Węglik spiekany (twardy metal) to ogólny termin na stopy składające się z węglików, azotków, borków lub krzemków metali o wysokiej temperaturze topnienia (W, Mo, Ti, V, Ta itp.). Podzielony na dwie główne kategorie odlewania i spiekania. Odlew stopowy ma wysoką kruchość i niską wytrzymałość, a także ma niewielką praktyczną wartość użytkową. Powszechnie stosowane są stopy spiekane, które są na ogół spiekane z węglika wolframu lub węglika tytanu i proszku kobaltowego i mają wysoką twardość, odporność na zużycie i twardość na gorąco. Stosowane głównie do produkcji szybkich cięć i obróbki twardych materiałów, w ostatnich latach wzrasta również wykorzystanie węglików w przemyśle form, dlatego praktyczne omówienie i badanie obróbki cieplnej stopów twardych ma praktyczne znaczenie.

1. Cechy węglika spiekanego

Węglik wytwarza się metodą metalurgii proszków z ogniotrwałego twardego metalu i fazy wiązania metalu. Powszechnie stosowanymi twardymi związkami są węgliki. Jako twardy stop do narzędzi skrawających, powszechnie stosowany WC, TiC, TaC, NbC itp., Spoiwo to Co, a wytrzymałość węglika spiekanego zależy głównie od zawartości Co. Ponieważ węglik spiekany ma węglik spiekany wysoka temperatura topnienia (taka jak temperatura topnienia 3140 ° C TiC), wysoka twardość (taka jak twardość 3200 HV TiC), dobra stabilność chemiczna i dobra stabilność termiczna, twardość i odporność na zużycie ich są wysokie. Płeć i stabilność chemiczna są znacznie wyższe niż w przypadku stali szybkotnących.
Powszechnie stosowaną twardą fazą z węglika spiekanego jest głównie WC, która ma dobrą odporność na zużycie. Chociaż niektóre węgliki mają podobną twardość jak WC, nie mają takiej samej odporności na zużycie. WC ma wyższą granicę plastyczności (6000 MPa), dzięki czemu jest bardziej odporne na odkształcenia plastyczne. Przewodność cieplna WC jest również dobra, a przewodność cieplna jest ważnym wskaźnikiem wydajności oprzyrządowania. WC ma niższy współczynnik rozszerzalności cieplnej, około 1/3 współczynnika rozszerzalności stali; jego moduł sprężystości jest 3 razy większy niż stali, a jego wytrzymałość na ściskanie jest również wyższa niż stali. Ponadto WC ma dobrą odporność na korozję i utlenianie w temperaturze pokojowej, dobrą odporność elektryczną i wysoką wytrzymałość na zginanie.

