Zliatinový materiál vyrobený z tvrdej zmesi žiaruvzdorného kovu a spojivového kovu procesom práškovej metalurgie. Spekaný karbid má rad vynikajúcich vlastností, ako je vysoká tvrdosť, odolnosť proti opotrebovaniu, dobrá pevnosť a húževnatosť, tepelná odolnosť a odolnosť proti korózii, najmä vysoká tvrdosť a odolnosť proti opotrebovaniu, ktoré zostávajú v podstate nezmenené aj pri teplote 500 °C, pričom si zachovávajú vysokú tvrdosť aj pri 1000 ℃. Karbid sa široko používa ako nástrojový materiál, napríklad na sústružnícke nástroje, frézy, hobľovačky, vŕtačky, vyvrtávačky atď., na rezanie liatiny, neželezných kovov, plastov, chemických vlákien, grafitu, skla, kameňa a bežnej ocele a možno ho použiť aj na rezanie ťažko obrábateľných materiálov, ako je žiaruvzdorná oceľ, nehrdzavejúca oceľ, oceľ s vysokým obsahom mangánu, nástrojová oceľ atď. Rezná rýchlosť nových karbidových nástrojov je teraz stokrát vyššia ako rýchlosť uhlíkovej ocele.
Aplikácia spekaného karbidu
(1) Materiál nástroja
Karbid je najväčším množstvom nástrojového materiálu, ktorý sa dá použiť na výrobu sústružníckych nástrojov, fréz, hobľovačiek, vŕtačiek atď. Spomedzi nich je karbid volfrámu a kobaltu vhodný na krátke triesky železných a neželezných kovov a na spracovanie nekovových materiálov, ako je liatina, liata mosadz, bakelit atď.; karbid volfrámu, titánu a kobaltu je vhodný na dlhodobé spracovanie železných kovov, ako je oceľ. Trieskové obrábanie. Spomedzi podobných zliatin sú tie s vyšším obsahom kobaltu vhodné na hrubé obrábanie a tie s nižším obsahom kobaltu sú vhodné na dokončovanie. Spekané karbidy na všeobecné použitie majú oveľa dlhšiu životnosť pri obrábaní ako iné spekané karbidy pri ťažko obrábateľných materiáloch, ako je nehrdzavejúca oceľ.
(2) Materiál formy
Spekaný karbid sa používa hlavne na výrobu nástrojov na tvárnenie za studena, ako sú nástroje na ťahanie za studena, nástroje na dierovanie za studena, nástroje na pretláčanie za studena a nástroje na výrobu studeného stĺpika.
Karbidové lisovacie nástroje na lisovanie za studena musia mať dobrú rázovú húževnatosť, lomovú húževnatosť, únavovú pevnosť, pevnosť v ohybe a dobrú odolnosť proti opotrebovaniu za pracovných podmienok odolných voči opotrebovaniu, ako je náraz alebo silný náraz. Zvyčajne sa používajú zliatiny so stredným a vysokým obsahom kobaltu a so stredným a hrubozrnným zrnom, ako napríklad YG15C.
Vo všeobecnosti je vzťah medzi odolnosťou proti opotrebeniu a húževnatosťou spekaného karbidu protirečivý: zvýšenie odolnosti proti opotrebeniu vedie k zníženiu húževnatosti a zvýšenie húževnatosti nevyhnutne vedie k zníženiu odolnosti proti opotrebeniu. Preto je pri výbere druhov zliatin potrebné splniť špecifické požiadavky na použitie podľa obrábaného objektu a pracovných podmienok spracovania.
Ak je vybraná trieda náchylná na predčasné praskanie a poškodenie počas používania, mala by sa zvoliť trieda s vyššou húževnatosťou; ak je vybraná trieda náchylná na predčasné opotrebovanie a poškodenie počas používania, mala by sa zvoliť trieda s vyššou tvrdosťou a lepšou odolnosťou proti opotrebeniu. . Nasledujúce triedy: YG15C, YG18C, YG20C, YL60, YG22C, YG25C Zľava doprava sa tvrdosť znižuje, odolnosť proti opotrebeniu sa znižuje a húževnatosť sa zvyšuje; naopak, opak je pravdou.
(3) Meracie nástroje a diely odolné voči opotrebovaniu
Karbid sa používa na povrchové vložky a časti meracích nástrojov odolné voči opotrebovaniu, presné ložiská brúsok, vodiace dosky a vodiace tyče bezhrotových brúsok, vrchné časti sústruhov a iné časti odolné voči opotrebovaniu.
Spojivové kovy sú vo všeobecnosti kovy zo skupiny železa, bežne kobalt a nikel.
