kobaltov karbid prikladan je za dugotrajnu obradu željeznih metala poput čelika. Obrada strugotina. Među sličnim legurama, one s većim udjelom kobalta prikladne su za grubu obradu, a one s manjim udjelom kobalta prikladne su za završnu obradu. Cementirani karbidi opće namjene imaju puno dulji vijek trajanja obrade od drugih cementiranih karbida za teško obradive materijale poput nehrđajućeg čelika.
(2) Materijal kalupa
Cementirani karbid se uglavnom koristi za alate za hladnu obradu kao što su alati za hladno vučenje, alati za hladno probijanje, alati za hladno ekstrudiranje i alati za hladno oblikovanje stupova.
Za hladno savijanje karbidnih alata potrebno je da imaju dobru udarnu žilavost, žilavost na lom, čvrstoću na zamor, čvrstoću na savijanje i dobru otpornost na habanje u uvjetima rada otpornog na habanje, udar ili jak udar. Obično se koriste legure srednjeg i visokog udjela kobalta te srednjeg i grubozrnatog zrna, kao što je YG15C.
Općenito govoreći, odnos između otpornosti na habanje i žilavosti cementiranog karbida je kontradiktoran: povećanje otpornosti na habanje dovest će do smanjenja žilavosti, a povećanje žilavosti neizbježno će dovesti do smanjenja otpornosti na habanje. Stoga je pri odabiru vrsta legure potrebno ispuniti specifične zahtjeve upotrebe prema objektu obrade i uvjetima obrade.
Ako je odabrana klasa sklona ranom pucanju i oštećenju tijekom upotrebe, treba odabrati klasu s većom žilavošću; ako je odabrana klasa sklona ranom trošenju i oštećenju tijekom upotrebe, treba odabrati klasu s većom tvrdoćom i boljom otpornošću na habanje. Sljedeće klase: YG15C, YG18C, YG20C, YL60, YG22C, YG25C S lijeva na desno, tvrdoća se smanjuje, otpornost na habanje se smanjuje, a žilavost se povećava; naprotiv, vrijedi suprotno.
(3) Mjerni alati i dijelovi otporni na habanje
Karbid se koristi za površinske intarzije otporne na habanje i dijelove mjernih alata, precizne ležajeve brusilica, vodilice i vodilice bescentričnih brusilica, vrhove tokarilica i druge dijelove otporne na habanje.
Vezivni metali su uglavnom metali željezne skupine, najčešće kobalt i nikal.
Prilikom proizvodnje cementiranog karbida, veličina čestica odabranog sirovinskog praha je između 1 i 2 mikrona, a čistoća je vrlo visoka. Sirovine se doziraju prema propisanom omjeru sastava, a alkohol ili drugi mediji se dodaju mokrom mlinu za mljevenje u mokrom kugličnom mlinu kako bi se potpuno izmiješale i usitnile. Smjesa se prosije. Zatim se smjesa granulira, preša i zagrijava na temperaturu blisku talištu metalnog veziva (1300-1500 °C), pri čemu očvrsla faza i metalno vezivo tvore eutektičku leguru. Nakon hlađenja, očvrsle faze se raspoređuju u rešetki sastavljenoj od metalnog veziva i blisko su povezane jedna s drugom kako bi tvorile čvrstu cjelinu. Tvrdoća cementiranog karbida ovisi o sadržaju očvrsle faze i veličini zrna, odnosno što je veći sadržaj očvrsle faze i što su zrna finija, to je veća tvrdoća. Žilavost cementiranog karbida određena je metalnim vezivom. Što je veći sadržaj metalnog veziva, to je veća čvrstoća na savijanje.
Godine 1923. Schlerter iz Njemačke dodao je 10% do 20% kobalta u prah volframovog karbida kao vezivo i izumio novu leguru volframovog karbida i kobalta. Tvrdoća joj je druga odmah iza dijamanta. To je bio prvi cementirani karbid. Prilikom rezanja čelika alatom izrađenim od ove legure, rezna oštrica će se brzo istrošiti, pa čak i rezna oštrica će puknuti. Godine 1929. Schwarzkov u Sjedinjenim Državama dodao je određenu količinu spojeva volframovog karbida i titanijevog karbida u originalni sastav, što je poboljšalo performanse alata pri rezanju čelika. Ovo je još jedno postignuće u povijesti razvoja cementiranog karbida.
