Materiał stopowy wykonany z twardego związku metalu ogniotrwałego i metalu wiążącego w procesie metalurgii proszków. Węglik spiekany ma szereg doskonałych właściwości, takich jak wysoka twardość, odporność na zużycie, dobra wytrzymałość i udarność, odporność na ciepło i korozję, zwłaszcza jego wysoka twardość i odporność na zużycie, które pozostają zasadniczo niezmienione nawet w temperaturze 500 °C, nadal ma wysoką twardość w temperaturze 1000 ℃. Węglik jest szeroko stosowany jako materiał narzędziowy, taki jak narzędzia tokarskie, frezy, strugi, wiertła, narzędzia wiertnicze itp. do cięcia żeliwa, metali nieżelaznych, tworzyw sztucznych, włókien chemicznych, grafitu, szkła, kamienia i zwykłej stali, a także może być stosowany do cięcia materiałów trudnych w obróbce, takich jak stal żaroodporna, stal nierdzewna, stal wysokomanganowa, stal narzędziowa itp. Prędkość skrawania nowych narzędzi węglikowych jest obecnie setki razy większa niż stali węglowej.
Zastosowanie węglika spiekanego
(1) Materiał narzędziowy
Węglik spiekany to najpopularniejszy materiał narzędziowy, z którego można wytwarzać narzędzia tokarskie, frezy, strugi, wiertła itp. Spośród nich węglik wolframowo-kobaltowy nadaje się do obróbki metali żelaznych i nieżelaznych z krótkim wiórem oraz do obróbki materiałów niemetalicznych, takich jak żeliwo, mosiądz odlewany, bakelit itp.; węglik wolframowo-tytanowo-kobaltowy nadaje się do długotrwałej obróbki metali żelaznych, takich jak stal. Obróbka wiórowa. Spośród podobnych stopów, stopy o wyższej zawartości kobaltu nadają się do obróbki zgrubnej, a stopy o niższej zawartości kobaltu – do obróbki wykańczającej. Węgliki spiekane ogólnego przeznaczenia charakteryzują się znacznie dłuższą żywotnością niż inne węgliki spiekane, co pozwala na obróbkę materiałów trudnoobrabialnych, takich jak stal nierdzewna.
(2) Materiał formy
Węglik spiekany stosowany jest głównie do produkcji matryc do obróbki na zimno, takich jak matryce do ciągnienia na zimno, matryce do wykrawania na zimno, matryce do wytłaczania na zimno i matryce do obróbki na zimno.
Od matryc węglikowych do kucia na zimno wymagana jest dobra udarność, odporność na pękanie, wytrzymałość zmęczeniowa, wytrzymałość na zginanie oraz dobra odporność na zużycie w warunkach udarności lub silnego uderzenia. Zazwyczaj stosuje się gatunki stopów o średniej i wysokiej zawartości kobaltu oraz o średniej i dużej zawartości ziarna, takie jak YG15C.
Ogólnie rzecz biorąc, zależność między odpornością na zużycie a udarnością węglika spiekanego jest sprzeczna: wzrost odporności na zużycie prowadzi do spadku udarności, a wzrost udarności nieuchronnie prowadzi do spadku odporności na zużycie. Dlatego przy wyborze gatunków stopów należy uwzględnić specyficzne wymagania użytkowe, zależne od obiektu obróbki i warunków obróbki.
Jeżeli wybrany gatunek jest podatny na przedwczesne pękanie i uszkodzenia podczas użytkowania, należy wybrać gatunek o wyższej wytrzymałości; jeżeli wybrany gatunek jest podatny na przedwczesne zużycie i uszkodzenia podczas użytkowania, należy wybrać gatunek o wyższej twardości i lepszej odporności na zużycie. Następujące gatunki: YG15C, YG18C, YG20C, YL60, YG22C, YG25C Od lewej do prawej: twardość maleje, odporność na zużycie maleje, a wytrzymałość rośnie; wręcz przeciwnie, sytuacja jest odwrotna.
(3) Narzędzia pomiarowe i części odporne na zużycie
Węglik spiekany stosowany jest do produkcji wkładek powierzchniowych odpornych na zużycie oraz części narzędzi pomiarowych, precyzyjnych łożysk szlifierek, płyt prowadzących i drążków prowadzących szlifierek bezkłowych, głowic tokarek i innych części odpornych na zużycie.
Metale wiążące to na ogół metale z grupy żelaza, najczęściej kobalt i nikiel.
