Slitina vyrobená z tvrdé směsi žáruvzdorného kovu a pojiva práškovou metalurgií. Slinutý karbid má řadu vynikajících vlastností, jako je vysoká tvrdost, odolnost proti opotřebení, dobrá pevnost a houževnatost, tepelná odolnost a odolnost proti korozi, zejména vysoká tvrdost a odolnost proti opotřebení, které zůstávají v podstatě nezměněny i při teplotě 500 °C, přičemž si stále zachovává vysokou tvrdost i při 1000 °C. Karbid se široce používá jako nástrojový materiál, například pro soustružnické nástroje, frézy, hoblíky, vrtačky, vyvrtávací nástroje atd., pro řezání litiny, neželezných kovů, plastů, chemických vláken, grafitu, skla, kamene a běžné oceli. Lze jej také použít k řezání obtížně obrobitelných materiálů, jako je žáruvzdorná ocel, nerezová ocel, ocel s vysokým obsahem manganu, nástrojová ocel atd. Řezná rychlost nových karbidových nástrojů je nyní stokrát vyšší než u uhlíkové oceli.
Aplikace slinutého karbidu
(1) Materiál nástroje
Karbid je největším množstvím nástrojového materiálu, který lze použít k výrobě soustružnických nástrojů, fréz, hoblíků, vrtaček atd. Mezi nimi je wolfram-kobaltový karbid vhodný pro krátké třískové obrábění železných a neželezných kovů a zpracování nekovových materiálů, jako je litina, litá mosaz, bakelit atd.; wolfram-titan-kobaltový karbid je vhodný pro dlouhodobé obrábění železných kovů, jako je ocel. Třískové obrábění. Z podobných slitin jsou ty s vyšším obsahem kobaltu vhodné pro hrubovací obrábění a ty s nižším obsahem kobaltu pro dokončování. Univerzální slinuté karbidy mají mnohem delší životnost při obrábění než jiné slinuté karbidy pro obtížně obrobitelné materiály, jako je nerezová ocel.
(2) Materiál formy
Slinutý karbid se používá hlavně pro nástroje pro tváření za studena, jako jsou nástroje pro tažení za studena, nástroje pro děrování za studena, nástroje pro vytlačování za studena a nástroje pro výrobu studeného sloupku.
Karbidové tvářecí nástroje za studena musí mít dobrou rázovou houževnatost, lomovou houževnatost, únavovou pevnost, pevnost v ohybu a dobrou odolnost proti opotřebení za opotřebení odolných pracovních podmínek nárazu nebo silného nárazu. Obvykle se používají slitiny se středním a vysokým obsahem kobaltu a se středním a hrubým zrnem, jako je YG15C.
Obecně řečeno, vztah mezi odolností proti opotřebení a houževnatostí slinutého karbidu je protichůdný: zvýšení odolnosti proti opotřebení vede ke snížení houževnatosti a zvýšení houževnatosti nevyhnutelně vede ke snížení odolnosti proti opotřebení. Proto je při výběru jakostí slitin nutné splnit specifické požadavky na použití v závislosti na zpracovávaném objektu a pracovních podmínkách.
Pokud je vybraná jakost náchylná k předčasnému praskání a poškození během používání, měla by být zvolena jakost s vyšší houževnatostí; pokud je vybraná jakost náchylná k předčasnému opotřebení a poškození během používání, měla by být zvolena jakost s vyšší tvrdostí a lepší odolností proti opotřebení. Následující jakosti: YG15C, YG18C, YG20C, YL60, YG22C, YG25C Zleva doprava se tvrdost snižuje, odolnost proti opotřebení se snižuje a houževnatost se zvyšuje; naopak platí opak.
(3) Měřicí nástroje a díly odolné proti opotřebení
Karbid se používá pro otěruvzdorné povrchové intarzie a součásti měřicích nástrojů, přesná ložiska brusek, vodicí desky a vodicí tyče bezhrotých brusek, horní části soustruhů a další otěruvzdorné součásti.
Pojivové kovy jsou obecně kovy ze skupiny železa, nejčastěji kobalt a nikl.