Cementirani karbid ima niz izvrsnih svojstava kao što su visoka tvrdoća, otpornost na habanje, dobra čvrstoća i žilavost, otpornost na toplinu i otpornost na koroziju, posebno visoka tvrdoća i otpornost na habanje, koje ostaju u osnovi nepromijenjene čak i na temperaturi od 500 °C, a i dalje imaju visoku tvrdoću na 1000 ℃. Karbid se široko koristi kao alatni materijal, kao što su tokarski alati, glodalice, blanje, bušilice, alati za bušenje itd., za rezanje lijevanog željeza, obojenih metala, plastike, kemijskih vlakana, grafita, stakla, kamena i običnog čelika, a može se koristiti i za rezanje teško obradivih materijala kao što su toplinski otporni čelik, nehrđajući čelik, visokomanganski čelik, alatni čelik itd. Brzina rezanja novih karbidnih alata sada je stotinama puta veća od brzine ugljičnog čelika.
Karbid se također može koristiti za izradu alata za bušenje stijena, rudarskih alata, alata za bušenje, mjernih alata, dijelova otpornih na habanje, metalnih abraziva, košuljica cilindara, preciznih ležajeva, mlaznica, metalnih kalupa (kao što su matrice za izvlačenje žice, matrice za vijke, matrice za matice i razni kalupi za pričvršćivanje, a izvrsne performanse cementiranog karbida postupno su zamijenile prethodne čelične kalupe).
Kasnije se pojavio i obloženi cementirani karbid. Godine 1969. Švedska je uspješno razvila alat obložen titan karbidom. Osnova alata je volfram-titan-kobalt karbid ili volfram-kobalt karbid. Debljina premaza titan karbida na površini je samo nekoliko mikrona, ali u usporedbi s istom markom alata od legure, vijek trajanja je produžen za 3 puta, a brzina rezanja povećana je za 25% do 50%. U 1970-ima pojavila se četvrta generacija obloženih alata za rezanje teško obradivih materijala.
Kako se sinterira cementirani karbid?
Cementirani karbid je metalni materijal izrađen metalurgijom praha od karbida i vezivnih metala jednog ili više vatrostalnih metala.
Mglavne zemlje proizvođačice
U svijetu postoji više od 50 zemalja koje proizvode cementirani karbid, s ukupnom proizvodnjom od 27.000-28.000 tona. Glavni proizvođači su Sjedinjene Američke Države, Rusija, Švedska, Kina, Njemačka, Japan, Ujedinjeno Kraljevstvo, Francuska itd. Svjetsko tržište cementiranog karbida je u osnovi zasićeno, a tržišna konkurencija je vrlo žestoka. Kineska industrija cementiranog karbida počela se oblikovati krajem 1950-ih. Od 1960-ih do 1970-ih, kineska industrija cementiranog karbida brzo se razvijala. Početkom 1990-ih, ukupni proizvodni kapacitet cementiranog karbida u Kini dosegao je 6000 tona, a ukupna proizvodnja cementiranog karbida dosegla je 5000 tona, što je drugo mjesto u svijetu, odmah iza Rusije i Sjedinjenih Američkih Država.
Rezač WC-a
①Cementirani karbid od volframa i kobalta
Glavne komponente su volframov karbid (WC) i vezivo kobalt (Co).
Njegova ocjena sastoji se od "YG" ("tvrdo i kobaltno" na kineskom Pinyinu) i postotka prosječnog sadržaja kobalta.
Na primjer, YG8 znači prosječni WCo=8%, a ostatak je volfram-kobaltov karbid volframovog karbida.
TIC noževi
②Volfram-titan-kobaltov karbid
Glavne komponente su volframov karbid, titanov karbid (TiC) i kobalt.
