Et legeringsmateriale laget av en hard forbindelse av et ildfast metall og et bindemetall gjennom en pulvermetallurgiprosess. Sementert karbid har en rekke utmerkede egenskaper som høy hardhet, slitestyrke, god styrke og seighet, varmebestandighet og korrosjonsbestandighet, spesielt høy hardhet og slitestyrke, som i utgangspunktet forblir uendret selv ved en temperatur på 500 °C, og har fortsatt høy hardhet ved 1000 ℃. Karbid er mye brukt som verktøymateriale, for eksempel dreieverktøy, freser, høvler, bor, boreverktøy osv., for kutting av støpejern, ikke-jernholdige metaller, plast, kjemiske fibre, grafitt, glass, stein og vanlig stål, og kan også brukes til kutting av vanskelig å bearbeide materialer som varmebestandig stål, rustfritt stål, høymanganstål, verktøystål osv. Skjærehastigheten til nye karbidverktøy er nå hundrevis av ganger høyere enn for karbonstål.
Påføring av sementert karbid
(1) Verktøymateriale
Karbid er den største mengden verktøymateriale, som kan brukes til å lage dreieverktøy, freser, høvler, bor, osv. Blant disse er wolfram-koboltkarbid egnet for kortsponbearbeiding av jernholdige og ikke-jernholdige metaller og bearbeiding av ikke-metalliske materialer, som støpejern, støpt messing, bakelitt, osv.; wolfram-titan-koboltkarbid er egnet for langvarig bearbeiding av jernholdige metaller som stål. Sponbearbeiding. Blant lignende legeringer er de med mer koboltinnhold egnet for grovbearbeiding, og de med mindre koboltinnhold er egnet for etterbehandling. Universal sementerte karbider har en mye lengre bearbeidingslevetid enn andre sementerte karbider for vanskelige å bearbeide materialer som rustfritt stål.
(2) Støpeformmateriale
Sementert karbid brukes hovedsakelig til kaldbearbeidingsformer som kaldtrekkedformer, kaldstansedformer, kaldekstruderingsformer og kalde piredryssedformer.
Kaldhøydeformede karbidmatriser må ha god slagseighet, bruddseighet, utmattingsstyrke, bøyestyrke og god slitestyrke under slitesterke arbeidsforhold som slag eller sterk slag. Vanligvis brukes legeringskvaliteter med middels og høyt koboltinnhold og legeringer med middels og grovkorn, som YG15C.
Generelt sett er forholdet mellom slitestyrke og seighet til sementert karbid motstridende: økning i slitestyrke vil føre til reduksjon av seighet, og økning i seighet vil uunngåelig føre til reduksjon av slitestyrke. Derfor er det nødvendig å oppfylle spesifikke brukskrav i henhold til prosesseringsobjektet og prosesseringsforholdene når man velger legeringskvaliteter.
Hvis den valgte kvaliteten er utsatt for tidlig sprekkdannelse og skade under bruk, bør kvaliteten med høyere seighet velges. Hvis den valgte kvaliteten er utsatt for tidlig slitasje og skade under bruk, bør kvaliteten med høyere hardhet og bedre slitestyrke velges. Følgende kvaliteter: YG15C, YG18C, YG20C, YL60, YG22C, YG25C Fra venstre til høyre synker hardheten, slitestyrken synker og seigheten øker; tvert imot er det motsatte tilfelle.
(3) Måleverktøy og slitesterke deler
Karbid brukes til slitesterke overflateinnlegg og deler av måleverktøy, presisjonslagre i slipemaskiner, føringsplater og føringsstenger i senterløse slipemaskiner, dreiebenker og andre slitesterke deler.
Bindemetaller er vanligvis jerngruppemetaller, vanligvis kobolt og nikkel.
Ved produksjon av sementert karbid er partikkelstørrelsen på det valgte råmaterialepulveret mellom 1 og 2 mikron, og renheten er svært høy. Råmaterialene blandes i henhold til det foreskrevne sammensetningsforholdet, og alkohol eller andre medier tilsettes våtmaling i en våtkulemølle for å gjøre dem fullstendig blandet og pulverisert. Sikt blandingen. Deretter granuleres blandingen, presses og varmes opp til en temperatur nær smeltepunktet til bindemetallet (1300-1500 °C), hvoretter den herdede fasen og bindemetallet danner en eutektisk legering. Etter avkjøling fordeles de herdede fasene i gitteret som består av bindemetallet og er tett forbundet med hverandre for å danne en fast helhet. Hardheten til sementert karbid avhenger av innholdet av den herdede fasen og kornstørrelsen, det vil si at jo høyere innhold av den herdede fasen er og jo finere kornene er, desto større er hardheten. Seigheten til sementert karbid bestemmes av bindemetallet. Jo høyere bindemetallet er, desto høyere er bøyefastheten.
