المعالجة الحرارية لمنتجات كربيد التنجستن

كربيد الأسمنت (hardmetal) هو مصطلح عام للسبائك المكونة من كربيد ، نتريد ، بوريد ، أو سيليكات معادن ذات درجة انصهار عالية (W ، Mo ، Ti ، V ، Ta ، إلخ). تنقسم إلى فئتين رئيسيتين من الصب والتلبيد. تتميز سبائك الزهر بهشاشة عالية وصلابة منخفضة ، ولها قيمة عملية قليلة. تستخدم على نطاق واسع سبائك الملبدة ، والتي يتم تلبيدها بشكل عام من كربيد التنغستن أو كربيد التيتانيوم ومسحوق الكوبالت ولها صلابة عالية ومقاومة التآكل والصلابة الساخنة. تستخدم بشكل أساسي لتصنيع قطع ومعالجة المواد الصلبة عالية السرعة ، في السنوات الأخيرة ، يتزايد أيضًا استخدام الكربيد في صناعة القوالب ، لذلك من الأهمية العملية مناقشة ودراسة المعالجة الحرارية للسبائك الصلبة.

كربيد مصنوع بطريقة ميتالورجيا المساحيق من المركب الصلب المقاوم للصهر ومرحلة الربط المعدني. المركبات الصلبة شائعة الاستخدام هي كربيدات. كما سبائك الصلب لأدوات القطع ، شائعة الاستخدام WC ، TiC ، TaC ، NbC ، وما إلى ذلك ، فإن الموثق Co ، وتعتمد قوة الكربيد الأسمنتي بشكل أساسي على محتوى شركة لأن الكربيد في الكربيد الأسمنتي له درجة انصهار عالية (مثل نقطة انصهار 3140 درجة مئوية من Ti C) ، صلابة عالية (مثل صلابة 3200 HV من TiC) ، استقرار كيميائي جيد ، واستقرار حراري جيد ، الصلابة ومقاومة التآكل منها مرتفعة. الجنس والاستقرار الكيميائي أعلى بكثير من الفولاذ عالي السرعة.

إن المرحلة الصلبة المستخدمة بشكل شائع من كربيد الأسمنت هي مرحاض بشكل أساسي ، والذي يتمتع بمقاومة جيدة للتآكل. على الرغم من أن بعض الكربيدات لها صلابة مماثلة للمراحيض ، إلا أنها لا تتمتع بنفس مقاومة التآكل. تتميز WC بمقاومة خضوع أعلى (6000 ميجا باسكال) ، لذلك فهي أكثر مقاومة لتشوه البلاستيك. الموصلية الحرارية لدورة المياه جيدة أيضًا ، والتوصيل الحراري هو مؤشر أداء مهم للأدوات. WC له معامل تمدد حراري أقل ، حوالي 1/3 من معامل التمدد الحراري ؛ معامل مرونته هو 3 مرات من الفولاذ ، وقوته الانضغاطية أعلى أيضًا من الفولاذ. بالإضافة إلى ذلك ، المرحاض لديه مقاومة جيدة للتآكل والأكسدة في درجة حرارة الغرفة ، ومقاومة كهربائية جيدة ، وقوة ثني عالية.

الشكل 1 مخطط شبه التوازن لسبائك WC-Co

تمت دراسته على مراحل الترابط لسبائك WC-Co بنسب C / W مختلفة من 5% إلى 35% WC. يتم استخلاص النتائج على النحو التالي: يتم إنشاء مراحل γ أو (γ + WC) في السبائك عند التبريد البطيء ؛ عندما تظهر مراحل (γ + η). ومع ذلك ، نظرًا لأن المرحلة (γ + η) غير مستقرة ، فإن المرحلة (γ + η) ستتحول إلى مرحلة مستقرة (γ + WC) بعد التلدين. وفقًا لنتائج الاختبار ، يتم رسم مخطط طور شبه التوازن الموضح في الشكل 1 (الخط الصلب هو مخطط طور النظام المستقر ، والخط المتقطع هو مخطط الطور المحلي الذي يوضح خصائص η شبه مستقرة مرحلة).

