Матеріал сплаву, виготовлений із твердої сполуки тугоплавкого металу та сполучного металу за допомогою процесу порошкової металургії. Цементований карбід має низку чудових властивостей, таких як висока твердість, зносостійкість, хороша міцність і ударна в'язкість, термостійкість і корозійна стійкість, особливо його висока твердість і зносостійкість, які залишаються в основному незмінними навіть при температурі 500 °C, все ще має висока твердість при 1000 ℃. Твердий сплав широко використовується як інструментальний матеріал, такий як токарні інструменти, фрези, рубанки, свердла, розточувальні інструменти тощо для різання чавуну, кольорових металів, пластмас, хімічних волокон, графіту, скла, каменю та звичайної сталі, і також може використовуватися для різання важкооброблюваних матеріалів, таких як жароміцна сталь, нержавіюча сталь, сталь з високим вмістом марганцю, інструментальна сталь тощо. Швидкість різання нових твердосплавних інструментів тепер у сотні разів перевищує швидкість різання вуглецевої сталі.
Застосування твердого сплаву
(1) Інструментальний матеріал
Твердий сбід є найбільшою кількістю інструментального матеріалу, з якого можна виготовляти токарні інструменти, фрези, рубанки, свердла тощо. Серед них карбід вольфраму-кобальту придатний для обробки короткої стружки чорних і кольорових металів і обробки металів. неметалічні матеріали, такі як чавун, лита латунь, бакеліт тощо; Карбід вольфраму-титану-кобальту підходить для тривалої обробки чорних металів, наприклад сталі. Обробка стружки. Серед подібних сплавів для чорнової обробки придатні сплави з більшим вмістом кобальту, а для чистової обробки — з меншим вмістом кобальту. Цементовані тверді сплави загального призначення мають набагато довший ресурс обробки, ніж інші цементовані сплави для матеріалів, які важко обробляти, наприклад нержавіючої сталі.
(2) Матеріал форми
Цементований карбід в основному використовується для штампів для холодної обробки, таких як штампи для холодного витягування, штампування для холодного штампування, штампів для холодної екструзії та штампів для холодного кріплення.
Треба, щоб матриці для холодної висадки з твердого сплаву мали хорошу ударну в’язкість, в’язкість до руйнування, міцність на втому, міцність на вигин і гарну зносостійкість у зносостійких робочих умовах удару або сильного удару. Зазвичай використовуються сплави із середнім і високим вмістом кобальту, а також із середнім і крупним зерном, наприклад YG15C.
Взагалі кажучи, взаємозв'язок між зносостійкістю і в'язкістю твердого сплаву суперечливий: підвищення зносостійкості призведе до зниження в'язкості, а підвищення в'язкості неминуче призведе до зниження зносостійкості. Тому при виборі марок сплавів необхідно враховувати конкретні вимоги до використання відповідно до об’єкта обробки та умов обробки.
Якщо обраний сорт схильний до раннього розтріскування та пошкодження під час використання, слід вибрати сорт з вищою міцністю; якщо вибраний сорт схильний до раннього зношування та пошкодження під час використання, слід вибрати сорт з вищою твердістю та кращою зносостійкістю. . Наступні сорти: YG15C, YG18C, YG20C, YL60, YG22C, YG25C Зліва направо твердість зменшується, зносостійкість знижується, а міцність збільшується; навпаки, все навпаки.
(3) Вимірювальні інструменти та зносостійкі деталі
Твердим сплавом виготовляють зносостійкі поверхневі вкладки і деталі вимірювального інструменту, прецизійні підшипники шліфувальних верстатів, направляючі пластини і напрямні стрижні безцентрово шліфувальних верстатів, вершини токарних верстатів та інші зносостійкі деталі.
Сполучними металами є, як правило, метали групи заліза, зазвичай кобальт і нікель.
