Материал сплава, изготовленный из твердого соединения тугоплавкого металла и связующего металла в процессе порошковой металлургии.Цементированный карбид обладает рядом превосходных свойств, таких как высокая твердость, износостойкость, хорошая прочность и ударная вязкость, термостойкость и коррозионная стойкость, особенно его высокая твердость и износостойкость, которые остаются в основном неизменными даже при температуре 500 °C, по-прежнему имеет высокая твердость при 1000 ℃.Карбид широко используется в качестве инструментального материала, такого как токарные инструменты, фрезы, строгальные станки, сверла, расточные инструменты и т. д., для резки чугуна, цветных металлов, пластмасс, химических волокон, графита, стекла, камня и обычной стали, а также может использоваться для резки труднообрабатываемых материалов, таких как жаропрочная сталь, нержавеющая сталь, сталь с высоким содержанием марганца, инструментальная сталь и т. д. Скорость резания новых твердосплавных инструментов в настоящее время в сотни раз выше, чем у углеродистой стали.
Применение цементированного карбида
(1) Инструментальный материал
Твердый сплав является самым большим количеством инструментального материала, который можно использовать для изготовления токарных резцов, фрез, строгальных станков, сверл и т. д. Среди них карбид вольфрама-кобальта подходит для короткой стружкообработки черных и цветных металлов и обработки неметаллические материалы, такие как чугун, литая латунь, бакелит и т. д.;карбид вольфрама-титана-кобальта подходит для длительной обработки черных металлов, таких как сталь.Обработка чипов.Среди подобных сплавов для черновой обработки подходят сплавы с большим содержанием кобальта, а для чистовой обработки - с меньшим содержанием кобальта.Цементированные карбиды общего назначения имеют гораздо более длительный срок службы, чем другие цементированные карбиды, для обработки труднообрабатываемых материалов, таких как нержавеющая сталь.
(2) Материал формы
Цементированный карбид в основном используется для штампов холодной обработки, таких как штампы для холодной вытяжки, штампы для холодной штамповки, штампы для холодной экструзии и штампы для холодной штамповки.
Твердосплавные штампы для холодной высадки должны обладать хорошей ударной вязкостью, вязкостью разрушения, усталостной прочностью, прочностью на изгиб и хорошей износостойкостью в износостойких условиях работы при ударе или сильном ударе.Обычно используются сплавы со средним и высоким содержанием кобальта, а также со средним и крупным зерном, такие как YG15C.
Вообще говоря, взаимосвязь между износостойкостью и ударной вязкостью твердого сплава противоречива: повышение износостойкости приведет к снижению ударной вязкости, а повышение ударной вязкости неизбежно приведет к снижению износостойкости.Поэтому при выборе марок сплавов необходимо соблюдать конкретные требования к использованию в соответствии с объектом обработки и условиями обработки.
Если выбранная марка склонна к раннему растрескиванию и повреждению во время использования, следует выбрать марку с более высокой ударной вязкостью;если выбранный сплав подвержен преждевременному износу и повреждению во время использования, следует выбрать сплав с более высокой твердостью и лучшей износостойкостью..Следующие марки: YG15C, YG18C, YG20C, YL60, YG22C, YG25C Слева направо твердость уменьшается, износостойкость уменьшается, а ударная вязкость увеличивается;наоборот, верно обратное.
(3) Измерительные инструменты и износостойкие детали
Твердый сплав используется для изготовления износостойких поверхностных вкладок и деталей измерительных инструментов, прецизионных подшипников шлифовальных станков, направляющих пластин и направляющих стержней бесцентрово-шлифовальных станков, вершин токарных станков и других износостойких деталей.
Связующими металлами обычно являются металлы группы железа, обычно кобальт и никель.