Podczas produkcji węglika spiekanego, wielkość cząstek wybranego proszku surowcowego wynosi od 1 do 2 mikronów, a czystość jest bardzo wysoka. Surowce są dozowane zgodnie z ustalonym stosunkiem składu, a do mielenia na mokro w mokrym młynie kulowym dodaje się alkohol lub inne media, aby je dokładnie wymieszać i sproszkować. Mieszaninę przesiewa się. Następnie mieszaninę granuluje, prasuje i ogrzewa do temperatury bliskiej temperaturze topnienia metalu wiążącego (1300-1500°C). Utwardzona faza i metal wiążący utworzą stop eutektyczny. Po schłodzeniu utwardzone fazy rozprowadzają się w siatce złożonej z metalu wiążącego i ściśle się ze sobą łączą, tworząc jednolitą całość. Twardość węglika spiekanego zależy od zawartości fazy utwardzonej i wielkości ziarna, tzn. im wyższa zawartość fazy utwardzonej i im drobniejsze ziarna, tym większa twardość. Wytrzymałość węglika spiekanego zależy od metalu wiążącego. Im wyższa zawartość metalu wiążącego, tym wyższa wytrzymałość na zginanie.
W 1923 roku niemiecki Schlerter dodał od 10% do 20% kobaltu do proszku węglika wolframu jako spoiwa i wynalazł nowy stop węglika wolframu i kobaltu. Pod względem twardości ustępuje on jedynie diamentowi. Powstał pierwszy węglik spiekany. Podczas cięcia stali narzędziem wykonanym z tego stopu, krawędź skrawająca ulega szybkiemu zużyciu, a nawet pęka. W 1929 roku amerykański Schwarzkov dodał do pierwotnego składu pewną ilość węglików złożonych z węglika wolframu i węglika tytanu, co poprawiło wydajność narzędzia w cięciu stali. To kolejne osiągnięcie w historii rozwoju węglika spiekanego.
Węglik spiekany ma szereg doskonałych właściwości, takich jak wysoka twardość, odporność na zużycie, dobra wytrzymałość i udarność, odporność na ciepło i korozję, zwłaszcza jego wysoka twardość i odporność na zużycie, które pozostają zasadniczo niezmienione nawet w temperaturze 500 °C, nadal ma wysoką twardość w temperaturze 1000 ℃. Węglik jest szeroko stosowany jako materiał narzędziowy, taki jak narzędzia tokarskie, frezy, strugi, wiertła, narzędzia wiertnicze itp. do cięcia żeliwa, metali nieżelaznych, tworzyw sztucznych, włókien chemicznych, grafitu, szkła, kamienia i zwykłej stali, a także może być stosowany do cięcia materiałów trudnych w obróbce, takich jak stal żaroodporna, stal nierdzewna, stal wysokomanganowa, stal narzędziowa itp. Prędkość skrawania nowych narzędzi węglikowych jest obecnie setki razy większa niż stali węglowej.
Węglik spiekany można również stosować do produkcji narzędzi do wiercenia w skale, narzędzi górniczych, narzędzi wiertniczych, narzędzi pomiarowych, części odpornych na zużycie, materiałów ściernych, tulei cylindrowych, łożysk precyzyjnych, dysz, form metalowych (takich jak matryce do ciągnienia drutu, matryce do śrub, matryce do nakrętek i różne formy elementów złącznych; doskonałe parametry węglika spiekanego stopniowo zastąpił poprzednie formy stalowe).
Później pojawił się również węglik spiekany powlekany. W 1969 roku w Szwecji z powodzeniem opracowano narzędzie z powłoką z węglika tytanu. Podstawę narzędzia stanowi węglik wolframu, tytanu i kobaltu lub węglik wolframu i kobaltu. Grubość powłoki z węglika tytanu na powierzchni wynosi zaledwie kilka mikronów, ale w porównaniu z narzędziami stopowymi tej samej marki, żywotność narzędzia wydłuża się trzykrotnie, a prędkość skrawania wzrasta o 25% do 50%. W latach 70. XX wieku pojawiła się czwarta generacja narzędzi powlekanych do obróbki materiałów trudnoobrabialnych.
Jak spiekany jest węglik spiekany?
Węglik spiekany to materiał metaliczny otrzymywany w procesie metalurgii proszkowej węglików i metali wiążących jednego lub więcej metali ogniotrwałych.
Mgłówne kraje produkujące
Na świecie jest ponad 50 krajów, które produkują węglik spiekany, o całkowitej produkcji 27 000-28 000 ton. Głównymi producentami są Stany Zjednoczone, Rosja, Szwecja, Chiny, Niemcy, Japonia, Wielka Brytania, Francja itd. Światowy rynek węglika spiekanego jest zasadniczo nasycony, a konkurencja na rynku jest bardzo zacięta. Chiński przemysł węglika spiekanego zaczął kształtować się pod koniec lat 50. Od lat 60. do 70. chiński przemysł węglika spiekanego rozwijał się szybko. Na początku lat 90. całkowita zdolność produkcyjna węglika spiekanego w Chinach osiągnęła 6000 ton, a całkowita produkcja węglika spiekanego osiągnęła 5000 ton, ustępując jedynie Rosji i Stanom Zjednoczonym, zajmując trzecie miejsce na świecie.
Obcinacz do WC
①Węglik spiekany wolframu i kobaltu
Głównymi składnikami są węglik wolframu (WC) i spoiwo kobaltowe (Co).