При виробництві цементованого карбіду розмір частинок вибраного порошку сировини становить від 1 до 2 мікрон, а чистота дуже висока. Сировина дозується відповідно до встановленого співвідношення складу, а спирт або інші середовища додаються до мокрого подрібнення у мокрому кульовому млині, щоб повністю змішати та подрібнити. Просійте суміш. Потім суміш гранулюють, пресують і нагрівають до температури, близької до температури плавлення сполучного металу (1300-1500 °C), затверділа фаза і сполучний метал утворюють евтектичний сплав. Після охолодження загартовані фази розподіляються в сітці, що складається з сполучного металу, і тісно з’єднуються одна з одною, утворюючи суцільне ціле. Твердість цементованого карбіду залежить від вмісту загартованої фази та розміру зерен, тобто чим вищий вміст загартованої фази і чим дрібніші зерна, тим більша твердість. В'язкість твердого сплаву визначається сполучним металом. Чим вище вміст сполучного металу, тим вище міцність на вигин.
У 1923 році Шлертер з Німеччини додав від 10% до 20% кобальту до порошку карбіду вольфраму як сполучну речовину та винайшов новий сплав карбіду вольфраму та кобальту. За твердістю поступається лише алмазу. Перший виготовлений твердосплавний сплав. При різанні сталі інструментом з цього сплаву ріжуча кромка швидко зношується, і навіть ріжуча кромка тріскається. У 1929 році Шварцков у Сполучених Штатах додав до початкової композиції певну кількість карбіду вольфраму та карбіду титану, що покращило продуктивність інструменту при різанні сталі. Це ще одне досягнення в історії розвитку твердого сплаву.
Цементований карбід має низку чудових властивостей, таких як висока твердість, зносостійкість, хороша міцність і ударна в'язкість, термостійкість і корозійна стійкість, особливо його висока твердість і зносостійкість, які залишаються в основному незмінними навіть при температурі 500 °C, все ще має висока твердість при 1000 ℃. Твердий сплав широко використовується як інструментальний матеріал, такий як токарні інструменти, фрези, рубанки, свердла, розточувальні інструменти тощо для різання чавуну, кольорових металів, пластмас, хімічних волокон, графіту, скла, каменю та звичайної сталі, і також може використовуватися для різання важкооброблюваних матеріалів, таких як жароміцна сталь, нержавіюча сталь, сталь з високим вмістом марганцю, інструментальна сталь тощо. Швидкість різання нових твердосплавних інструментів тепер у сотні разів перевищує швидкість різання вуглецевої сталі.
Карбід також можна використовувати для виготовлення інструментів для буріння гірських порід, гірничих інструментів, бурових інструментів, вимірювальних інструментів, зносостійких деталей, металевих абразивів, гільз циліндрів, точних підшипників, насадок, металевих форм (таких як волочильні штампи, штампи для болтів, штампи для гайок). , і різні кріпильні форми, чудові характеристики цементованого карбіду поступово замінили попередні сталеві форми).
Пізніше також з'явився цементований карбід з покриттям. У 1969 році Швеція успішно розробила інструмент з покриттям з карбіду титану. Основа інструменту - карбід вольфраму-титану-кобальту або карбід вольфраму-кобальту. Товщина покриття з карбіду титану на поверхні становить лише кілька мікрон, але в порівнянні з інструментами зі сплаву тієї ж марки термін служби подовжується в 3 рази, а швидкість різання збільшується на 25% до 50%. У 1970-х роках з'явилося четверте покоління інструментів з покриттям для різання важкооброблюваних матеріалів.
Як спікається твердий сплав?
Цементований карбід - це металевий матеріал, виготовлений методом порошкової металургії з карбідів і зв'язуючих металів з одного або кількох тугоплавких металів.
Mосновні країни-виробники
У світі більше 50 країн виробляють твердий сплав із загальним обсягом виробництва 27-28 тис. т. Основними виробниками є США, Росія, Швеція, Китай, Німеччина, Японія, Великобританія, Франція та ін. Світовий ринок твердого сплаву в основному насичений. ринкова конкуренція дуже жорстка. Китайська промисловість цементованого карбіду почала формуватися наприкінці 1950-х років. З 1960-х по 1970-ті роки китайська промисловість цементованого карбіду швидко розвивалася. На початку 1990-х років загальна потужність виробництва цементованого карбіду в Китаї досягла 6000 т, а загальний обсяг виробництва цементованого карбіду досяг 5000 т, поступаючись лише Росії та США, він займає третє місце у світі.
