Khám phá tính chất Tungsten Carbide Các lớp và sử dụng công nghiệp

Hãy tưởng tượng một vật liệu cứng hơn thép, với sức chịu mòn vượt qua thép tốc độ cao, có khả năng cắt tốc độ cao ngay cả trong nhiệt độ cực cao.một vật liệu kỹ thuật đóng vai trò then chốt trong ngành công nghiệp hiện đạiBài viết này xem xét các đặc điểm, phân loại và các ứng dụng đa dạng của "răng công nghiệp" này.

Cemented Carbide là gì?

Cemented carbide, như tên của nó cho thấy, là một hợp kim bao gồm chủ yếu là các kim loại cứng carbide liên kết với kim loại nhóm sắt.trong đó tungsten carbide (WC) đóng vai trò là pha cứng và cobalt (Co) là chất kết dínhQuá trình sản xuất bao gồm trộn bột WC và Co, sau đó ngâm ở 1400 °C để tạo thành một vật liệu có độ cứng và độ đàn hồi đặc biệt.Carbide xi măng đứng thứ hai chỉ sau kim cương về độ cứng, làm cho nó lý tưởng cho các ứng dụng đòi hỏi sức đề kháng mòn cực kỳ, chẳng hạn như công cụ cắt và đúc.

Cemented Carbide so với thép tốc độ cao: Một so sánh hiệu suất

Trong công nghiệp kim loại, thép tốc độ cao (HSS) và cacbon xi măng là hai vật liệu công cụ phổ biến. Để hiểu rõ hơn về lợi thế của cacbon xi măng, chúng tôi so sánh các tính chất của chúng:

Bảng này cho thấy rằng cacbon xi măng vượt trội hơn HSS về độ cứng, độ đàn hồi, sức mạnh nén, độ dẫn nhiệt và mật độ.,sức mạnh va chạm, và độ dẻo dai gãy. điều này làm cho carbide xi măng phù hợp hơn cho tốc độ cao, cắt chính xác nhưng ít có khả năng chịu tải va chạm.

Ưu điểm của Carbide Cemented

• Độ cứng đặc biệt và chống mòn:Đặc điểm đáng chú ý nhất của carbide xi măng là độ cứng cực kỳ của nó, chỉ đứng sau kim cương.kéo dài đáng kể tuổi thọ của nấm mốc, thiết bị cố định và các thành phần khác trong khi giảm tần suất bảo trì.
• Sự ổn định kích thước xuất sắc:Do độ đàn hồi cao và độ bền nén, cacbon xi măng chống biến dạng, làm cho nó lý tưởng để sản xuất các thành phần chính xác đòi hỏi độ khoan dung chặt chẽ.
• Khả năng tái chế:Cemented carbide là một vật liệu thân thiện với môi trường có thể được tái chế, phù hợp với các nguyên tắc phát triển bền vững.

Những hạn chế của Carbide Cemented

• Độ mỏng:Mặc dù độ cứng cực kỳ của nó, carbure xi măng tương đối mong manh, với một số loại dễ bị vỡ hoặc vỡ khi va chạm.
• Chi phí cao hơn:Việc bao gồm các kim loại hiếm như tungsten và cobalt làm tăng chi phí sản xuất.
• Khả năng chế biến khó khăn:Độ cứng của nó chỉ đứng sau kim cương đòi hỏi các công cụ chuyên dụng như bánh nghiền kim cương, máy nghiền và máy EDM để chế biến.

Tính chất vật lý

• Độ cứng:vượt xa thép và thép không gỉ, chỉ đứng sau kim cương.
• Mật độ:Khoảng gấp đôi thép, tương đương với vàng.
• Sức mạnh và độ đàn hồi:Kết hợp độ cứng cao với sức mạnh và độ đàn hồi tuyệt vời.
• Hiệu suất nhiệt độ cao:Duy trì độ cứng ở nhiệt độ cao với mức độ mòn tối thiểu.

Quá trình sản xuất

Cemented carbide không phải là một kim loại tự nhiên mà là một hợp kim được chế tạo nhân tạo.Điểm nóng chảy cao của WC (~ 2900 °C) ngăn chặn các phương pháp nóng chảy truyền thốngThay vào đó, công nghệ kim loại bột được sử dụng: bột WC và Co được trộn và ngâm tại 1300 ~ 1500 ° C, với Co hoạt động như một chất kết dính trong quá trình ngâm.

