Klasyfikacja i właściwości użytkowe materiałów narzędziowych z węglika spiekanego

1. Twardość. Węglik spiekany zawiera dużą ilość twardych węglików (takich jak WC, TiC), co sprawia, że ​​jego twardość jest znacznie wyższa niż w przypadku stali szybkotnących. Im wyższa twardość węglika spiekanego, tym lepsza jego odporność na zużycie, która jest zazwyczaj znacznie wyższa niż w przypadku stali szybkotnących.

Im większa zawartość fazy spoiwa kobaltowego, tym niższa twardość stopu.

Ponieważ TiC jest twardszy niż WC, stopy WC-TiC-Co charakteryzują się wyższą twardością niż stopy WC-Co. Im większa zawartość TiC, tym wyższa twardość.

Dodanie TaC do stopów WC-Co zwiększa twardość o około 40–100 HV; dodanie NbC zwiększa ją o 70–150 HV.

2. WytrzymałośćWytrzymałość na zginanie węglika spiekanego stanowi zaledwie około 1/3 do 1/2 wytrzymałości stali szybkotnącej.

Im większa zawartość kobaltu, tym większa wytrzymałość stopu.

Stopy zawierające TiC mają mniejszą wytrzymałość niż stopy bez TiC; im większa zawartość TiC, tym niższa wytrzymałość.

Dodanie TaC do węglika spiekanego WC-TiC-Co zwiększa jego wytrzymałość na zginanie i znacząco poprawia odporność krawędzi skrawającej na wykruszanie i pękanie. Wraz ze wzrostem zawartości TaC poprawia się również wytrzymałość zmęczeniowa.

Wytrzymałość na ściskanie węglika spiekanego jest od 30% do 50% wyższa niż stali szybkotnącej.

3. WytrzymałośćWytrzymałość węglika spiekanego jest znacznie niższa niż stali szybkotnącej.

Stopy zawierające TiC mają mniejszą wytrzymałość niż stopy bez TiC; wraz ze wzrostem zawartości TiC wytrzymałość maleje.

W stopach WC-TiC-Co dodanie odpowiedniej ilości TaC może zwiększyć wytrzymałość o około 10%, przy jednoczesnym zachowaniu odporności na ciepło i zużycie.

Ze względu na niższą wytrzymałość węglik spiekany nie nadaje się do stosowania w warunkach silnych uderzeń i wibracji, szczególnie przy niskich prędkościach skrawania, gdzie przyczepność i odpryskiwanie są poważniejsze.

4. Właściwości fizyczne i termicznePrzewodność cieplna węglika spiekanego jest około 2 do 3 razy wyższa niż stali szybkotnącej.

Ponieważ przewodność cieplna TiC jest niższa niż WC, stopy WC-TiC-Co mają niższą przewodność cieplną niż stopy WC-Co. Im większa zawartość TiC, tym gorsza przewodność cieplna.

5. Odporność cieplnaWęglik spiekany ma znacznie wyższą odporność cieplną niż stal szybkotnąca i umożliwia cięcie w temperaturach od 800 do 1000°C, przy dobrej odporności na odkształcenia plastyczne w wysokich temperaturach.

Dodatek TiC zwiększa twardość w wysokiej temperaturze. Ponieważ temperatura mięknienia TiC jest wyższa niż WC, twardość stopów WC-TiC-Co maleje wolniej wraz z temperaturą niż stopów WC-Co. Im więcej TiC i mniej kobaltu, tym mniejszy spadek twardości.

Dodatek TaC lub NbC (które charakteryzują się wyższą temperaturą mięknienia niż TiC) dodatkowo zwiększa twardość i wytrzymałość w wysokich temperaturach.

6. Właściwości antyadhezyjne Temperatura adhezji węglika spiekanego jest wyższa niż stali szybkotnącej, co zapewnia mu lepszą odporność na zużycie adhezyjne.

Temperatura przylegania kobaltu do stali jest znacznie niższa niż WC; wraz ze wzrostem zawartości kobaltu temperatura przylegania spada.

Temperatura adhezji TiC jest wyższa niż WC, dlatego stopy WC-TiC-Co mają wyższą temperaturę adhezji (o około 100°C wyższą) niż stopy WC-Co. TiO2 powstający w wysokich temperaturach podczas cięcia zmniejsza adhezję.

TaC i NbC charakteryzują się wyższą temperaturą adhezji niż TiC, co poprawia właściwości antyadhezyjne. Powinowactwo TaC do materiałów obrabianych stanowi zaledwie ułamek lub kilka dziesiątych powinowactwa WC.

7. Stabilność chemicznaOdporność narzędzi z węglika spiekanego na zużycie jest ściśle związana z ich stabilnością fizyczną i chemiczną w temperaturach roboczych.

Temperatura utleniania węglika spiekanego jest wyższa niż stali szybkotnącej.

Temperatura utleniania TiC jest znacznie wyższa niż WC, dlatego stopy WC-TiC-Co uzyskują mniejszą masę utleniania w wysokich temperaturach niż stopy WC-Co; im więcej TiC, tym większa odporność na utlenianie.

Temperatura utleniania TaC jest również wyższa niż WC, a stopy z TaC i NbC charakteryzują się lepszą odpornością na utlenianie w wysokich temperaturach. Jednak wyższa zawartość kobaltu ułatwia utlenianie.