I 1923 tilsatte Schlerter fra Tyskland 10 % til 20 % kobolt til wolframkarbidpulver som bindemiddel, og oppfant en ny legering av wolframkarbid og kobolt. Hardheten er nest etter diamant. Den første sementerte karbiden ble laget. Når man skjærer i stål med et verktøy laget av denne legeringen, vil skjærekanten slites raskt, og til og med skjærekanten vil sprekke. I 1929 tilsatte Schwarzkov i USA en viss mengde wolframkarbid- og titankarbidforbindelser til den opprinnelige sammensetningen, noe som forbedret verktøyets ytelse i stålskjæring. Dette er nok en prestasjon i historien om sementert karbidutvikling.
Karbid har en rekke utmerkede egenskaper som høy hardhet, slitestyrke, god styrke og seighet, varmebestandighet og korrosjonsbestandighet, spesielt høy hardhet og slitestyrke, som i utgangspunktet forblir uendret selv ved en temperatur på 500 °C, og har fortsatt høy hardhet ved 1000 ℃. Karbid er mye brukt som verktøymateriale, for eksempel dreieverktøy, freser, høvler, bor, boreverktøy, etc., for kutting av støpejern, ikke-jernholdige metaller, plast, kjemiske fibre, grafitt, glass, stein og vanlig stål, og kan også brukes til kutting av vanskelig å bearbeide materialer som varmebestandig stål, rustfritt stål, høymanganstål, verktøystål, etc. Skjærehastigheten til nye karbidverktøy er nå hundrevis av ganger høyere enn for karbonstål.
Karbid kan også brukes til å lage bergboreverktøy, gruveverktøy, boreverktøy, måleverktøy, slitesterke deler, metallslipemidler, sylinderforinger, presisjonslagre, dyser, metallformer (som trådtrekkeformer, bolteformer, mutterformer og diverse festeformer, og den utmerkede ytelsen til sementert karbid erstattet gradvis de tidligere stålformene).
Senere kom også belagt sementert karbid. I 1969 utviklet Sverige et verktøy belagt med titankarbid med suksess. Verktøyets basis er wolfram-titan-koboltkarbid eller wolfram-koboltkarbid. Tykkelsen på titankarbidbelegget på overflaten er bare noen få mikrometer, men sammenlignet med verktøy av samme merke i legering er levetiden tre ganger lengre, og skjærehastigheten økes med 25 % til 50 %. På 1970-tallet dukket det opp en fjerde generasjon belagte verktøy for skjæring av vanskelige materialer å bearbeide.
Hvordan sintres sementert karbid?
Sementert karbid er et metallmateriale laget ved pulvermetallurgi av karbider og bindemetaller fra ett eller flere ildfaste metaller.
Mstore produsentland
Det er mer enn 50 land i verden som produserer sementert karbid, med en total produksjon på 27 000–28 000 tonn. De viktigste produsentene er USA, Russland, Sverige, Kina, Tyskland, Japan, Storbritannia, Frankrike, osv. Verdensmarkedet for sementert karbid er i utgangspunktet mettet, og konkurransen i markedet er svært hard. Kinas sementert karbidindustri begynte å ta form på slutten av 1950-tallet. Fra 1960-tallet til 1970-tallet utviklet Kinas sementert karbidindustri seg raskt. Tidlig på 1990-tallet nådde Kinas totale produksjonskapasitet for sementert karbid 6000 tonn, og den totale produksjonen av sementert karbid nådde 5000 tonn, nest etter Russland og USA, er landet nummer tre i verden.
WC-kutter
①Wolfram- og koboltsementert karbid
Hovedkomponentene er wolframkarbid (WC) og bindemiddelet kobolt (Co).