Obróbka cieplna produktów z węglika wolframu 1

Ryc.1 Schemat quasi-równowagi stopu WC-Co

2. Obróbka cieplna i organizacja stopu

Został on zbadany na fazach łączenia stopów WC-Co o różnych stosunkach C / W od 5% do 35% WC. Wnioski są następujące: faza γ lub (γ + WC) fazy powstają w stopie przy powolnym chłodzeniu; Gdy występują (γ + η), pojawiają się fazy. Ponieważ jednak faza (γ + η) jest niestabilna, faza (γ + η) przekształci się w fazę stabilną (γ + WC) po wyżarzaniu. Zgodnie z wynikami testu narysowany jest quasi-równowagowy wykres fazowy pokazany na ryc. 1 (linia ciągła to schemat fazowy układu stabilnego, a linia przerywana to lokalny schemat fazowy ilustrujący η charakterystyki quasi-stabilnej faza).
Wyżarzanie (powolne chłodzenie) typowego węglika spiekanego zależy głównie od zawartości węgla: gdy C / W> 1, wolny węgiel wytrąca się na granicy faz WC-Co; gdy C / W <1, mikrostruktura stopu W obu przypadkach: Jeden znajduje się w obszarze trójfazowym (WC + γ + η). Jest nieuniknione, że faza η pojawia się po powolnym chłodzeniu stopu. Jeśli w fazie cementowej istnieje tak duża ilość fazy η, pojawiają się rozgałęzione ziarna kryształów, a małe ziarna są nierównomiernie rozmieszczone; jeśli jest duże ziarno fazy η, ziarna są oddzielone na dużą odległość, więc istnieje informacja, że faza η to Wyższe temperatury zaczęły powstawać.
W drugim przypadku, gdy stop znajduje się w obszarze dwufazowym (WC + γ), stop W zostanie wytrącony jako Co3W z fazy wiązania po wyżarzeniu stopu niskowęglowego. Proces reakcji można wyrazić za pomocą następującego wzoru. Co Sześcienny ześrodkowywany → Co Sześcienny ześrodkowywany + Co3W Dlatego ten dwufazowy stop WC-Co o niskiej zawartości węgla zostanie przekształcony w strukturę trójfazową (WC + γ + CoW) po wyżarzeniu. Rysunek 2 pokazuje krzywe rozpuszczania W dla dwufazowych stopów WC-Co w różnych temperaturach wyżarzania. Krzywa jest krzywą temperatury krytycznej dla stopów dwufazowych przekształconych w stopy trójfazowe (WC + γ + CoW): powyżej temperatury krzywej Wyżarzanie prowadzi do uzyskania dwufazowego stopu mikrostruktury; wyżarzanie w temperaturach poniżej krzywej daje trójfazową strukturę zawierającą Co3W.

3. Wpływ procesu obróbki cieplnej na właściwości mechaniczne stopu twardości

(1) Wpływ na wytrzymałość Ponieważ WC ma różną rozpuszczalność ciała stałego w różnych temperaturach w Co, zapewnia możliwość utwardzania przez wytrącanie fazy spoiwa przez hartowanie w temperaturze roztworu stałego, a następnie starzenie. Hartowanie może hamować wytrącanie się WC i przejście homotropii Co (gęsty sześciokątny Co, sześcienny wyśrodkowany Co). Doniesiono, że wytrzymałość stopu zawierającego kobalt 40% można zwiększyć o około 10% po hartowaniu, ale wytrzymałość stopu zawierającego kobalt 10% zmniejsza się po hartowaniu. Biorąc pod uwagę, że ilość kobaltu zawarta w węglikach spiekanych powszechnie stosowanych w inżynierii wynosi na ogół od 10% do 37%, wpływ obróbki cieplnej na wytrzymałość stopu jest bardzo niewielki. Więc ktoś odważył się twierdzić, że hartowanie nie jest sposobem na zwiększenie wytrzymałości stopów W-Co. Wyżarzanie powoduje również spadek wytrzymałości stopu, jak pokazano w tabelach 1 i 3. Właściwości węglika wolframu zmieniają się wraz z zawartością Co i grubością ziaren, jak pokazano na rycinie 4.

Obróbka cieplna produktów z węglika wolframu 2

Ryc. 2 Krzywa stałej rozpuszczalności wolframu w stopie dwufazowym WC-10%Co

Obróbka cieplna produktów z węglika wolframu 3

Ryc. 3 Wpływ wyżarzania w temperaturze 800 ° C na wytrzymałość na zginanie zawartości WC-10%Co

Tabela 2 typowy proces obróbki cieplnej twardego stopu

Obróbka cieplna produktów z węglika wolframu 4

Rycina 4 Właściwości węglika spiekanego WC różnią się w zależności od ilości Co i wielkości ziarna