WC фреза
①Карбід вольфраму та кобальту
Основними компонентами є карбід вольфраму (WC) і сполучний кобальт (Co).
Його сорт складається з «YG» («твердий і кобальтовий» китайською піньїнь) і відсотка середнього вмісту кобальту.
Наприклад, YG8 означає середній WCo=8%, а решта становить карбід вольфраму-кобальту з карбіду вольфраму.
ножі TIC
②Карбід вольфраму-титану-кобальту
Основними компонентами є карбід вольфраму, карбід титану (TiC) і кобальт.
Його сорт складається з «YT» («твердий, титан» два символи в китайській префіксі піньїнь) і середнього вмісту карбіду титану.
Наприклад, YT15 означає середній WTi=15%, а решта - це карбід вольфраму і карбід вольфраму-титану-кобальту з вмістом кобальту.
Вольфрам Титан Тантал Інструмент
③Карбід вольфрам-титан-тантал (ніобій).
Основними компонентами є карбід вольфраму, карбід титану, карбід танталу (або карбід ніобію) і кобальт. Цей вид цементованого карбіду також називають загальним цементованим карбідом або універсальним цементованим карбідом.
Його оцінка складається з «YW» (китайський фонетичний префікс «hard» і «wan») плюс порядковий номер, наприклад YW1.
Експлуатаційні характеристики
Твердосплавні зварні пластини
Висока твердість (86～93HRA, еквівалент 69～81HRC);
Хороша термічна твердість (до 900 ~ 1000 ℃, зберігайте 60HRC);
Хороша стійкість до стирання.
Твердосплавні різальні інструменти в 4-7 разів швидше, ніж швидкорізальна сталь, а термін служби інструменту в 5-80 разів вищий. Термін служби прес-форм і вимірювальних інструментів у 20-150 разів перевищує термін служби легованої інструментальної сталі. Він може різати тверді матеріали близько 50HRC.
Однак цементований карбід є крихким і не піддається механічній обробці, а також важко виготовляти цільні інструменти складної форми. Тому часто виготовляють лопаті різної форми, які встановлюють на корпус інструменту або форму за допомогою зварювання, склеювання, механічного затискання тощо.
Штанга спеціальної форми
Спікання
Формування для спікання з цементованого карбіду полягає у пресуванні порошку в заготовку, а потім увімкненні в спікальну піч для нагрівання до певної температури (температура спікання), витримування протягом певного часу (час витримки), а потім охолодження для отримання цементованого твердосплавний матеріал з необхідними властивостями.
Процес спікання твердого сплаву можна розділити на чотири основні етапи:
1: На етапі видалення формоутворювача та попереднього спікання спечене тіло змінюється наступним чином:
Видалення формувального агента, з підвищенням температури на початковій стадії спікання, формувальний агент поступово розкладається або випаровується, і спечене тіло виключається. Тип, кількість і процес спікання різні.
Оксиди на поверхні порошку відновлюються. При температурі спікання водень може відновлювати оксиди кобальту і вольфраму. Якщо формувальний агент видалити у вакуумі та спікати, вуглець-киснева реакція не є сильною. Контактна напруга між частинками порошку поступово усувається, металевий порошок, що сполучає, починає відновлюватися та рекристалізуватись, починає відбуватися поверхнева дифузія, а міцність брикетування покращується.
2: Стадія твердофазного спікання (800 ℃–евтектична температура)
При температурі до появи рідкої фази, крім продовження процесу попередньої стадії, інтенсифікуються твердофазна реакція і дифузія, посилюється пластична течія, суттєво усаджується спечене тіло.
3: Стадія спікання в рідкій фазі (температура евтектики – температура спікання)
Коли в спеченому тілі з’являється рідка фаза, усадка швидко завершується, після чого відбувається кристалографічне перетворення для формування основної структури та структури сплаву.
4: Стадія охолодження (температура спікання – кімнатна температура)
На цьому етапі структура і фазовий склад сплаву зазнають деяких змін при різних умовах охолодження. Цю особливість можна використовувати для нагрівання цементованого карбіду для покращення його фізико-механічних властивостей.
Час публікації: 11 квітня 2022 р
