Entwicklungsstand korrosionsbeständiger Hartmetalle

Mit der rasanten Entwicklung der Industrietechnologie wird der Bedarf der Menschen an Materialien immer größer. Die verwendeten Materialien sollten neben einer hohen Festigkeit und Härte auch eine gute Korrosionsbeständigkeit aufweisen. Beispielsweise erfordern die chemische Industrie und der Maschinenbau, dass Materialien eine gute chemische Stabilität und starke Korrosionsbeständigkeit, aber auch eine hohe Festigkeit und Härte aufweisen, um den doppelten Auswirkungen von chemischer Korrosion und mechanischem Verschleiß standzuhalten. Obwohl es viele Arten korrosionsbeständiger Materialien gibt, ist es aufgrund der umfassenden Härte-, Festigkeits- und Korrosionsbeständigkeitsindizes unerlässlich, korrosionsbeständige Hartmetalle zu untersuchen.

So verhindern Sie Wolframcarbidkorrosion 2

Klassifizierung von korrosionsbeständigen Hartmetallen

Korrosionsbeständige Hartmetalle wurden seit den 1950er Jahren entwickelt. Entsprechend der unterschiedlichen Hartphasen lassen sich korrosionsbeständige Werkstoffe in drei Kategorien einteilen: WC-basiert, Cr3C2-basiert und TiC-basiert. Die in dieser Arbeit untersuchten Hartmetalle bestehen aus We und TiC als Hartphasen.

WC-Hartmetall ist eines der besten Metallschneidewerkzeugmaterialien mit hoher Härte und ausgezeichneter Verschleißfestigkeit.

Bei superharten Materialien sind der Härte- und relative Zähigkeitsbereich von Hartmetallen breiter. Die Härte von Hartmetallen auf WC-Basis beträgt normalerweise 80-95 HRA, und der Gehalt des Bindemittels beträgt 6-25%. Der lineare Ausdehnungskoeffizient von Hartmetallen auf WC-Basis ist sehr niedrig und beträgt etwa 35–601 TP2T des Stahls im Bereich von 20–400 °C. Der Wärmeleitungs-Denier beträgt etwa 1/2 von Stahl und 1/3 von Kupfer.

Sintercarbid auf Cr3C2-Basis ist zu einem wichtigen Zweig von Sintercarbid mit guter Korrosionsbeständigkeit geworden, aber seine Anwendung ist durch seine geringe Festigkeit begrenzt. Durch die Zugabe von Phosphiden, Karbiden und anderen überschüssigen Elementen wird die Biegefestigkeit der Legierung von 600–700 MPa im Anfangsstadium der Entwicklung auf mehr als 100 MPa erhöht.

Sinterhartmetalle auf Titancarbidbasis, die hauptsächlich aus Titancarbid bestehen und eine hohe Härte aufweisen, werden hauptsächlich für die Endbearbeitung und Feinstbearbeitung von Stahl verwendet. Aufgrund seiner unzureichenden Zähigkeit wurde es jedoch lange Zeit nicht weit verbreitet verwendet.

Faktoren, die die Korrosionsbeständigkeit von Hartmetall beeinflussen

Kohäsionsphase

Die Korrosionsbeständigkeit von Hartmetallen hängt stark von der Bindungsphase ab. Kobalt ist ein hervorragendes Bindemittel für WC, WC-TiC und Hartmetall. Seit der Erfindung des WC-Co-Hard-Konzepts im Jahr 1926 ist Kobalt das dominierende Bindemittel für Leder.

Kobaltbindung ist das wichtigste Bindemittel in Hartmetall. Dies liegt daran, dass Kobalt als Bindemittel eine gute Benetzbarkeit mit einer harten Phase beim Flüssigphasensintern und eine gute Sinterverdichtung mit einer harten Phase aufweist, so dass das erhaltene Hartmetall ausgezeichnete mechanische Eigenschaften aufweist, aber die Korrosionsbeständigkeit von Kobalt als eine bindende Phase schlecht ist.