يعتمد التلدين (التبريد البطيء) للكربيد الأسمنتي النموذجي بشكل أساسي على محتوى الكربون: عندما C / W> 1 ، يترسب الكربون الحر على حدود مرحلة WC-Co ؛ عندما تكون C / W <1 ، تكون البنية المجهرية للسبائك في كلتا الحالتين: واحدة في منطقة ثلاثية الطور (WC + γ + η). لا مفر من ظهور الطور after بعد تبريد السبائك ببطء. في حالة وجود مثل هذه الكمية الكبيرة من الطور في المرحلة الأسمنتية ، تظهر حبيبات بلورية متفرعة ، ويتم توزيع الحبوب الصغيرة بشكل غير متساو ؛ إذا كانت هناك حبة كبيرة من الطور ، يتم فصل الحبوب بمسافة طويلة ، لذلك هناك معلومات تفيد بأن الطور η هو درجات حرارة أعلى قد بدأت في التكوين.

في الحالة الأخرى ، عندما تكون السبيكة في منطقة ذات مرحلتين (WC + γ) ، سيتم تعجيل السبيكة W على أنها Co3W من مرحلة الترابط بعد تلدين السبائك منخفضة الكربون. يمكن التعبير عن عملية التفاعل بالصيغة التالية. المكعب الذي يركز على وجه Co ← المكعب الذي يركز على الوجه Co + Co3W لذلك ، سيتم تحويل سبيكة WC-Co ثنائية الطور منخفضة الكربون هذه إلى هيكل ثلاثي الأطوار (WC + γ + CoW) بعد التلدين. يوضح الشكل 2 منحنيات ذوبان W لسبائك WC-Co ثنائية الطور عند درجات حرارة التلدين المختلفة. المنحنى هو منحنى درجة الحرارة الحرجة للسبائك ثنائية الطور المحولة إلى سبائك ثلاثية الطور (WC + γ + CoW): أعلى من درجة حرارة المنحنى ينتج عن التحريك سبائك من سبائك مجهرية ثنائية الطور ؛ التلدين عند درجات حرارة أقل من المنحنى يعطي بنية ثلاثية الطور تحتوي على Co3W.

(1) التأثير على القوة نظرًا لأن WC له قابلية صلبة مختلفة للذوبان في درجات حرارة مختلفة في Co ، فإنه يوفر إمكانية تصلب الطور في الموثق عن طريق تبريد درجة حرارة المحلول الصلب والشيخوخة اللاحقة. يمكن أن يثبط التسقية ترسيب WC والانتقال المتجانس لـ Co (Co مكثف سداسي ، Co يواجه الوجه المكعب). تم الإبلاغ عن أن قوة السبائك التي تحتوي على 40% من الكوبالت يمكن زيادتها بحوالي 10% بعد التبريد ، ولكن قوة السبائك التي تحتوي على 10% من الكوبالت تنخفض بعد التبريد. وبالنظر إلى أن كمية الكوبالت الموجودة في كربيدات الأسمنت المستخدمة بشكل شائع في الهندسة بشكل عام هي 10% إلى 37% ، فإن تأثير المعالجة الحرارية على قوة السبيكة صغير جدًا. لذلك تجرأ شخص ما على التأكيد على أن التبريد ليس طريقة لزيادة قوة سبائك W-Co. يسبب التلدين أيضًا انخفاضًا في قوة السبيكة ، كما هو موضح في الجدولين 1 و 3. تختلف خصائص كربيد التنغستن مع كمية Co المضمنة وسمك الحبوب ، كما هو موضح في الشكل 4.

التين .2 منحنى الذوبان الصلب للتنغستن في سبيكة WC-10%C إلى مرحلتين

شكل 3 تأثير التلدين عند 800 درجة مئوية على قوة الانثناء لمحتوى WC-10%Co

الجدول 1 تأثير التلدين عند 650 درجة مئوية على قوة الانحناء لسبائك WC-11% Co

(2) التأثير على الصلابة عندما تتقدم سبائك WC-Co ، يترسب Co3WCX و Co3WCX في مرحلة الأنسجة الكثيفة ، وبالتالي ستزداد صلابة السبيكة ، لكن صلابة السبيكة ستنخفض عندما يتم تحويلها لاحقًا إلى Co3W. تظهر بيانات اختبار H.Jonsson في الشكل 5 والشكل 6. على الرغم من أن وجود Co3WCX بعد المعالجة الحرارية يحسن صلابة السبائك قليلاً ، مع الأخذ في الاعتبار وقت المعالجة الحرارية الأطول وخفض قوة الانثناء ، يعتقد أن هطول الأمطار طور Co3WCX لجعل مرحلة الموثق تتشتت وتتصلب ليست طريقة فعالة لتطوير درجات جديدة. يجب إيجاد طريقة أخرى. .