Při výrobě slinutého karbidu je velikost částic vybraného prášku suroviny mezi 1 a 2 mikrony a čistota je velmi vysoká. Suroviny se dávkují podle předepsaného poměru složení a k mokrému mletí v mokrém kulovém mlýně se přidává alkohol nebo jiné médium, aby se důkladně promíchaly a rozemlely. Směs se proseje. Poté se směs granuluje, lisuje a zahřeje na teplotu blízkou bodu tání pojiva (1300–1500 °C), přičemž zkalená fáze a pojivo tvoří eutektickou slitinu. Po ochlazení se zkalené fáze rozprostřou v mřížce tvořené pojivem a jsou těsně propojeny a tvoří pevný celek. Tvrdost slinutého karbidu závisí na obsahu zkalené fáze a velikosti zrn, tj. čím vyšší je obsah zkalené fáze a čím jemnější jsou zrna, tím větší je tvrdost. Houževnatost slinutého karbidu je určena pojivem. Čím vyšší je obsah pojiva, tím vyšší je pevnost v ohybu.
V roce 1923 přidal Schlerter z Německa do práškového karbidu wolframu 10 % až 20 % kobaltu jako pojivo a vynalezl novou slitinu karbidu wolframu a kobaltu. Tvrdost je druhá hned po diamantu. Byl to první slinutý karbid. Při řezání oceli nástrojem vyrobeným z této slitiny se břit rychle opotřebovává a dokonce i praská. V roce 1929 přidal Schwarzkov ve Spojených státech do původního složení určité množství sloučeniny karbidu wolframu a karbidu titanu, což zlepšilo výkon nástroje při řezání oceli. To je další úspěch v historii vývoje slinutého karbidu.
Slinutý karbid má řadu vynikajících vlastností, jako je vysoká tvrdost, odolnost proti opotřebení, dobrá pevnost a houževnatost, tepelná odolnost a odolnost proti korozi, zejména vysoká tvrdost a odolnost proti opotřebení, které zůstávají v podstatě nezměněny i při teplotě 500 °C a stále si zachovávají vysokou tvrdost při 1000 °C. Karbid se široce používá jako nástrojový materiál, například pro soustružnické nástroje, frézy, hoblíky, vrtačky, vyvrtávací nástroje atd., pro řezání litiny, neželezných kovů, plastů, chemických vláken, grafitu, skla, kamene a běžné oceli. Lze jej také použít k řezání obtížně obrobitelných materiálů, jako je žáruvzdorná ocel, nerezová ocel, ocel s vysokým obsahem manganu, nástrojová ocel atd. Řezná rychlost nových karbidových nástrojů je nyní stokrát vyšší než u uhlíkové oceli.
Karbid lze také použít k výrobě vrtacích nástrojů pro horniny, těžebních nástrojů, vrtacích nástrojů, měřicích nástrojů, otěruvzdorných dílů, kovových abraziv, vložek válců, přesných ložisek, trysek, kovových forem (jako jsou tažné nástroje pro dráty, šroubovací nástroje, matice a různé formy na spojovací prvky, přičemž vynikající výkon slinutého karbidu postupně nahradil předchozí ocelové formy).
Později se objevily také povlakované slinuté karbidy. V roce 1969 Švédsko úspěšně vyvinulo nástroj s povlakem z karbidu titanu. Základem nástroje je karbid wolframu, titanu a kobaltu nebo karbid wolframu a kobaltu. Tloušťka povlaku karbidu titanu na povrchu je pouze několik mikronů, ale ve srovnání se stejnou značkou nástrojů ze slitiny se životnost ztrojnásobila a řezná rychlost se zvýšila o 25 % až 50 %. V 70. letech 20. století se objevila čtvrtá generace povlakovaných nástrojů pro obrábění obtížně obrobitelných materiálů.
Jak se spéká slinutý karbid?
Slinutý karbid je kovový materiál vyrobený práškovou metalurgií z karbidů a pojivových kovů jednoho nebo více žáruvzdorných kovů.
Mhlavní producentské země
Na světě existuje více než 50 zemí, které vyrábějí slinutý karbid s celkovou produkcí 27 000–28 000 tun. Hlavními producenty jsou Spojené státy, Rusko, Švédsko, Čína, Německo, Japonsko, Spojené království, Francie atd. Světový trh se slinutým karbidem je v podstatě nasycený a konkurence na trhu je velmi tvrdá. Čínský průmysl slinutého karbidu se začal formovat koncem 50. let 20. století. Od 60. do 70. let 20. století se čínský průmysl slinutého karbidu rychle rozvíjel. Na začátku 90. let dosáhla celková výrobní kapacita slinutého karbidu v Číně 6 000 tun a celková produkce slinutého karbidu 5 000 tun, což je druhé nejvýznamnější číslo na světě, hned po Rusku a Spojeným státům.