Die Korrosionsbeständigkeit von Nickel als Binder wurde im Vergleich zu Kobalt stark verbessert, so dass die Verwendung von Nickel anstelle von Kobalt als Binder immer mehr Verbreitung fand. Da Nickel jedoch eine freie Kristallstruktur hat, sind seine mechanischen Eigenschaften denen von Kobalt unterlegen. Die Benetzbarkeit von Nickel gegenüber Kobalt ist schlechter als die von WC, daher sind die mechanischen Eigenschaften der Legierung schlechter. Um dieses Problem zu lösen, kann die Härte, Zähigkeit, Festigkeit und Verschleißfestigkeit von Hartgold verbessert werden, indem der Matrix ein quantitatives Additiv hinzugefügt wird.

Harte Phase

Die Hartmetalle können gemäß der Zusammensetzung der Restphasen enthaltenden Hartmetalle in die folgenden Kategorien eingeteilt werden:

Wolfram-Kobalt-Legierung

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Diese Art von Hartmetall wird oft als unlegiertes reines Wolframkarbid bezeichnet, schneidet Gusseisen oder verschleißfeste Hartmetallklingen. Sie bestehen alle aus feinen polygonalen Wolframcarbidpartikeln, die mit Kobaltmetall verbunden sind. Sie können aber auch mit Nickel gebondet werden. Diese Art von Hartmetall kann zum Schneiden von Gusseisen, Nichteisenmetallen und Nichteisenmetallen verwendet werden. Metallische Materialien, die jedoch im Allgemeinen nicht zum Schneiden von Stahl verwendet werden, sondern auch für einige nicht schneidende Systeme.

Wolframcarbid-Legierungen

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WC ist immer noch der Hauptbestandteil von Karbiden in dieser Art von Hartmetall, und es wird eine gewisse Menge TiC hinzugefügt, das hauptsächlich zum Schneiden von Stahl verwendet wird. Beim Schneiden von Stahl sind reine Hartmetalllegierungen anfällig für sichelförmigen Vertiefungsverschleiß oder Werkzeugoberflächenabrieb. Dies liegt nicht an Schneidwerkzeugen und Schneiden unter Hochgeschwindigkeitsschneiden. Die hohe Temperatur tritt an der Grenzfläche auf, was die Diffusion zwischen Werkzeugen und Werkstücken beschleunigt und die Werkzeuge allmählich verschleißt und schließlich eine sichelförmige Vertiefung bildet. Die TiC-Zugabe kann die Diffusionsrate effektiv verringern und die Bildung von sichelförmigen Vertiefungen verhindern, während die TiC-Zugabe die thermische Härte der Legierung verbessern kann.

Titankarbid hat eine Dichte von 4,9 g/cm3, viel niedriger als die Dichte von Wolframkarbid von 15,6 g/cm3. Daher kann die Leichtlegierung durch die Wahl einer WC-TiC-Karbidverbindung als Hartphase erhalten werden.

Außerdem ist die Härte der als harte Phase erhaltenen WC-TiC-Legierung höher als die einer einzelnen WC-Legierung, und die Härte der WC-TiC-Legierung nimmt mit der Erhöhung des TiC-Gehalts in WC-TiC zu. Die WC-TiC-Mischkristallphase kann jedoch nicht vollständig von der Kobalt- oder Nickel-Bindungsphase benetzt werden, und die Struktur der WC-TiC-Legierung kann nicht vollständig von der Kobalt- oder Nickel-Bindungsphase benetzt werden. Die Biegefestigkeit der Legierung ist nicht so gut wie die von WC als Hartphase.

Titankarbid

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Diese Art von Legierung besteht hauptsächlich aus Eisencarbid als Hartphase und hat eine relativ hohe Härte. Es wird hauptsächlich für die Endbearbeitung und Feinstbearbeitung von Stahl verwendet.

Andere Hartmetalle

umfassen Chromkarbid, Karbid, Titankarbid, Aluminiumoxid-Hartmetall und so weiter. Sie haben ihre eigenen Eigenschaften und entwickeln sich.

Nächste Woche werden wir über andere Faktoren sprechen, die die Korrosionsbeständigkeit von Hartmetallen beeinflussen. Willkommen bei Ihrem Abonnement.