Obróbka cieplna produktów z węglika wolframu 5

Ryc. 5 Zależność między twardością a czasem starzenia fazy spoiwa stopu WC-Co

Obróbka cieplna produktów z węglika wolframu 6

Ryc. 6 Zależność między twardością a czasem starzenia stopu WC-Co

4. Powłoka z twardego stopu

W celu dalszej poprawy odporności na zużycie twardego stopu, twardy materiał, taki jak TiC lub TiN, może osadzać się na jego powierzchni parami. Materiał powłokowy powinien spełniać następujące wymagania:
1 Powinien mieć wysoką twardość w niskiej temperaturze i wysokiej temperaturze.
2 ma dobrą stabilność chemiczną.
3 powinien mieć przepuszczalność i brak otworu wentylacyjnego.
4 Obrabiany materiał powinien mieć niski współczynnik tarcia.
5 Aby mocno związać z korpusem narzędzia. 6 Jest ekonomiczny i łatwy w produkcji. W dzisiejszym świecie węglik spiekany jest również głównym materiałem narzędzi skrawających. Rozszerza również swoje zastosowanie w formach, narzędziach pomiarowych i innych dziedzinach.
Podsumowując, stosuje się go głównie w następujących aspektach:
1 Toczenie w ciągłym cięciu.
2 Toczenie profilowe z niewielką zmianą głębokości noża.
3 wymagają przerywanych pojazdów o niskiej intensywności.

4 Szybkie frezowanie czołowe stali lub żeliwa szarego.

Zalety powlekanego węglika spiekanego są liczne i można je podsumować następująco:
1 Dobra wszechstronność.
2 może poprawić dokładność powierzchni cięcia przedmiotu obrabianego.
3 Prędkość skrawania jest znacznie zwiększona przy tej samej trwałości narzędzia.
4 Przy tej samej prędkości skrawania żywotność narzędzia można zwiększyć.
(1) Materiał powłoki Większość zagranicznych producentów stosuje powłokę TiC do powlekanych wkładek, a następnie powłokę TiN. Powłoka kompozytowa TiC-TiN i powłoka stałego roztworu Ti (C • N) stopniowo rosły. W ostatnich latach opracowano również wiele nowych powłok kompozytowych.
TiC jest obecnie idealnym materiałem do powlekania, jego zaletami są twardość w wysokiej temperaturze, wysoka wytrzymałość, dobra odporność na utlenianie i odporność na zużycie kraterowe; jego wadą jest to, że współczynnik rozszerzalności cieplnej i korpus jest większy, a odporność na zużycie boczne jest słaba. W porównaniu z powłoką TiC powłoka TiN ma następujące zalety: powlekane ostrze ma niską tendencję do tworzenia krateru podczas cięcia, a jego współczynnik rozszerzalności cieplnej jest zbliżony do współczynnika podłoża i ma niską wrażliwość na szok termiczny i prawdopodobnie nie powstanie guz. Przeciwzużyciowe zużycie jest dobre i można je łatwo zdeponować i kontrolować. Wadą jest to, że przyczepność do podłoża jest mniej stała. Powłoka kompozytowa TiC-TiN i powłoka w postaci stałego roztworu Ti (C • N) są nowymi powłokami opracowanymi w latach 70. XX wieku i zostały z powodzeniem zastosowane w produkcji.
Twarda powłoka kompozytowa ma obiecującą przyszłość.
(2) Proces powlekania Proces i sprzęt do produkcji wkładek powlekających TiC w kraju i za granicą są podobne. Wspólną cechą jest to, że poddane obróbce wkładki z węglika spiekanego umieszcza się w komorze reakcyjnej do osadzania, a następnie H2 stosuje się jako nośnik do wprowadzania TiCl4 i metanu do komory reakcyjnej. Reakcja osadzania. Temperatura reakcji jest z grubsza kontrolowana przy około 1000 ° C. Metodą ogrzewania jest prawie zawsze to samo ogrzewanie indukcyjne o wysokiej częstotliwości, a ciśnienie osadzania jest w większości podciśnieniem. Chociaż powłokę dobrej jakości można osadzać pod normalnym ciśnieniem, zastosowanie osadzania podciśnieniowego jest bardziej wydajne, a powłoka jest bardziej jednorodna i gęsta. Zwłaszcza gdy liczba ostrzy do osadzania jest duża, zalety stosowania osadzania podciśnieniowego są szczególnie znaczące.
(3) Grubość powłoki Grubość powłoki TiC wynosi zwykle 5 ~ 8 μm dla wkładek powlekających produkowanych w kraju i za granicą. Grubość powłoki TiN jest w zakresie 8 ~ 12 μm. (4) Na wydajność powlekania matrycy powłokowej duży wpływ ma skład matrycy, powleczona matryca łopatki powinna spełniać następujące wymagania: 1 ma dobrą wytrzymałość i odporność na odkształcenie plastyczne. 2 ma wysoką twardość. 3 Jego skład chemiczny musi pasować do materiału powłokowego, a wzajemne przyleganie powinno być mocne. 4 nie ulega uszkodzeniu w wysokich temperaturach osadzania. 5 Współczynnik rozszerzalności jest podobny do współczynnika rozszerzalności materiału. 6 ma dobrą przewodność cieplną. Podczas obróbki materiałów stalowych należy wybrać stopy WiC-TC-Co lub WC-TiC-TaC-Co; podczas obróbki żeliwa lub metali nieżelaznych należy wybrać stopy WC-Co. Różne materiały do obróbki, wymagania matrycy stopu powlekającego są również różne, co oznacza, że powłoka powinna być również spersonalizowana, każdy proces obróbki cieplnej nie jest panaceum, o ile w określonych warunkach, aby zmaksymalizować ich skuteczność.