Jego jakość zależy od „YG” („twardy i kobaltowy” w języku chińskim pinyin) oraz procentowej zawartości średniej kobaltu.
Na przykład YG8 oznacza, że średnia WCo=8%, a reszta to węglik wolframu i kobaltu lub węglik wolframu.
Noże TIC
②Węglik wolframu, tytanu i kobaltu
Głównymi składnikami są węglik wolframu, węglik tytanu (TiC) i kobalt.
Jego klasa składa się z litery „YT” (dwa znaki w chińskim przedrostku pinyin: „twardy, tytan”) i średniej zawartości węglika tytanu.
Na przykład YT15 oznacza średnią WTi=15%, a reszta to węglik wolframu i węglik wolframu, tytanu i kobaltu z zawartością kobaltu.
Narzędzie wolframowo-tytanowo-tantalowe
③Węglik spiekany wolframowo-tytanowo-tantalowy (niob)
Głównymi składnikami są węglik wolframu, węglik tytanu, węglik tantalu (lub węglik niobu) oraz kobalt. Ten rodzaj węglika spiekanego nazywany jest również węglikiem spiekanym ogólnym lub węglikiem spiekanym uniwersalnym.
Jego stopień składa się z „YW” (chińskiego prefiksu fonetycznego oznaczającego „hard” i „wan”) oraz numeru sekwencyjnego, np. YW1.
Charakterystyka wydajności
Wkładki spawane z węglika spiekanego
Wysoka twardość (86～93HRA, co odpowiada 69～81HRC);
Dobra twardość termiczna (do 900～1000℃, utrzymuje 60HRC);
Dobra odporność na ścieranie.
Narzędzia skrawające z węglików spiekanych są od 4 do 7 razy szybsze niż ze stali szybkotnącej, a ich żywotność jest od 5 do 80 razy dłuższa. W produkcji form i narzędzi pomiarowych żywotność jest od 20 do 150 razy dłuższa niż w przypadku stali narzędziowej stopowej. Mogą ciąć twarde materiały o twardości około 50 HRC.
Jednak węglik spiekany jest kruchy i nie nadaje się do obróbki skrawaniem, a wytwarzanie z niego integralnych narzędzi o złożonych kształtach jest trudne. Dlatego często wykonuje się ostrza o różnych kształtach, które montuje się na korpusie narzędzia lub formy poprzez spawanie, spawanie, mocowanie mechaniczne itp.
Specjalnie ukształtowany pręt
Spiekanie
Formowanie spiekane węglików spiekanych polega na sprasowaniu proszku do wlewka, a następnie umieszczeniu go w piecu spiekalniczym w celu nagrzania do określonej temperatury (temperatury spiekania), wygrzania przez określony czas (czas utrzymania), a następnie schłodzenia w celu uzyskania materiału w postaci węglika spiekanego o wymaganych właściwościach.
Proces spiekania węglika spiekanego można podzielić na cztery podstawowe etapy:
1: Na etapie usuwania środka formującego i wstępnego spiekania, spiek zmienia się w następujący sposób:
Usunięcie środka formującego wraz ze wzrostem temperatury w początkowej fazie spiekania powoduje stopniowy rozkład lub odparowanie środka formującego, a spiekana bryła zostaje wydzielona. Rodzaj, ilość i proces spiekania są różne.
Tlenki na powierzchni proszku ulegają redukcji. W temperaturze spiekania wodór może redukować tlenki kobaltu i wolframu. Jeśli środek formujący zostanie usunięty w próżni i spiekany, reakcja węgiel-tlen nie będzie silna. Naprężenie kontaktowe między cząstkami proszku stopniowo zanika, wiążący proszek metaliczny zaczyna się regenerować i rekrystalizować, rozpoczyna się dyfuzja powierzchniowa, a wytrzymałość brykietowania ulega poprawie.
2: Etap spiekania w fazie stałej (800℃ – temperatura eutektyczna)
W temperaturze poprzedzającej pojawienie się fazy ciekłej, oprócz kontynuowania procesu z poprzedniego etapu, następuje intensyfikacja reakcji i dyfuzji w fazie stałej, zwiększenie płynięcia plastycznego i znaczne skurczenie się spiekanego korpusu.
3: Etap spiekania w fazie ciekłej (temperatura eutektyczna – temperatura spiekania)
Gdy w spieku pojawi się faza ciekła, skurcz szybko się kończy, po czym następuje przemiana krystalograficzna, w wyniku której powstaje podstawowa struktura i struktura stopu.
4: Etap chłodzenia (temperatura spiekania – temperatura pokojowa)
Na tym etapie struktura i skład fazowy stopu ulegają pewnym zmianom pod wpływem różnych warunków chłodzenia. Cecha ta może być wykorzystana do podgrzania węglika spiekanego w celu poprawy jego właściwości fizycznych i mechanicznych.
Czas publikacji: 11 kwietnia 2022 r.
