Состояние разработки коррозионностойких цементированных карбидов

С быстрым развитием промышленных технологий потребность людей в материалах становится все выше и выше. Используемые материалы должны обладать не только высокой прочностью, высокой твердостью, но и хорошей коррозионной стойкостью. Например, для химической промышленности и машиностроения требуются материалы, обладающие хорошей химической стабильностью, сильной коррозионной стойкостью, а также высокой прочностью и твердостью, чтобы выдерживать двойное воздействие химической коррозии и механического износа. Хотя существует много видов коррозионно-стойких материалов, однако комплексные показатели твердости, прочности и коррозионной стойкости делают обязательным изучение коррозионно-стойких цементированных карбидов.

Как предотвратить коррозию карбида вольфрама 2

Классификация коррозионностойких цементированных карбидов

Коррозионно-стойкие цементированные карбиды были разработаны с 1950-х годов. В соответствии с различными твердыми фазами коррозионно-стойкие материалы можно разделить на три категории: на основе WC, на основе Cr3C2 и на основе TiC. Изученные в данной работе цементированные карбиды состоят из нас и TiC как твердых фаз.

WC-цементированный карбид является одним из лучших материалов для металлорежущего инструмента с высокой твердостью и отличной износостойкостью.

В сверхтвердых материалах диапазон твердости и относительной прочности цементированных карбидов шире. Твердость цементированных карбидов на основе WC обычно составляет 80-95 HRA, а содержание связующего составляет 6-25%. Коэффициент линейного расширения цементированных карбидов на основе WC очень низок, что составляет около 35-60% стали в диапазоне 20-400 ° С. Отрицательный коэффициент теплопроводности составляет около 1/2 стали и 1/3 меди.

Цементированный карбид на основе Cr3C2 стал важной отраслью цементированного карбида с хорошей коррозионной стойкостью, но его применение ограничено его низкой прочностью. При добавлении фосфидов, карбидов и других избыточных элементов прочность на изгиб сплава увеличивается с 600-700 МПа на начальной стадии разработки до более чем 100 мПа.

Цементированные карбиды на основе карбида титана, которые в основном состоят из карбида титана и имеют высокую твердость, в основном используются для чистовой и сверхтонкой обработки стали. Тем не менее, он не был широко использован в течение длительного времени из-за его недостаточной вязкости.

Факторы, влияющие на коррозионную стойкость цементированного карбида

Связная фаза

Коррозионная стойкость цементированных карбидов в значительной степени зависит от фазы связывания. Кобальт является отличным связующим для WC, WC-TiC и цементированного карбида. Со времени изобретения жесткой концепции WC-Co в 1926 году кобальт стал доминирующим связующим веществом для кожи.

Связывание кобальтом является наиболее важным связующим веществом в цементированном карбиде. Это связано с тем, что кобальт как связующий агент обладает хорошей смачиваемостью с твердой фазой при спекании в жидкой фазе и хорошей плотностью при спекании с твердой фазой, поэтому полученный цементированный карбид обладает превосходными механическими свойствами, но коррозионная стойкость кобальта как связующей фазы низкая.

Коррозионная стойкость никеля в качестве связующего значительно улучшена по сравнению с кобальтом, поэтому использование никеля вместо кобальта в качестве связующего все шире используется. Но поскольку никель является структурой с кристаллической структурой, его механические свойства уступают свойствам кобальта. Смачиваемость никеля к кобальту хуже, чем у WC, поэтому механические свойства сплава хуже. Чтобы решить эту проблему, твердость, ударная вязкость, прочность и износостойкость твердого золота могут быть улучшены путем добавления количественной добавки к матрице.

Жесткая фаза

Цементированные карбиды могут быть классифицированы на следующие категории в зависимости от состава цементированных карбидов, содержащих остаточные фазы:

Сплав вольфрама кобальта

Как предотвратить коррозию карбида вольфрама 3

Этот вид цементированного карбида часто упоминается как нелегированный чистый карбид вольфрама, режущий чугун или износостойкие лезвия из цементированного карбида. Все они состоят из мелких полигональных частиц карбида вольфрама, связанных с металлом кобальта. Тем не менее, они также могут быть связаны с никелем. Этот тип цементированного карбида может быть использован для резки чугуна, цветных металлов и цветных металлов. Металлические материалы, но, как правило, не используются для резки стали, но также и для некоторых не режущих систем.

Сплавы карбида вольфрама

Как предотвратить коррозию карбида вольфрама 4

WC по-прежнему является основным компонентом карбидов в этом типе цементированного карбида, и к нему добавляется определенное количество TiC, которое в основном используется для резки стали. При резке стали чистые твердосплавные сплавы подвержены полумесячному износу или истиранию поверхности инструмента. Это связано не с режущими инструментами, а с резкой при высокоскоростной резке. Высокая температура будет происходить на границе раздела, что ускорит диффузию между инструментами и деталями, постепенно изнашивает инструменты и в конечном итоге образует углубление в форме полумесяца. Добавление TiC может эффективно снизить скорость диффузии и ингибировать образование углубления в форме полумесяца, в то время как добавление TiC может улучшить термическую твердость сплава.

Карбид титана имеет плотность 4,9 г/см3, что намного ниже плотности карбида вольфрама 15,6 г/см3. Таким образом, легкосплавный сплав можно получить, выбрав в качестве твердой фазы составной карбид WC-TiC.

Кроме того, твердость сплава WC-TiC, полученного в качестве твердой фазы, выше, чем у сплава с одним WC, и твердость сплава WC-TiC увеличивается с увеличением содержания TiC в WC-TiC. Однако фаза твердого раствора WC-TiC не может быть полностью смочена фазой связывания кобальта или никеля, а структура сплава WC-TiC не может быть полностью смочена фазой связывания кобальта или никеля. Прочность на изгиб сплава не так хороша, как у WC, как у твердой фазы.

Карбид титана

Как предотвратить коррозию карбида вольфрама 5

Этот вид сплава в основном состоит из карбида железа в качестве твердой фазы, и его твердость относительно высока. В основном используется для чистовой и сверхтонкой обработки стали.

Прочие цементированные карбиды

включают карбид хрома, карбид, карбид титана, карбид алюминия, цементированный карбид и так далее. Они имеют свои особенности и развиваются.

На следующей неделе мы поговорим о других факторах, влияющих на коррозионную стойкость цементированных карбидов. Добро пожаловать, чтобы сделать вашу подписку.