Nguồn nguyên liệu thô

Nguồn chính của WC bao gồm Trung Quốc, Nga và Hàn Quốc.

Ứng dụng

• Công cụ cắt:Máy khoan, máy cắt xay và công cụ xoắn để chế biến kim loại.
• Các khuôn:Các khuôn hộp nhôm cho đồ uống, khuôn tạo bột cho các bộ phận động cơ ô tô và khuôn cho các thành phần điện tử như điện thoại thông minh.
• Máy xây dựng:Công cụ để đào đường hầm qua đá cứng và cắt vỉa hè nhựa.

Phân loại chức năng

• Mức cắt:Được phân loại là loại P (đối với thép), loại M (đối với mục đích chung) và loại K (đối với sắt đúc) dựa trên vật liệu của mảnh làm việc.
• Thể loại chống mòn:Loại liên kết, kích thước hạt WC và độ cứng.

Các nhà sản xuất thường phát triển các lớp chuyên biệt để giải quyết các thách thức cụ thể, điều chỉnh các tính chất cho các nhu cầu đa dạng.

Phân tích so sánh

Cemented Carbide so với gốm sứ

Vật gốm gần bằng kim cương về độ cứng (9+ trên thang Mohs so với kim cương 10), vượt qua tungsten và các kim loại cứng khác.đặc tính của carbide xi măng có thể được điều chỉnh chi tiết bằng cách điều chỉnh WC kích thước hạt, hàm lượng chất ràng buộc và phụ gia, cung cấp tính linh hoạt cho các ứng dụng đa dạng.

Cemented Carbide so với Cermet

Cả hai đều là hợp chất từ bột carbide / nitride liên kết với kim loại. carbide xi măng chủ yếu sử dụng WC với chất liên kết Co / Ni, trong khi cermet dựa trên hợp chất titan (TiC, TiCN) liên kết với Ni / Co.Sự khác biệt cốt lõi của chúng nằm ở thành phần.

Cemented Carbide so với HSS

Cemented carbide vượt trội về độ cứng, chống nhiệt và độ bền, trong khi HSS cung cấp độ dẻo dai tác động cao hơn. Chi phí thay đổi đáng kể do nguyên liệu thô và phương pháp sản xuất,đòi hỏi một đánh giá cân bằng dựa trên chu kỳ ứng dụng và thay thế.

Điểm yếu

• Độ cứng thấp hơn:So với hợp kim thép thông thường, độ mong manh của carbure xi măng có thể dẫn đến viền rạn hoặc rạn nứt.
• Mật độ cao:Trọng lượng gấp đôi so với thép có thể là một nhược điểm trong một số ứng dụng.

Nguyên nhân gây nứt

Các hệ số mở rộng nhiệt khác nhau giữa carbide xi măng và kim loại có thể gây nứt trong các thành phần phù hợp với nhiễu khi nhiệt độ hoạt động lệch đáng kể từ các giá trị thiết kế.Các lực tác động cao cũng có thể gây nứt, đòi hỏi phải xem xét cẩn thận các yêu cầu về độ bền gãy.

Chọn Carbide Cemented cao cấp

Sự lựa chọn vật liệu phụ thuộc vào đặc tính và độ dày của mảnh làm việc.carbure xi măng hạt siêu mịn (bao gồm các hạt WC dưới micron) thường được ưa thích.

Ưu điểm của các công cụ carbure xi măng

Một lợi thế chính là duy trì độ cứng ở nhiệt độ cao, đảm bảo hiệu suất ổn định ngay cả trong quá trình gia công tốc độ cao làm tăng nhiệt độ công cụ.

Phạm vi độ cứng

Độ cứng điển hình dao động từ HRA88 đến HRA92. độ cứng cao hơn làm tăng khả năng chống mòn nhưng làm giảm khả năng chống va chạm, làm tăng nguy cơ vỡ.

Thành phần chính

Thành phần cốt lõi của carbide xi măng là WC, liên kết với Co hoặc Ni. Các chất phụ gia như crôm (Cr) có thể được kết hợp để điều chỉnh các tính chất cho các ứng dụng cụ thể.