Pri výrobe spekaného karbidu je veľkosť častíc vybranej suroviny v prášku medzi 1 a 2 mikrónmi a jej čistota je veľmi vysoká. Suroviny sa dávkujú podľa predpísaného pomeru zloženia a na mokré mletie sa v guľovom mlyne pridá alkohol alebo iné médium, aby sa úplne premiešali a rozdrvili. Zmes sa preoseje. Zmes sa potom granuluje, lisuje a zahrieva na teplotu blízku bodu topenia spojivového kovu (1300 – 1500 °C), pričom vytvrdená fáza a spojivový kov vytvoria eutektický kov. Po ochladení sa vytvrdené fázy rozložia v mriežke zloženej zo spojivového kovu a sú navzájom úzko spojené, aby vytvorili pevný celok. Tvrdosť spekaného karbidu závisí od obsahu spekanej fázy a veľkosti zŕn, to znamená, že čím vyšší je obsah spekanej fázy a čím jemnejšie sú zrná, tým väčšia je tvrdosť. Húževnatosť spekaného karbidu je určená spojivovým kovom. Čím vyšší je obsah spojivového kovu, tým vyššia je pevnosť v ohybe.
V roku 1923 pridal Schlerter z Nemecka do práškového karbidu volfrámu 10 % až 20 % kobaltu ako spojivo a vynašiel novú zliatinu karbidu volfrámu a kobaltu. Tvrdosť je druhá hneď po diamante. Bol to prvý vyrobený spekaný karbid. Pri rezaní ocele nástrojom vyrobeným z tejto zliatiny sa rezná hrana rýchlo opotrebuje a dokonca praská. V roku 1929 pridal Schwarzkov v Spojených štátoch do pôvodného zloženia určité množstvo zlúčenín karbidu volfrámu a karbidu titánu, čo zlepšilo výkon nástroja pri rezaní ocele. Toto je ďalší úspech v histórii vývoja spekaného karbidu.
Spekaný karbid má rad vynikajúcich vlastností, ako je vysoká tvrdosť, odolnosť proti opotrebovaniu, dobrá pevnosť a húževnatosť, tepelná odolnosť a odolnosť proti korózii, najmä jeho vysoká tvrdosť a odolnosť proti opotrebovaniu, ktoré zostávajú v podstate nezmenené aj pri teplote 500 °C, pričom si zachovávajú vysokú tvrdosť aj pri 1000 ℃. Karbid sa široko používa ako nástrojový materiál, ako sú sústružnícke nástroje, frézy, hobľovačky, vŕtačky, vyvrtávacie nástroje atď., na rezanie liatiny, neželezných kovov, plastov, chemických vlákien, grafitu, skla, kameňa a bežnej ocele a možno ho použiť aj na rezanie ťažko obrábateľných materiálov, ako je žiaruvzdorná oceľ, nehrdzavejúca oceľ, oceľ s vysokým obsahom mangánu, nástrojová oceľ atď. Rezná rýchlosť nových karbidových nástrojov je teraz stokrát vyššia ako u uhlíkovej ocele.
Karbid sa môže použiť aj na výrobu nástrojov na vŕtanie hornín, banských nástrojov, vŕtacích nástrojov, meracích nástrojov, opotrebovateľných dielov, kovových abrazív, vložiek valcov, presných ložísk, trysiek, kovových foriem (ako sú lisovacie nástroje na drôty, lisovacie nástroje na skrutky, lisovacie nástroje na matice a rôzne formy na upevňovacie prvky, pričom vynikajúci výkon spekaného karbidu postupne nahradil predchádzajúce oceľové formy).
Neskôr sa objavil aj povlakovaný spekaný karbid. V roku 1969 Švédsko úspešne vyvinulo nástroj s povlakom z karbidu titánu. Základom nástroja je karbid volfrámu, titánu a kobaltu alebo karbid volfrámu a kobaltu. Hrúbka povlaku karbidu titánu na povrchu je len niekoľko mikrónov, ale v porovnaní s nástrojmi z rovnakej zliatiny sa životnosť predĺžila trikrát a rýchlosť rezania sa zvýšila o 25 % až 50 %. V 70. rokoch 20. storočia sa objavila štvrtá generácia povlakovaných nástrojov na rezanie ťažko obrábateľných materiálov.
Ako sa speká spekaný karbid?
Spekaný karbid je kovový materiál vyrobený práškovou metalurgiou z karbidov a spojivových kovov jedného alebo viacerých žiaruvzdorných kovov.
Mhlavné producentské krajiny
Na svete existuje viac ako 50 krajín, ktoré vyrábajú spekaný karbid s celkovou produkciou 27 000 – 28 000 ton. Hlavnými producentmi sú Spojené štáty, Rusko, Švédsko, Čína, Nemecko, Japonsko, Spojené kráľovstvo, Francúzsko atď. Svetový trh so spekaným karbidom je v podstate nasýtený a konkurencia na trhu je veľmi tvrdá. Čínsky priemysel spekaného karbidu sa začal formovať koncom 50. rokov 20. storočia. Od 60. do 70. rokov 20. storočia sa čínsky priemysel spekaného karbidu rýchlo rozvíjal. Začiatkom 90. rokov 20. storočia dosiahla celková výrobná kapacita spekaného karbidu v Číne 6 000 ton a celková produkcia spekaného karbidu 5 000 ton, čo je druhé najlepšie miesto za Ruskom a Spojenými štátmi a tretie miesto na svete.