WC řezačka
①Slinutý karbid wolframu a kobaltu
Hlavními složkami jsou karbid wolframu (WC) a pojivo kobalt (Co).
Jeho stupeň se skládá z „YG“ („tvrdý a kobalt“ v čínském pchin-jinu) a procentuálního obsahu kobaltu.
Například YG8 znamená průměrný obsah WCo = 8 % a zbytek tvoří karbid wolframu a kobaltu.
Nože TIC
②Karbid wolframu, titanu a kobaltu
Hlavními složkami jsou karbid wolframu, karbid titanu (TiC) a kobalt.
Jeho jakost se skládá z „YT“ („tvrdý, titan“ dva znaky v čínské předponě Pinyin) a průměrného obsahu karbidu titanu.
Například YT15 znamená průměrný WTi = 15 % a zbytek tvoří karbid wolframu a karbid wolframu, titanu a kobaltu s obsahem kobaltu.
Nástroj z wolframu, titanu a tantalu
③Slinutý karbid wolframu, titanu a tantalu (niobu)
Hlavními složkami jsou karbid wolframu, karbid titanu, karbid tantalu (nebo karbid niobu) a kobalt. Tento druh slinutého karbidu se také nazývá obecný slinutý karbid nebo univerzální slinutý karbid.
Jeho stupeň se skládá z „YW“ (čínská fonetická předpona „hard“ a „wan“) a pořadového čísla, například YW1.
Výkonové charakteristiky
Karbidové svařované břitové destičky
Vysoká tvrdost (86～93HRA, ekvivalent 69～81HRC);
Dobrá tepelná tvrdost (až 900～1000℃, udržujte 60HRC);
Dobrá odolnost proti oděru.
Karbidové řezné nástroje jsou 4 až 7krát rychlejší než rychlořezná ocel a jejich životnost je 5 až 80krát vyšší. Při výrobě forem a měřicích nástrojů je jejich životnost 20 až 150krát vyšší než u legované nástrojové oceli. Dokážou řezat tvrdé materiály o tvrdosti okolo 50 HRC.
Slinutý karbid je však křehký a nelze jej obrábět a je obtížné z něj vyrobit integrální nástroje se složitými tvary. Proto se často vyrábějí čepele různých tvarů, které se instalují na těleso nástroje nebo těleso formy svařováním, lepením, mechanickým upnutím atd.
Speciálně tvarovaná tyč
Slinování
Slinování slinutého karbidu spočívá ve stlačení prášku do tvaru polotovaru, jeho následném vložení do slinovací pece, kde se zahřeje na určitou teplotu (teplota slinování), udrží se po určitou dobu (doba výdrže) a poté se ochladí, čímž se získá slinutý karbidový materiál s požadovanými vlastnostmi.
Proces slinování slinutého karbidu lze rozdělit do čtyř základních fází:
1: Ve fázi odstraňování tvarovacího činidla a předběžného slinování se slinuté těleso mění následovně:
Po odstranění formovacího činidla se s rostoucí teplotou v počáteční fázi slinování formovací činidlo postupně rozkládá nebo odpařuje a slinutý materiál se vylučuje. Typ, množství a proces slinování se liší.
Oxidy na povrchu prášku se redukují. Při teplotě slinování může vodík redukovat oxidy kobaltu a wolframu. Pokud se tvářecí činidlo odstraní ve vakuu a slinuje se, reakce uhlík-kyslík není silná. Kontaktní napětí mezi částicemi prášku se postupně eliminuje, vazebný kovový prášek se začíná obnovovat a rekrystalizovat, začíná docházet k povrchové difúzi a zlepšuje se briketovací pevnost.
2: Fáze slinování v pevné fázi (800 ℃ – eutektická teplota)
Při teplotě před vznikem kapalné fáze se kromě pokračování procesu předchozí fáze zintenzivňuje reakce v pevné fázi a difúze, zlepšuje se plastický tok a slinuté těleso se výrazně smršťuje.
3: Fáze slinování v kapalné fázi (eutektická teplota – teplota slinování)
Když se v slinutém tělese objeví kapalná fáze, smrštění se rychle dokončí, následuje krystalografická transformace za vzniku základní struktury a struktury slitiny.
4: Fáze chlazení (teplota spékání – pokojová teplota)
V této fázi se struktura a fázové složení slitiny s různými podmínkami chlazení mění. Tuto vlastnost lze využít k zahřátí slinutého karbidu za účelem zlepšení jeho fyzikálních a mechanických vlastností.
Čas zveřejnění: 11. dubna 2022