Njegova ocjena sastoji se od "YT" ("tvrdi, titan" dva znaka u kineskom prefiksu Pinyin) i prosječnog sadržaja titanijevog karbida.
Na primjer, YT15 znači prosječni WTi=15%, a ostatak je volframov karbid i volfram-titan-kobaltov karbid s udjelom kobalta.
Alat od volframa, titana i tantala
③Volfram-titan-tantal (niobij) cementirani karbid
Glavne komponente su volframov karbid, titanov karbid, tantalov karbid (ili niobijev karbid) i kobalt. Ova vrsta cementiranog karbida naziva se i opći cementirani karbid ili univerzalni cementirani karbid.
Njegova ocjena sastoji se od „YW“ (kineski fonetski prefiks „hard“ i „wan“) plus slijednog broja, kao što je YW1.
Karakteristike performansi
Zavareni umetci od karbida
Visoka tvrdoća (86～93HRA, što je ekvivalentno 69～81HRC);
Dobra termička tvrdoća (do 900～1000℃, održavati 60HRC);
Dobra otpornost na abraziju.
Alati za rezanje od karbida su 4 do 7 puta brži od brzoreznog čelika, a vijek trajanja alata je 5 do 80 puta veći. U proizvodnji kalupa i mjernih alata, vijek trajanja alata je 20 do 150 puta veći od vijeka trajanja legiranog alatnog čelika. Mogu rezati tvrde materijale tvrdoće od oko 50HRC.
Međutim, cementirani karbid je krhak i ne može se obrađivati, a teško je izraditi integralne alate složenih oblika. Stoga se često izrađuju oštrice različitih oblika koje se ugrađuju na tijelo alata ili tijelo kalupa zavarivanjem, lijepljenjem, mehaničkim stezanjem itd.
Šipka posebnog oblika
Sinteriranje
Sinteriranje cementiranog karbida sastoji se od prešanja praha u gredicu, a zatim ulaska u peć za sinteriranje radi zagrijavanja na određenu temperaturu (temperatura sinteriranja), održavanja određeno vrijeme (vrijeme zadržavanja) i hlađenja kako bi se dobio cementirani karbidni materijal s potrebnim svojstvima.
Proces sinteriranja cementiranog karbida može se podijeliti u četiri osnovne faze:
1: U fazi uklanjanja sredstva za oblikovanje i predsinteriranja, sinterirano tijelo se mijenja na sljedeći način:
Uklanjanjem kalupnog sredstva, s porastom temperature u početnoj fazi sinteriranja, kalupno sredstvo se postupno razgrađuje ili isparava, a sinterirano tijelo se isključuje. Vrsta, količina i proces sinteriranja su različiti.
Oksidi na površini praha se reduciraju. Na temperaturi sinteriranja, vodik može reducirati okside kobalta i volframa. Ako se sredstvo za oblikovanje ukloni u vakuumu i sinterira, reakcija ugljik-kisik nije jaka. Kontaktno naprezanje između čestica praha postupno se uklanja, metalni prah koji veže počinje se oporavljati i rekristalizirati, počinje površinska difuzija i poboljšava se čvrstoća briketiranja.
2: Faza sinteriranja u čvrstoj fazi (800 ℃ – eutektička temperatura)
Na temperaturi prije pojave tekuće faze, osim što se nastavlja proces prethodne faze, reakcija u čvrstoj fazi i difuzija se intenziviraju, plastični tok se poboljšava, a sinterirano tijelo se značajno skuplja.
3: Faza sinteriranja u tekućoj fazi (eutektička temperatura – temperatura sinteriranja)
Kada se tekuća faza pojavi u sinteriranom tijelu, skupljanje se brzo završava, nakon čega slijedi kristalografska transformacija kako bi se formirala osnovna struktura i struktura legure.
4: Faza hlađenja (temperatura sinteriranja – sobna temperatura)
U ovoj fazi, struktura i fazni sastav legure mijenjaju se s različitim uvjetima hlađenja. Ova značajka može se koristiti za zagrijavanje cementiranog karbida radi poboljšanja njegovih fizikalnih i mehaničkih svojstava.
Vrijeme objave: 11. travnja 2022.
