Сплав, изработена от твърдо съединение на огнеупорен метал и свързващ метал чрез процес на прахова металургия. Циментираният карбид има серия от отлични свойства, като висока твърдост, износоустойчивост, добра якост и жилавост, топлоустойчивост и устойчивост на корозия, особено високата си твърдост и износоустойчивост, които остават практически непроменени дори при температура от 500 °C, като все още имат висока твърдост при 1000 ℃. Карбидът се използва широко като инструментален материал, като стругови инструменти, фрези, рендосвачки, свредла, пробивни инструменти и др., за рязане на чугун, цветни метали, пластмаси, химически влакна, графит, стъкло, камък и обикновена стомана, а също така може да се използва за рязане на труднообработваеми материали като топлоустойчива стомана, неръждаема стомана, високоманганова стомана, инструментална стомана и др. Скоростта на рязане на новите карбидни инструменти вече е стотици пъти по-висока от тази на въглеродната стомана.
Приложение на циментиран карбид
(1) Материал на инструмента
Карбидът е най-големият инструментален материал, който може да се използва за направата на стругови инструменти, фрези, рендосвачки, свредла и др. Сред тях, волфрам-кобалтовият карбид е подходящ за обработка на черни и цветни метали с къси стружки и обработка на неметални материали, като чугун, месинг, бакелит и др.; волфрам-титанов-кобалтовият карбид е подходящ за дългосрочна обработка на черни метали, като стомана. Обработка на стружки. Сред подобните сплави, тези с по-високо съдържание на кобалт са подходящи за груба обработка, а тези с по-ниско съдържание на кобалт са подходящи за довършителна обработка. Циментираните карбиди с общо предназначение имат много по-дълъг живот на обработка от други циментирани карбиди за труднообработваеми материали, като неръждаема стомана.
(2) Материал за матрица
Циментираният карбид се използва главно за щанци за студена обработка, като например щанци за студено изтегляне, щанци за студено щанцоване, щанци за студено екструдиране и щанци за студено формоване.
Студено щанцоващите форми от карбид трябва да имат добра ударна жилавост, жилавост на счупване, якост на умора, якост на огъване и добра износоустойчивост при износоустойчиви работни условия на удар или силен удар. Обикновено се използват средно и високо кобалтови, както и средно и едрозърнести сплави, като например YG15C.
Най-общо казано, връзката между износоустойчивостта и жилавостта на циментирания карбид е противоречива: увеличаването на износоустойчивостта ще доведе до намаляване на жилавостта, а увеличаването на жилавостта неизбежно ще доведе до намаляване на износоустойчивостта. Следователно, при избора на марки сплави е необходимо да се отговаря на специфичните изисквания за употреба в зависимост от обекта на обработка и условията на обработка.
Ако избраният клас е склонен към преждевременно напукване и повреди по време на употреба, трябва да се избере клас с по-висока жилавост; ако избраният клас е склонен към преждевременно износване и повреди по време на употреба, трябва да се избере клас с по-висока твърдост и по-добра износоустойчивост. Следните класове: YG15C, YG18C, YG20C, YL60, YG22C, YG25C Отляво надясно, твърдостта намалява, износоустойчивостта намалява и жилавостта се увеличава; напротив, обратното е вярно.
(3) Измервателни инструменти и износоустойчиви части
Карбидът се използва за износоустойчиви повърхностни инкрустации и части от измервателни инструменти, прецизни лагери на шлифовъчни машини, направляващи плочи и направляващи пръти на безцентрови шлифовъчни машини, върхове на стругове и други износоустойчиви части.
Свързващите метали обикновено са метали от групата на желязото, най-често кобалт и никел.