(3) يتم عرض المعالجة الحرارية النموذجية للكربيد الأسمنتي في الجدول 2.

الجدول 2 عملية المعالجة الحرارية النموذجية للسبائك الصلبة

الشكل 4 خصائص كربيد WC تختلف مع كمية Co وحجم الحبوب

التين .5 العلاقة بين الصلابة ووقت الشيخوخة لمرحلة ربط سبيكة WC-Co

الشكل 6 العلاقة بين الصلابة ووقت الشيخوخة لسبائك WC-Co

من أجل زيادة تحسين مقاومة التآكل للسبائك الصلبة ، يمكن ترسيب مادة صلبة مثل TiC أو TiN على سطحها. يجب أن تلبي مواد الطلاء المتطلبات التالية:

1 يجب أن يكون لديه صلابة عالية في درجة حرارة منخفضة ودرجة حرارة عالية.

2 لديه استقرار كيميائي جيد.

3 - يجب أن يكون لديك نفاذية ولا يوجد بهواء.

4 يجب أن يكون للمواد المراد معالجتها عامل احتكاك منخفض.

5 لتلتصق بقوة بجسم الأداة. 6 إنها اقتصادية وسهلة الإنتاج. في عالم اليوم ، يعتبر الكربيد الأسمنتي أيضًا المادة الرئيسية لأدوات القطع. كما تقوم بتوسيع حصتها من التطبيقات في القوالب وأدوات القياس وغيرها من المجالات.

باختصار ، يتم استخدامه بشكل رئيسي في الجوانب التالية:

1 تحول في القطع المستمر.

2 تحول التشكيل الجانبي مع تغيير طفيف في عمق السكين.

3 تتطلب مركبات متقطعة بكثافة منخفضة.

مزايا كربيد الأسمنت المطلي كثيرة وموجزة على النحو التالي:

1 براعة جيدة.

2 - يمكن تحسين دقة سطح قطع الشغل.

3 يتم زيادة سرعة القطع بشكل كبير في نفس عمر الأداة.

4 بنفس سرعة القطع ، يمكن زيادة عمر الأداة.

(1) مواد الطلاء يستخدم معظم الشركات المصنعة الأجنبية طلاء TiC للإدراج المغلف ، يليه طلاء TiN. يزداد تدريجياً طلاء مركب TiC-TiN وطلاء محلول صلب Ti (C • N). في السنوات الأخيرة ، تم أيضًا تطوير العديد من الطلاء المركب الجديد.

TiC هو حاليًا مادة طلاء مثالية ، ومزاياه هي صلابة درجات الحرارة العالية ، وقوة عالية ، ومقاومة جيدة للأكسدة ومقاومة تآكل الحفرة ؛ عيبه هو أن معامل التمدد الحراري والجسم أكبر ، ومقاومة التآكل الجانبية ضعيفة. بالمقارنة مع طلاء TiC ، يتميز طلاء TiN بالمزايا التالية: تتمتع الشفرة المطلية بميل منخفض لتشكيل الحفرة عند القطع ، ومعامل التمدد الحراري قريب من الركيزة ، ولديه حساسية منخفضة للصدمة الحرارية ومن غير المحتمل أن يشكل ورمًا. التآكل المضاد للجانب جيد ، ومن السهل إيداعه والتحكم فيه. العيب هو أن التصاق الركيزة أقل صلابة. طلاء TiC-TiN المركب وطلاء المحلول الصلب Ti (C • N) هما طلاء جديد تم تطويرهما في السبعينيات وتم تطبيقهما بنجاح في الإنتاج.

إن الطلاء الصلب للطلاء المركب له مستقبل واعد.

