Legirani materijal napravljen od tvrdog spoja vatrostalnog metala i vezivnog metala postupkom metalurgije praha. Cementirani karbid ima niz odličnih 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, blanjalice, bušilice, alati za bušenje itd., za rezanje lijevanog željeza, obojenih metala, plastike, hemijskih vlakana, grafita, stakla, kamena i običnog čelika, a može se koristiti i za rezanje teško obradivih materijala kao što su čelik otporan na toplinu, nehrđajući čelik, čelik s visokim sadržajem mangana, alatni čelik itd. Brzina rezanja novih karbidnih alata sada je stotinama puta veća od brzine rezanja ugljičnog čelika.
Primjena cementiranog karbida
(1) Materijal alata
Karbid je najveća količina alatnog materijala, koji se može koristiti za izradu alata za tokarenje, glodalica, blanjalica, bušilica itd. Među njima, volfram-kobalt karbid je pogodan za obradu kratkih strugotina crnih i obojenih metala i obradu nemetalnih materijala, kao što su liveno gvožđe, livena mesinga, bakelit itd.; volfram-titan-kobalt karbid je pogodan za dugotrajnu obradu crnih metala kao što je čelik. Obrada strugotina. Među sličnim legurama, one sa većim sadržajem kobalta su pogodne za grubu obradu, a one sa manjim sadržajem kobalta su pogodne za završnu obradu. Cementirani karbidi opšte namjene imaju mnogo duži vijek trajanja obrade od drugih cementiranih karbida za teško obradive materijale kao što je nehrđajući čelik.
(2) Materijal kalupa
Cementirani karbid se uglavnom koristi za alate za hladnu obradu kao što su alati za hladno izvlačenje, alati za hladno probijanje, alati za hladno ekstrudiranje i alati za hladno profiliranje.
Za hladno savijanje karbidnih alata potrebno je da imaju dobru udarnu žilavost, žilavost na lom, zamornu čvrstoću, čvrstoću na savijanje i dobru otpornost na habanje u uslovima rada otpornim na habanje, kao što su udar ili jak udar. Obično se koriste legure srednjeg i visokog sadržaja kobalta, te srednje i grubozrnate legure, kao što je YG15C.
Generalno 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 u skladu s objektom obrade i uvjetima obrade.
Ako je odabrana klasa sklona ranom pucanju i oštećenju tokom upotrebe, treba odabrati klasu sa većom žilavošću; ako je odabrana klasa sklona ranom habanju i oštećenju tokom upotrebe, treba odabrati klasu sa 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, važi 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, vodeće ploče i vodeće šipke brusilica bez centra, gornje dijelove tokarilica i druge dijelove otporne na habanje.
Vezivni metali su uglavnom metali iz grupe željeza, najčešće kobalt i nikl.
Prilikom proizvodnje cementiranog karbida, veličina čestica odabranog praha sirovine 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, presuje i zagrijava na temperaturu blisku tački topljenja vezivnog metala (1300-1500 °C), pri čemu očvrsla faza i vezivni metal formiraju eutektičku leguru. Nakon hlađenja, očvrsle faze se raspoređuju u rešetku sastavljenu od vezivnog metala i blisko su povezane jedna s drugom kako bi formirale čvrstu cjelinu. Tvrdoća cementiranog karbida zavisi od sadržaja očvrsle faze i veličine zrna, odnosno, što je veći sadržaj očvrsle faze i što su zrna finija, to je veća tvrdoća. Žilavost cementiranog karbida određena je vezivnim metalom. Što je veći sadržaj vezivnog metala, veća je čvrstoća na savijanje.
Godine 1923., Schlerter iz Njemačke dodao je 10% do 20% kobalta u prah volfram karbida kao vezivo i izumio novu leguru volfram karbida i kobalta. Tvrdoća joj je druga, odmah iza dijamanta. To je bio prvi cementirani karbid. Prilikom rezanja čelika alatom napravljenim od ove legure, rezna ivica će se brzo istrošiti, pa čak i rezna ivica će pucati. Godine 1929., Schwarzkov u Sjedinjenim Državama dodao je određenu količinu spojeva volfram karbida i titan karbida u originalni sastav, što je poboljšalo performanse alata pri rezanju čelika. Ovo je još jedno dostignuće u historiji razvoja cementiranog karbida.
Cementirani karbid ima niz odličnih svojstava kao što su visoka tvrdoća, otpornost na habanje, dobra čvrstoća i žilavost, otpornost na toplotu 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, blanjalice, bušilice, alati za bušenje itd., za rezanje lijevanog željeza, obojenih metala, plastike, hemijskih vlakana, grafita, stakla, kamena i običnog čelika, a može se koristiti i za rezanje teško obradivih materijala kao što su čelik otporan na toplotu, nehrđajući čelik, čelik s visokim sadržajem mangana, alatni čelik itd. Brzina rezanja novih karbidnih alata sada je stotinama puta veća od brzine rezanja 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 kalupi za izvlačenje žice, kalupi za vijke, kalupi za matice i razni kalupi za pričvršćivanje, a odlične performanse cementiranog karbida postepeno su zamijenile prethodne čelične kalupe).