При производстве цементированного карбида размер частиц выбранного порошка исходного материала составляет от 1 до 2 микрон, а чистота очень высока.Сырье дозируется в соответствии с заданным соотношением состава, а спирт или другие среды добавляются для мокрого измельчения в шаровой мельнице мокрого помола, чтобы они полностью перемешались и измельчились.Процедить смесь.Затем смесь гранулируют, прессуют и нагревают до температуры, близкой к температуре плавления металла связки (1300-1500 °С), затвердевшая фаза и металл связки образуют эвтектический сплав.После охлаждения затвердевшие фазы распределяются в сетке, составленной из связующего металла, и тесно связаны друг с другом, образуя единое целое.Твердость твердого сплава зависит от содержания закаленной фазы и размера зерна, то есть чем выше содержание закаленной фазы и чем мельче зерна, тем больше твердость.Прочность цементированного карбида определяется связующим металлом.Чем выше содержание связующего металла, тем выше прочность на изгиб.
В 1923 году Шлертер из Германии добавил от 10% до 20% кобальта в порошок карбида вольфрама в качестве связующего и изобрел новый сплав карбида вольфрама и кобальта.По твердости уступает только алмазу.Изготовлен первый цементированный карбид.При резке стали инструментом из этого сплава режущая кромка быстро изнашивается, и даже режущая кромка трескается.В 1929 году Шварцков в США добавил к исходному составу некоторое количество карбида вольфрама и соединения карбида титана, что улучшило характеристики инструмента при резании стали.Это еще одно достижение в истории развития твердого сплава.
Цементированный карбид обладает рядом превосходных свойств, таких как высокая твердость, износостойкость, хорошая прочность и ударная вязкость, термостойкость и коррозионная стойкость, особенно его высокая твердость и износостойкость, которые остаются в основном неизменными даже при температуре 500 °C, по-прежнему имеет высокая твердость при 1000 ℃.Карбид широко используется в качестве инструментального материала, такого как токарные инструменты, фрезы, строгальные станки, сверла, расточные инструменты и т. д., для резки чугуна, цветных металлов, пластмасс, химических волокон, графита, стекла, камня и обычной стали, а также может использоваться для резки труднообрабатываемых материалов, таких как жаропрочная сталь, нержавеющая сталь, сталь с высоким содержанием марганца, инструментальная сталь и т. д. Скорость резания новых твердосплавных инструментов теперь в сотни раз выше, чем у углеродистой стали.
Карбид также можно использовать для изготовления инструментов для бурения горных пород, горнодобывающих инструментов, буровых инструментов, измерительных инструментов, износостойких деталей, металлических абразивов, гильз цилиндров, прецизионных подшипников, сопел, металлических форм (таких как штампы для волочения проволоки, штампы для болтов, штампы для гаек). , и различные формы крепежа, отличные характеристики цементированного карбида постепенно заменили предыдущие стальные формы).
Позже появился цементированный карбид с покрытием.В 1969 году Швеция успешно разработала инструмент с покрытием из карбида титана.Основа инструмента – карбид вольфрама-титана-кобальта или карбид вольфрама-кобальта.Толщина покрытия из карбида титана на поверхности составляет всего несколько микрон, но по сравнению с инструментами из сплава той же марки срок службы увеличивается в 3 раза, а скорость резания увеличивается на 25-50%.В 1970-х годах появилось четвертое поколение инструментов с покрытием для резки труднообрабатываемых материалов.
Как спекается цементированный карбид?
Цементированный карбид представляет собой металлический материал, изготовленный методом порошковой металлургии из карбидов и связующих металлов из одного или нескольких тугоплавких металлов.
Mосновные страны-производители
В мире насчитывается более 50 стран, производящих твердый сплав общим объемом 27-28 тыс. тонн.Основными производителями являются США, Россия, Швеция, Китай, Германия, Япония, Великобритания, Франция и др. Мировой рынок цементированного карбида в основном насыщен., конкуренция на рынке очень жесткая.Производство цементированного карбида в Китае начало формироваться в конце 1950-х годов.С 1960-х по 1970-е годы китайская промышленность по производству цементированного карбида быстро развивалась.В начале 1990-х годов общая производственная мощность Китая по производству цементированного карбида достигла 6000 тонн, а общий объем производства цементированного карбида достиг 5000 тонн, уступая только России и США, и занимает третье место в мире.
Туалетный резак
①Твердый сплав из вольфрама и кобальта
Основными компонентами являются карбид вольфрама (WC) и связующий кобальт (Co).