5. Zastosowanie węglika spiekanego w produkcji narzędzi i matryc

(1) W dziedzinie narzędzi skrawających węglik spiekany zachowuje doskonałą wydajność cięcia nawet w wysokich temperaturach 800–1000 ° C. Nadaje się do szybkiego cięcia w wysokich temperaturach i ma praktyczne znaczenie dla poprawy efektywności ekonomicznej. Dlatego stopniowo zastępuje stale narzędziowe o dużej prędkości. Twórz narzędzia. W 2017 roku był szeroko stosowany nie tylko w tokarkach, strugarkach, nożach wiertniczych, nożach trzy ostrzy, sztancach i frezach końcowych, ale także w ciągłej promocji inteligentnej produkcji i przemysłowej wersji 4.0. Szerszy, patrząc w przyszłość Materiałem narzędziowym jest niewątpliwie świat twardych stopów.
(2) W dziedzinie form różne rodzaje matryc do ciągnienia drutu i matryc do ciągnienia drutu są zasadniczo wykonane z węglika spiekanego. Progresywna matryca do robienia zębów zamków błyskawicznych wykorzystuje twarde stopy YG8 i YG15 do wykonywania matryc o dużej średnicy i twardych matryc YG20C. Stopy do progresywnej matrycy wielopozycyjnej. Tryb niemagnetyczny jest zwykle wykonany z węglika spiekanego YG15 i YG20. Żywotność matrycy ciągnącej drut z wszczepionym jonem azotowym YG8 jest ponad dwukrotnie większa. Krótko mówiąc, zastosowanie węglika spiekanego w formach staje się coraz bardziej powszechne. Jest również stosowany w przyrządach pomiarowych i innych narzędziach i nie będzie szczegółowo opisywany.

6. Wniosek

Po odpowiedniej obróbce cieplnej twardego stopu, chociaż może on poprawić nieco twardość, ale biorąc pod uwagę dłuższy czas obróbki cieplnej i szkodliwy dla wytrzymałości na zginanie, obróbka cieplna powinna mieć pewien stopień specyficzności. Powłoka powierzchniowa wzmacnia nową ścieżkę stosowania węglika spiekanego, a podłoże, materiał, proces i grubość powłoki powinny być również zindywidualizowane.

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

pl_PLPolski
en_USEnglish zh_CN简体中文 es_ESEspañol hi_INहिन्दी arالعربية pt_BRPortuguês do Brasil ru_RUРусский ja日本語 jv_IDBasa Jawa de_DEDeutsch ko_KR한국어 fr_FRFrançais tr_TRTürkçe viTiếng Việt pl_PLPolski