Концепція цементованого карбіду: композитний матеріал, виготовлений за допомогою порошкової металургії, що складається з тугоплавкої металевої сполуки (тверда фаза) і зв’язаного металу (зв’язана фаза).
Матриця цементованого карбіду складається з двох частин: одна частина - це загартована фаза, інша частина - сполучний метал.
Загартована фаза - це карбід перехідних металів у періодичній таблиці елементів, таких як карбід вольфраму, карбід титану, карбід танталу, які є дуже твердими та мають температуру плавлення понад 2000 ℃, деякі навіть більше 4000 ℃.Крім того, нітриди, бориди, силіциди перехідних металів також мають схожі властивості і можуть бути використані як зміцнюючі фази в цементованому карбіді.Наявність загартованої фази визначає надзвичайно високу твердість і зносостійкість сплаву.
Сполучними металами, як правило, є метали групи заліза, зазвичай кобальт і нікель.Для виробництва цементованого карбіду вибирається порошок сировини з розміром частинок від 1 до 2 мікрон і високим ступенем чистоти.Сировина дозується відповідно до встановленого співвідношення композиції, додається до спирту чи інших середовищ у мокрій кульовій млині, мокрого подрібнення, щоб вона була повністю змішана, подрібнена, висушена, просіяна та додана до воску або гумки та інших видів формування агентів, а потім висушують, просівають і перетворюють у суміш.Потім суміш гранулюють, пресують і нагрівають майже до точки плавлення зв’язаного металу (1300~1500 ℃), загартована фаза та зв’язаний метал утворять евтектичний сплав.Після охолодження затверділа фаза розподіляється в решітці, що складається зі зв’язаного металу, і тісно з’єднується одна з одною, утворюючи суцільне ціле.Твердість цементованого карбіду залежить від вмісту зміцнюючої фази та розміру зерна, тобто чим вищий вміст зміцнюючої фази і дрібніший розмір зерна, тим більша твердість.В'язкість твердого сплаву визначається металом зв'язку, і чим вищий вміст металу зв'язку, тим більша міцність на вигин.
Основні характеристики твердого сплаву:
1) Висока твердість, висока зносостійкість
2) Високий модуль пружності
3) Висока міцність на стиск
4) Хороша хімічна стабільність (кислота, луг, стійкість до окислення при високій температурі)
5) Низька ударна в'язкість
6) Низький коефіцієнт розширення, тепло- та електропровідність, подібні до заліза та його сплавів
Застосування твердого сплаву: сучасні інструментальні матеріали, зносостійкі матеріали, матеріали, стійкі до високих температур і корозії.
Переваги твердосплавних інструментів (порівняно з легованою сталлю):
1) Експоненціально, у десятки чи навіть сотні разів, щоб покращити термін служби інструменту.
Термін служби інструменту для різання металу можна збільшити в 5-80 разів, термін служби калібру збільшити в 20-150 разів, термін служби форми збільшити в 50-100 разів.
2) Збільште швидкість різання металу та швидкість буріння кірки експоненціально та в десятки разів.
3) Поліпшити точність розмірів і обробку поверхні оброблених деталей.
4) Можна обробляти складні для механічної обробки матеріали, такі як жароміцний сплав, ефектний сплав і надтвердий чавун, які важко обробляти швидкорізальною сталлю.
5) Може виготовляти певні корозійно-стійкі або високотемпературні зносостійкі деталі, таким чином підвищуючи точність і термін служби певних машин і інструментів.
Класифікація цементованого карбіду:
1. Сплав типу WC-Co (вольфрамове свердло): складається з карбіду вольфраму та кобальту.Іноді в різальний інструмент (іноді також у головний інструмент) додають 2% або менше іншого карбіду (карбіду танталу, карбіду ніобію, карбіду ванадію тощо) як добавки.Високий вміст кобальту: 20-30%, середній вміст кобальту: 10-15%, низький вміст кобальту: 3-8%
2. Сплав типу WC-TiC-Co (вольфрам-залізо-кобальт).
Сплав з низьким вмістом титану: 4-6% TiC, 9-15% Co
Сплав середнього підборіддя: 10-20% TiC, 6-8% Co
Високотитановий сплав: 25-40% TiC, 4-6% Co
3. Сплави WC-TiC-TaC(NbC)-Co.
Сплав WC-TiC-Co має кращу стійкість до високотемпературного окислення, а також кращу стійкість до термічного удару, тому часто має більший термін служби інструменту.TiC:5-15%, TaC(NbC):2-10%, Co:5-15%, решта WC.
4. Сталевий цементований карбід: складається з карбіду вольфраму або карбіду титану та вуглецевої або легованої сталі.
5. Сплав на основі карбіду титану: складається з вуглецю, ніж титан, металевий нікель і металевий молібден або карбід молібдену (MoC).Загальний вміст нікелю і молібдену зазвичай становить 20-30%.
Твердий сплав можна використовувати для виготовлення фрез, лез з ЧПУ, фрез, дискових ножів, ножів для різання, деревообробних лез, пилок, твердосплавних стрижнів тощо.
Час публікації: 07 липня 2023 р