(2) عملية الطلاء تتشابه العملية والمعدات اللازمة لإنتاج إدخالات طلاء TiC في الداخل والخارج. السمة المشتركة هي أن إدخالات الكربيد المعالجة يتم وضعها في غرفة تفاعل الترسيب ، ثم يتم استخدام H2 كحامل لإدخال TiCl4 والميثان في غرفة التفاعل. تفاعل الترسب. يتم التحكم في درجة حرارة التفاعل تقريبًا عند حوالي 1000 درجة مئوية. دائمًا ما تكون طريقة التسخين هي نفس التسخين الحثي عالي التردد ، ويكون ضغط الترسيب غالبًا ضغطًا سلبيًا. على الرغم من أنه يمكن ترسيب طلاء عالي الجودة تحت الضغط العادي ، إلا أن استخدام ترسيب الضغط السلبي أكثر كفاءة والطلاء أكثر كثافة وكثافة. خاصة عندما يكون عدد ريش الترسيب كبيرًا ، فإن مزايا استخدام ترسيب الضغط السلبي مهمة بشكل خاص.

(3) سمك الطلاء عادة ما يكون سمك طلاء TiC 5 ~ 8μm لإدراج الطلاء المنتج في الداخل والخارج. سمك طلاء TiN في حدود 8 ~ 12μm. (4) يتأثر أداء طلاء مصفوفة الطلاء بشكل كبير بتكوين المصفوفة ، يجب أن تلبي مصفوفة الشفرة المطلية المتطلبات التالية: 1 لديه صلابة جيدة ومقاومة لتشوه البلاستيك. 2 - صلابة عالية. 3 يجب أن يتطابق تركيبها الكيميائي مع مادة الطلاء ، ويجب أن يكون الالتصاق المتبادل ثابتًا. 4 لا تتلف في درجات حرارة الترسيب العالية. 5 معامل التمدد مشابه لمادة الطلاء. 6 لديه الموصلية الحرارية الجيدة. عند تصنيع مواد الصلب ، يجب اختيار سبائك WiC-TC-Co أو WC-TiC-TaC-Co ؛ عند معالجة الحديد الزهر أو المعادن غير الحديدية ، يجب اختيار سبائك WC-Co. مواد معالجة مختلفة ، متطلبات مصفوفة سبيكة الطلاء مختلفة أيضًا ، مما يعني أنه يجب أيضًا تخصيص الطلاء ، أي عملية معالجة حرارية ليست حلاً سحريًا ، طالما أنه في ظل الظروف المحددة لزيادة فعاليتها.

(1) في مجال أدوات القطع ، يحافظ كربيد الأسمنت على أداء قطع ممتاز حتى في درجات الحرارة المرتفعة 800-1000 درجة مئوية. وهي مناسبة للقطع السريع في درجات الحرارة المرتفعة ولها أهمية عملية لتحسين الكفاءة الاقتصادية. لذلك ، يتم استبدالها تدريجياً بالفولاذ عالي السرعة. اصنع أدوات. في عام 2017 ، تم استخدامه على نطاق واسع ليس فقط في المخارط ، المسويون ، السكاكين المملة ، قواطع ذات ثلاث شفرات ، قواطع يموت ، ومصانع نهاية ، ولكن أيضًا مع الترويج المستمر للتصنيع الذكي والصناعي 4.0. على نطاق أوسع ، نتطلع إلى مواد الأداة المستقبلية هي بلا شك عالم السبائك الصلبة.

(2) في مجال القوالب ، تصنع أنواع مختلفة من قوالب سحب الأسلاك وقوالب سحب الأسلاك بشكل أساسي من كربيد أسمنتي. القالب التقدمي لصنع أسنان سحاب يستخدم سبائك صلبة YG8 و YG15 لعمل قوالب سحب ذات قطر كبير و قوالب صلبة YG20C. سبائك للموت التدريجي متعدد المواقف. يتكون الوضع غير المغناطيسي بشكل عام من كربيد YG15 و YG20. عمر خدمة YG8 أيون النيتروجين المزروع بسحب الأسلاك أكثر من الضعف. باختصار ، أصبح تطبيق كربيد الأسمنت في القوالب أكثر شيوعًا. كما أنها تستخدم في صناعة الأدوات والصناعات الأخرى ولن يتم وصفها بالتفصيل.

بعد المعالجة الحرارية المناسبة للسبائك الصلبة ، على الرغم من أنها يمكن أن تحسن القليل من الصلابة ، ولكن مع مراعاة وقت المعالجة الحرارية الأطول وتضر بقوة الانحناء ، لذلك يجب أن يكون للمعالجة الحرارية درجة معينة من الخصوصية. يعمل الطلاء السطحي على تقوية المسار الجديد لاستخدام الكربيد الأسمنتي ، كما يجب أن تكون طبقة الركيزة ، والمواد ، والعملية ، والسمك فردية.