Kasnije se pojavio i obloženi cementirani karbid. Švedska je 1969. godine uspješno razvila alat obložen titanijum karbidom. Osnova alata je volfram-titanijum-kobalt karbid ili volfram-kobalt karbid. Debljina premaza titanijum karbida na površini je samo nekoliko mikrona, ali u poređenju sa alatima od iste marke legure, vijek trajanja je produžen za 3 puta, a brzina rezanja je povećana za 25% do 50%. Sedamdesetih godina prošlog stoljeća pojavila se četvrta generacija obloženih alata za rezanje teško obradivih materijala.
Kako se sinteruje cementirani karbid?
Cementirani karbid je metalni materijal napravljen metalurgijom praha od karbida i vezivnih metala jednog ili više vatrostalnih metala.
Mglavne zemlje proizvođači
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 konkurencija na tržištu je vrlo žestoka. Kineska industrija cementiranog karbida počela se oblikovati krajem 1950-ih. Od 1960-ih do 1970-ih, kineska industrija cementiranog karbida se brzo razvijala. Početkom 1990-ih, ukupni proizvodni kapacitet Kine cementiranog karbida dostigao je 6000 tona, a ukupna proizvodnja cementiranog karbida dostigla 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 se sastoji od "YG" ("tvrdo i kobaltno" na kineskom Pinyinu) i procenta prosječnog sadržaja kobalta.
Na primjer, YG8 znači prosječan WCo=8%, a ostatak je volfram-kobalt karbid volfram karbida.
TIC noževi
②Volfram-titan-kobalt karbid
Glavne komponente su volframov karbid, titanijum karbid (TiC) i kobalt.
Njegova klasa se sastoji od "YT" ("tvrdi, titanijum" dva znaka u kineskom prefiksu Pinyin) i prosječnog sadržaja titanijum karbida.
Na primjer, YT15 znači prosječni WTi=15%, a ostatak je volfram karbid i volfram-titan-kobalt karbid sa sadržajem kobalta.
Alat od volframa, titana i tantala
③Volfram-titan-tantal (niobijum) cementirani karbid
Glavne komponente su volframov karbid, titanijum karbid, tantal karbid (ili niobijum karbid) i kobalt. Ova vrsta cementiranog karbida se naziva i opšti cementirani karbid ili univerzalni cementirani karbid.
Njegova ocjena se sastoji od "YW" (kineski fonetski prefiks "hard" i "wan") plus sekvencijskog 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℃, održava se na 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 duži. U proizvodnji kalupa i mjernih alata, vijek trajanja alata je 20 do 150 puta duži od vijeka trajanja legiranog alatnog čelika. Mogu rezati tvrde materijale tvrdoće od oko 50HRC.
Međutim, cementirani karbid je krhak i ne može se obrađivati mašinski, a teško je napraviti 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
Sinterovanje cementiranog karbida u kalupu je proces presovanja praha u gredicu, koji se zatim unosi u peć za sinterovanje radi zagrijavanja na određenu temperaturu (temperatura sinterovanja), zadržavanja određeno vrijeme (vrijeme zadržavanja), a zatim hlađenja kako bi se dobio cementirani karbidni materijal sa potrebnim svojstvima.
Proces sinterovanja cementiranog karbida može se podijeliti u četiri osnovne faze:
1: U fazi uklanjanja sredstva za oblikovanje i prethodnog sinterovanja, sinterovano tijelo se mijenja na sljedeći način:
Uklanjanjem kalupa, s porastom temperature u početnoj fazi sinterovanja, kalup se postepeno razgrađuje ili isparava, a sinterovano tijelo se isključuje. Vrsta, količina i proces sinterovanja su različiti.
Oksidi na površini praha se redukuju. Na temperaturi sinterovanja, vodonik može redukovati okside kobalta i volframa. Ako se sredstvo za oblikovanje ukloni u vakuumu i sinteruje, reakcija ugljenik-kisik nije jaka. Kontaktni napon između čestica praha se postepeno eliminiše, vezivni metalni prah počinje da se oporavlja i rekristalizuje, počinje površinska difuzija i poboljšava se čvrstoća briketiranja.
2: Faza sinterovanja u čvrstoj fazi (800℃ – eutektička temperatura)
Na temperaturi prije pojave tečne faze, pored nastavka procesa iz prethodne faze, reakcija čvrste faze i difuzija se intenziviraju, plastični tok se poboljšava, a sinterovano tijelo se značajno skuplja.
3: Faza sinterovanja u tečnoj fazi (eutektička temperatura – temperatura sinterovanja)
Kada se tečna faza pojavi u sinterovanom tijelu, skupljanje se brzo završava, nakon čega slijedi kristalografska transformacija koja formira osnovnu strukturu i strukturu legure.
4: Faza hlađenja (temperatura sinterovanja – sobna temperatura)
U ovoj fazi, struktura i fazni sastav legure se donekle mijenjaju s različitim uslovima hlađenja. Ova karakteristika se može iskoristiti za zagrijavanje cementiranog karbida radi poboljšanja njegovih fizičkih i mehaničkih svojstava.
Vrijeme objave: 11. april 2022.