Karakteren er satt sammen av «YG» («hard og kobolt» på kinesisk pinyin) og prosentandelen av gjennomsnittlig koboltinnhold.
For eksempel betyr YG8 at gjennomsnittlig WCo = 8 %, og resten er wolfram-koboltkarbid av wolframkarbid.
TIC-kniver
②Tungsten-titan-koboltkarbid
Hovedkomponentene er wolframkarbid, titankarbid (TiC) og kobolt.
Karakteren er satt sammen av «YT» («hard, titan», to tegn i kinesisk pinyin) og det gjennomsnittlige innholdet av titankarbid.
For eksempel betyr YT15 gjennomsnittlig WTi = 15 %, og resten er wolframkarbid og wolfram-titan-koboltkarbid med koboltinnhold.
Wolfram Titan Tantal Verktøy
③Tungsten-titan-tantal (niob) sementert karbid
Hovedkomponentene er wolframkarbid, titankarbid, tantalkarbid (eller niobkarbid) og kobolt. Denne typen sementert karbid kalles også generell sementert karbid eller universell sementert karbid.
Karakteren er satt sammen av «YW» (det kinesiske fonetiske prefikset for «hard» og «wan») pluss et sekvensnummer, for eksempel YW1.
Ytelsesegenskaper
Karbidsveisede innsatser
Høy hardhet (86～93HRA, tilsvarende 69～81HRC);
God termisk hardhet (opptil 900 ～1000 ℃, hold 60HRC);
God slitestyrke.
Karbidskjæreverktøy er 4 til 7 ganger raskere enn høyhastighetsstål, og verktøylevetiden er 5 til 80 ganger høyere. Ved produksjon av former og måleverktøy er levetiden 20 til 150 ganger høyere enn for legert verktøystål. Det kan skjære i harde materialer på omtrent 50 HRC.
Imidlertid er sementert karbid sprøtt og kan ikke maskineres, og det er vanskelig å lage integrerte verktøy med komplekse former. Derfor lages det ofte blader i forskjellige former, som monteres på verktøykroppen eller formkroppen ved sveising, liming, mekanisk fastklemming, osv.
Spesialformet stang
Sintring
Sinterstøping av sementert karbid går ut på å presse pulveret inn i en barre, og deretter gå inn i sintringsovnen for å varme det opp til en viss temperatur (sintringstemperatur), holde det i en viss tid (holdetid), og deretter avkjøle det for å oppnå et sementert karbidmateriale med de nødvendige egenskapene.
Sintringsprosessen med sementert karbid kan deles inn i fire grunnleggende trinn:
1: I fasen med fjerning av formingsmiddel og forsintring endres den sintrede kroppen som følger:
Fjerning av støpemiddelet, med økningen av temperaturen i den innledende fasen av sintringen, vil støpemiddelet gradvis dekomponere eller fordampe, og den sintrede kroppen blir ekskludert. Type, mengde og sintringsprosess er forskjellig.
Oksidene på overflaten av pulveret reduseres. Ved sintringstemperaturen kan hydrogen redusere oksidene av kobolt og wolfram. Hvis formingsmiddelet fjernes i vakuum og sintres, er karbon-oksygenreaksjonen ikke sterk. Kontaktspenningen mellom pulverpartiklene elimineres gradvis, det bindende metallpulveret begynner å gjenopprettes og omkrystalliseres, overflatediffusjonen begynner å skje, og briketteringsstyrken forbedres.
2: Sintringstrinn i fast fase (800 ℃ – eutektisk temperatur)
Ved temperaturen før væskefasen oppstår, i tillegg til å fortsette prosessen fra forrige trinn, intensiveres fastfasereaksjonen og diffusjonen, den plastiske flyten forbedres, og det sintrede legemet krymper betydelig.
3: Sintringstrinn i væskefase (eutektisk temperatur – sintringstemperatur)
Når væskefasen oppstår i det sintrede legemet, fullføres krympingen raskt, etterfulgt av krystallografisk transformasjon for å danne legeringens grunnstruktur og struktur.
4: Avkjølingsfase (sintringstemperatur – romtemperatur)
På dette stadiet endres legeringens struktur og fasesammensetning noe med forskjellige kjøleforhold. Denne funksjonen kan brukes til å varme opp sementert karbid for å forbedre dens fysiske og mekaniske egenskaper.
Publisert: 11. april 2022