При производството на циментиран карбид, размерът на частиците на избрания прах от суровина е между 1 и 2 микрона, а чистотата е много висока. Суровините се дозират съгласно предписаното съотношение на състава и се добавят алкохол или други среди за мокро смилане в мокра топкова мелница, за да се смесят напълно и да се пулверизират. Сместа се пресява. След това сместа се гранулира, пресова и нагрява до температура, близка до точката на топене на свързващия метал (1300-1500 °C), като втвърдената фаза и свързващият метал образуват евтектична сплав. След охлаждане втвърдените фази се разпределят в решетката, съставена от свързващия метал, и са тясно свързани помежду си, за да образуват твърдо цяло. Твърдостта на циментирания карбид зависи от съдържанието на втвърдената фаза и размера на зърната, т.е. колкото по-високо е съдържанието на втвърдената фаза и колкото по-фини са зърната, толкова по-голяма е твърдостта. Якостта на циментирания карбид се определя от свързващия метал. Колкото по-високо е съдържанието на свързващия метал, толкова по-висока е якостта на огъване.
През 1923 г. Шлертер от Германия добавя 10% до 20% кобалт към прах от волфрамов карбид като свързващо вещество и изобретява нова сплав от волфрамов карбид и кобалт. Твърдостта ѝ е втора след диаманта. Това е първият произведен циментиран карбид. При рязане на стомана с инструмент, изработен от тази сплав, режещият ръб се износва бързо и дори се напуква. През 1929 г. Шварцков от САЩ добавя известно количество комбинирани карбиди от волфрамов карбид и титанов карбид към оригиналния състав, което подобрява производителността на инструмента при рязане на стомана. Това е още едно постижение в историята на развитието на циментирания карбид.
Циментираният карбид има серия от отлични свойства, като висока твърдост, износоустойчивост, добра якост и жилавост, топлоустойчивост и устойчивост на корозия, особено високата си твърдост и износоустойчивост, които остават практически непроменени дори при температура от 500 °C, като все още имат висока твърдост при 1000 ℃. Карбидът се използва широко като инструментален материал, например за стругови инструменти, фрези, рендосвачки, свредла, пробивни инструменти и др., за рязане на чугун, цветни метали, пластмаси, химически влакна, графит, стъкло, камък и обикновена стомана, а също така може да се използва за рязане на труднообработваеми материали като топлоустойчива стомана, неръждаема стомана, високоманганова стомана, инструментална стомана и др. Скоростта на рязане на новите карбидни инструменти вече е стотици пъти по-висока от тази на въглеродната стомана.
Карбидът може да се използва и за направата на инструменти за пробиване на скали, минни инструменти, сондажни инструменти, измервателни инструменти, износоустойчиви части, метални абразиви, цилиндрични облицовки, прецизни лагери, дюзи, метални форми (като матрици за изтегляне на тел, матрици за болтове, матрици за гайки и различни форми за закрепване, като отличните характеристики на циментирания карбид постепенно заменят предишните стоманени форми).
По-късно се появява и покрит циментиран карбид. През 1969 г. Швеция успешно разработва инструмент с покритие от титанов карбид. Основата на инструмента е волфрам-титанов-кобалтов карбид или волфрам-кобалтов карбид. Дебелината на повърхностното покритие от титанов карбид е само няколко микрона, но в сравнение с инструменти от същата марка сплави, експлоатационният живот се удължава 3 пъти, а скоростта на рязане се увеличава с 25% до 50%. През 70-те години на миналия век се появява четвърто поколение инструменти с покритие за рязане на труднообработваеми материали.
Как се синтерова карбид?
Циментираният карбид е метален материал, получен чрез прахова металургия от карбиди и свързващи метали от един или повече огнеупорни метали.
Mголеми страни производителки
В света има над 50 страни, които произвеждат циментиран карбид, с общо производство от 27 000 до 28 000 тона. Основните производители са САЩ, Русия, Швеция, Китай, Германия, Япония, Обединеното кралство, Франция и др. Световният пазар на циментиран карбид е почти наситен, а конкуренцията е много ожесточена. Китайската индустрия за циментиран карбид започва да се оформя в края на 50-те години на миналия век. От 60-те до 70-те години на миналия век индустрията за циментиран карбид в Китай се развива бързо. В началото на 90-те години общият производствен капацитет на Китай за циментиран карбид достига 6000 тона, а общото производство на циментиран карбид достига 5000 тона, което е второ място след Русия и САЩ и е на трето място в света.
WC нож
①Волфрамов и кобалтов циментиран карбид
Основните компоненти са волфрамов карбид (WC) и свързващо вещество кобалт (Co).
