El llamado método de pulvimetalurgia es hacer un polvo de la materia prima de la aleación que se va a producir, y luego mezclar los polvos en una cantidad apropiada y presurizar y solidificar en una determinada forma. Estas piezas de polvo se colocarán en una atmósfera reductora (por ejemplo, hidrógeno), se calentarán y sinterizarán para formar una aleación. Este es un método metalúrgico que es completamente diferente del método de fundición anterior.
La sinterización a la que se hace referencia en este documento puede definirse simplemente como la promoción de la aglomeración de granos de cristales metálicos por la acción de presurización y calentamiento. Aplicamos una cierta cantidad de presión al polvo con la composición de aleación para compactarlo. A altas temperaturas, los polvos íntimamente en contacto se adhieren entre sí y gradualmente llenan los huecos para formar una aleación de alta densidad. La temperatura de calentamiento en este momento es la temperatura de fusión del componente de baja fusión en el componente de aleación. Por lo tanto, el lingote de aleación se sinteriza a una temperatura por debajo del punto de fusión de todo el componente en polvo. Este método es similar al método de combinar los dos procesos de fundición y fundición, y sus propiedades son similares a las de las aleaciones de fundición. Pero desde el punto de vista metalográfico, debería ser una rama de fundición de aleación.
El carburo cementado se fabrica mediante este método de pulvimetalurgia. Generalmente, los polvos como el tungsteno, el carbono, el cobalto, el titanio y el cerio se usan para mezclar por lotes, y luego se prensan y sinterizan para formar una aleación. Por lo tanto, el producto de este proceso metalúrgico también se conoce como carburo cementado sinterizado o aleación de carburo cementado. En los últimos años, los métodos de pulvimetalurgia se han desarrollado muy rápidamente. Los carburos cementados, las aleaciones que contienen aceite, los contactos eléctricos, las ruedas de diamante unidas con metal y los productos especiales de metal decorativo se fabrican mediante este método de pulvimetalurgia.
Por ejemplo, el producto semiacabado prensado de 30 mm de longitud ahora se calienta a 1000-1400 ° C. El cambio de volumen del producto prensado a aproximadamente 30 ° C durante aproximadamente 5 minutos se muestra en la Figura 2-2. La contracción generalmente comienza a 1150 ° C. En el caso de 6% Co, la contracción continúa muy regularmente, terminando aproximadamente a 1320 ° C. En el caso de 10% Co, a 1180-1200 ° C, la contracción se interrumpe temporalmente. A medida que la temperatura continúa aumentando, la contracción continúa rápidamente, y cuando la temperatura alcanza los 1300 ° C, tiende a equilibrarse.

A partir de entonces, dado que el número de puntos de contacto de las partículas y el área de contacto aumenta notablemente, cada una de las partículas está en un estado de liberación fácil del exceso de energía (energía libre) retenida por sí misma. Por lo tanto, a partir de aproximadamente 200 ° C, el cobalto comienza a difundirse, en cuyo punto comienza la primera etapa de sinterización. Cuando la temperatura vuelve a subir, el β-Co se convierte en γ-Co a aproximadamente 490 ° C. A 600 ° C, el carbono comienza a difundirse en el cobalto y se convierte en una solución masiva. Cuanto más finas sean las partículas de carburo de tungsteno, o mejor será el carburo de tungsteno recubierto de cobalto, más rápido se producirá este fenómeno de difusión. Esta difusión tiene el mismo efecto que aplicar una fuerte presión de compresión al compacto. Sin embargo, durante el aumento de temperatura, casi no se observa fase líquida a esta temperatura.
Sin embargo, cerca de esta temperatura, la resistencia a la flexión aumenta significativamente. Por lo general, una aleación de dureza de 6% cobalto se sinteriza a una temperatura de aproximadamente 1400 ° C. A esta temperatura, el WC se disuelve gradualmente en la fase líquida, y el WC particularmente fino se disuelve rápidamente, y el WC grande tiene una gran energía superficial debido al fuerte porción de la esquina Es redondo después de ser disuelto. Como resultado, la porción de fase líquida se vuelve más y más, y a medida que la reacción avanza hacia la dirección en que disminuye la energía libre, la aleación se contrae y los poros disminuyen gradualmente. Por otro lado, en la porción donde las partículas de carburo de tungsteno están en contacto entre sí, el fenómeno de difusión de volumen, particularmente difusión de superficie, continúa ocurriendo. También existe la posibilidad de que las partículas de carburo se unan entre sí. Además, el WC también puede precipitar localmente de la fase líquida en una porción donde el carburo de tungsteno contacta entre sí. Como resultado, varias razones han provocado el crecimiento de los granos de carburo de tungsteno, lo que resulta en una alineación densa. Sin embargo, la temperatura aumenta aún más, y cuando excede los 1600 ° C, se genera gas dentro del producto, lo que provoca la expansión de la disposición de los cristales. Se dice que el gas se genera por la presencia de impurezas como el SiO2. Por el contrario, si se baja la temperatura, las partículas de WC disueltas en la fase líquida se precipitan sobre las partículas de WC que tienen una energía superficial pequeña. Incluso después de que la fase líquida desaparece en un estado sólido, el carburo de tungsteno continúa separándose hasta que solo queda 1%.

Durante el proceso de sinterización, el carburo de tungsteno presente en forma de fundido en el cobalto se mueve una pequeña distancia y se une al carburo de tungsteno no disuelto, de modo que no se forma una estructura irregular, como una aleación de fundición. El acero que contiene una gran cantidad de perlita es envejecido y endurecido por la precipitación de la masa fundida de carbono del hierro alfa. Por el contrario, durante el proceso de sinterización, las partículas de WC actúan como nucleación efectiva, por lo que no existe un fenómeno de endurecimiento por envejecimiento, por lo que la estructura es uniforme y muy estable, no sensible al tratamiento térmico, y la dureza no cambia incluso a niveles relativamente altos. temperaturas La Figura 2-3 muestra la dureza a alta temperatura del acero para herramientas, acero de alta velocidad, aleación de fundición, aleación de estellita (Co-Cr-W) y carburo cementado WC + Co.

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