Его класс состоит из «YG» («твердый и кобальтовый» в китайском пиньине) и процентного содержания среднего содержания кобальта.
Например, YG8 означает среднее значение WCo=8%, а остальное - вольфрам-кобальт карбид вольфрама.
ТИЦ ножи
②Карбид вольфрама-титана-кобальта
Основными компонентами являются карбид вольфрама, карбид титана (TiC) и кобальт.
Его класс состоит из «YT» («твердый, титановый», два символа в китайской префиксе пиньинь) и среднего содержания карбида титана.
Например, YT15 означает средний WTi=15%, а остальное – карбид вольфрама и карбид вольфрама-титана-кобальта с содержанием кобальта.
Вольфрам Титан Тантал Инструмент
③Вольфрам-титан-тантал (ниобий) цементированный карбид
Основными компонентами являются карбид вольфрама, карбид титана, карбид тантала (или карбид ниобия) и кобальт.Этот вид цементированного карбида также называют обычным цементированным карбидом или универсальным цементированным карбидом.
Его класс состоит из «YW» (китайский фонетический префикс «жесткий» и «слабый») плюс порядковый номер, например YW1.
Характеристики производительности
Твердосплавные сварные вставки
Высокая твердость (86～93HRA, что эквивалентно 69～81HRC);
Хорошая термическая твердость (до 900～1000℃, держите 60HRC);
Хорошая стойкость к истиранию.
Твердосплавные режущие инструменты в 4-7 раз быстрее, чем быстрорежущая сталь, а стойкость инструмента в 5-80 раз выше.Изготовление пресс-форм и измерительных инструментов, срок службы которых в 20-150 раз выше, чем у легированной инструментальной стали.Он может резать твердые материалы твердостью около 50HRC.
Однако цементированный карбид хрупок и не поддается механической обработке, а из него трудно изготавливать цельные инструменты сложной формы.Поэтому часто изготавливают лопасти разной формы, которые устанавливают на корпус инструмента или корпус пресс-формы с помощью сварки, склеивания, механического зажима и т. д.
Бар специальной формы
Спекание
Формование спекания из цементированного карбида заключается в том, чтобы спрессовать порошок в заготовку, а затем ввести в печь для спекания, чтобы нагреть до определенной температуры (температура спекания), выдержать его в течение определенного времени (время выдержки), а затем охладить его для получения цементированного карбидный материал с требуемыми свойствами.
Процесс спекания цементированного карбида можно разделить на четыре основных этапа:
1: На стадии удаления формообразователя и предварительного спекания спеченное тело изменяется следующим образом:
При удалении формовочной массы с повышением температуры на начальной стадии спекания формовочная смесь постепенно разлагается или испаряется, и спеченное тело исключается.Тип, количество и процесс спекания различны.
Оксиды на поверхности порошка восстанавливаются.При температуре спекания водород может восстанавливать оксиды кобальта и вольфрама.Если формообразователь удаляется в вакууме и спекается, углеродно-кислородная реакция не является сильной.Контактное напряжение между частицами порошка постепенно снимается, связующий металлический порошок начинает восстанавливаться и рекристаллизоваться, начинает происходить поверхностная диффузия, повышается прочность брикетирования.
2: Стадия твердофазного спекания (температура эвтектики 800℃)
При температуре до появления жидкой фазы, помимо продолжения процесса предыдущей стадии, интенсифицируются твердофазная реакция и диффузия, усиливается пластическое течение и происходит значительная усадка спеченного тела.
3: Стадия жидкофазного спекания (температура эвтектики – температура спекания)
Когда в спеченном теле появляется жидкая фаза, усадка быстро завершается, после чего происходит кристаллографическое превращение с образованием основной структуры и структуры сплава.
4: Стадия охлаждения (температура спекания – комнатная температура)
На этом этапе структура и фазовый состав сплава претерпевают некоторые изменения при различных условиях охлаждения.Эту особенность можно использовать для нагрева цементированного карбида для улучшения его физических и механических свойств.
Время публикации: 11 апреля 2022 г.