Степента му се състои от „YG“ („твърд и кобалт“ на китайски пинин) и процента на средното съдържание на кобалт.
Например, YG8 означава средно WCo=8%, а останалото е волфрам-кобалтов карбид от волфрамов карбид.
TIC ножове
②Волфрамов-титанов-кобалтов карбид
Основните компоненти са волфрамов карбид, титанов карбид (TiC) и кобалт.
Класът му се състои от „YT“ („твърд, титан“ - два знака в китайския префикс Пинин) и средното съдържание на титанов карбид.
Например, YT15 означава средно WTi=15%, а останалото е волфрамов карбид и волфрам-титанов-кобалтов карбид със съдържание на кобалт.
Волфрамов титанов тантал инструмент
③Волфрамов-титанов-танталов (ниобиев) циментиран карбид
Основните компоненти са волфрамов карбид, титанов карбид, танталов карбид (или ниобиев карбид) и кобалт. Този вид циментиран карбид се нарича още общ циментиран карбид или универсален циментиран карбид.
Неговата степен е съставена от „YW“ (китайският фонетичен префикс от „hard“ и „wan“) плюс пореден номер, например YW1.
Характеристики на производителността
Карбидни заварени вложки
Висока твърдост (86～93HRA, еквивалентна на 69～81HRC);
Добра термична твърдост (до 900～1000℃, поддържайте 60HRC);
Добра устойчивост на абразия.
Карбидните режещи инструменти са 4 до 7 пъти по-бързи от бързорежещите стомани, а животът им е 5 до 80 пъти по-висок. При производството на форми и измервателни инструменти, животът им е 20 до 150 пъти по-висок от този на легираната инструментална стомана. Те могат да режат твърди материали с твърдост около 50HRC.
Циментираният карбид обаче е крехък и не може да се обработва машинно, а също така е трудно да се изработят интегрални инструменти със сложни форми. Поради това често се изработват остриета с различни форми, които се монтират върху тялото на инструмента или тялото на матрицата чрез заваряване, залепване, механично затягане и др.
Специално оформена лента
Синтероване
Синтероването на циментиран карбид се състои в пресоване на праха в заготовка, след което той се подава в пещта за синтероване, за да се нагрее до определена температура (температура на синтероване), да се задържи за определено време (време на задържане) и след това да се охлади, за да се получи циментиран карбид с необходимите свойства.
Процесът на синтероване на циментиран карбид може да бъде разделен на четири основни етапа:
1: В етапа на отстраняване на формовъчния агент и предварително синтероване, синтерованото тяло се променя, както следва:
С отстраняването на формовъчния агент, с повишаване на температурата в началния етап на синтероване, той постепенно се разлага или изпарява и синтерованото тяло се отделя. Видът, количеството и процесът на синтероване са различни.
Оксидите на повърхността на праха се редуцират. При температура на синтероване, водородът може да редуцира оксидите на кобалт и волфрам. Ако формоващият агент се отстрани във вакуум и се синтерова, реакцията въглерод-кислород не е силна. Контактното напрежение между частиците на праха постепенно се елиминира, свързващият метал на праха започва да се възстановява и рекристализира, започва повърхностната дифузия и се подобрява якостта на брикетиране.
2: Етап на твърдофазно синтероване (800℃ – евтектична температура)
При температурата преди появата на течната фаза, освен че процесът от предишния етап продължава, твърдофазната реакция и дифузията се засилват, пластичният поток се подобрява и синтерованото тяло се свива значително.
3: Етап на синтероване в течна фаза (евтектична температура – температура на синтероване)
Когато течната фаза се появи в синтерованото тяло, свиването се извършва бързо, последвано от кристалографска трансформация, за да се образува основната структура и структура на сплавта.
4: Етап на охлаждане (температура на синтероване – стайна температура)
На този етап структурата и фазовият състав на сплавта претърпяват известни промени при различни условия на охлаждане. Тази характеристика може да се използва за нагряване на циментирания карбид, за да се подобрят неговите физични и механични свойства.
Време на публикуване: 11 април 2022 г.