WC fréza
①Volfrámový a kobaltový spekaný karbid
Hlavnými zložkami sú karbid volfrámu (WC) a spojivo kobalt (Co).
Jeho stupeň sa skladá z „YG“ („tvrdý a kobalt“ v čínskom pchin-jine) a percenta priemerného obsahu kobaltu.
Napríklad YG8 znamená priemerný WCo = 8 % a zvyšok tvorí karbid volfrámu a kobaltu z karbidu volfrámu.
Nože TIC
②Karbid volfrámu, titánu a kobaltu
Hlavnými zložkami sú karbid volfrámu, karbid titánu (TiC) a kobalt.
Jeho stupeň sa skladá z „YT“ („tvrdý, titán“ dva znaky v čínskej predpone Pinyin) a priemerného obsahu karbidu titánu.
Napríklad YT15 znamená priemerný WTi = 15 % a zvyšok tvorí karbid volfrámu a karbid volfrámu, titánu a kobaltu s obsahom kobaltu.
Nástroj z volfrámu, titánu a tantalu
③Spekávaný karbid volfrámu, titánu a tantalu (nióbu)
Hlavnými zložkami sú karbid volfrámu, karbid titánu, karbid tantalu (alebo karbid nióbu) a kobalt. Tento druh spekaného karbidu sa tiež nazýva všeobecný spekaný karbid alebo univerzálny spekaný karbid.
Jeho stupeň sa skladá z „YW“ (čínska fonetická predpona „hard“ a „wan“) a poradového čísla, napríklad YW1.
Výkonnostné charakteristiky
Zvárané karbidové vložky
Vysoká tvrdosť (86～93HRA, čo zodpovedá 69～81HRC);
Dobrá tepelná tvrdosť (až 900～1000℃, udržiavajte 60HRC);
Dobrá odolnosť voči oderu.
Karbidové rezné nástroje sú 4 až 7-krát rýchlejšie ako rýchlorezná oceľ a ich životnosť je 5 až 80-krát vyššia. Pri výrobe foriem a meracích nástrojov je ich životnosť 20 až 150-krát vyššia ako u legovanej nástrojovej ocele. Dokážu rezať tvrdé materiály s tvrdosťou približne 50 HRC.
Spekaný karbid je však krehký a nedá sa opracovať a je ťažké z neho vyrobiť integrálne nástroje so zložitými tvarmi. Preto sa často vyrábajú čepele rôznych tvarov, ktoré sa inštalujú na telo nástroja alebo teleso formy zváraním, lepením, mechanickým upnutím atď.
Špeciálne tvarovaná tyč
Spekanie
Spekanie karbidu spočíva v tom, že sa prášok vylisuje do predvalka a potom sa vloží do spekacej pece, kde sa zahreje na určitú teplotu (teplota spekania), udrží sa určitý čas (doba výdrže) a potom sa ochladí, čím sa získa materiál zo spekaného karbidu s požadovanými vlastnosťami.
Proces spekania spekaných karbidov možno rozdeliť do štyroch základných etáp:
1: Vo fáze odstraňovania formovacieho činidla a predspekania sa spekané teleso mení nasledovne:
Po odstránení formovacieho činidla sa formovacie činidlo so zvyšujúcou sa teplotou v počiatočnej fáze spekania postupne rozkladá alebo odparuje a spekané teleso sa vylučuje. Typ, množstvo a proces spekania sa líšia.
Oxidy na povrchu prášku sa redukujú. Pri teplote spekania môže vodík redukovať oxidy kobaltu a volfrámu. Ak sa formovacie činidlo odstráni vo vákuu a speká sa, reakcia uhlík-kyslík nie je silná. Kontaktné napätie medzi časticami prášku sa postupne eliminuje, spojovací kovový prášok sa začína obnovovať a rekryštalizovať, začína dochádzať k povrchovej difúzii a zlepšuje sa briketovacia pevnosť.
2: Fáza spekania v pevnej fáze (800 ℃ – eutektická teplota)
Pri teplote pred objavením sa kvapalnej fázy sa okrem pokračovania procesu predchádzajúceho stupňa zintenzívni reakcia a difúzia v tuhej fáze, zlepší sa plastický tok a spekané teleso sa výrazne zmenší.
3: Fáza spekania v kvapalnej fáze (eutektická teplota – teplota spekania)
Keď sa v spekanom telese objaví kvapalná fáza, zmršťovanie sa rýchlo dokončí, po čom nasleduje kryštalografická transformácia za vzniku základnej štruktúry a štruktúry zliatiny.
4: Fáza chladenia (teplota spekania – izbová teplota)
V tomto štádiu sa štruktúra a fázové zloženie zliatiny pri rôznych podmienkach chladenia do istej miery menia. Táto vlastnosť sa dá využiť na zahriatie spekaného karbidu, aby sa zlepšili jeho fyzikálne a mechanické vlastnosti.
Čas uverejnenia: 11. apríla 2022
