Меню за съдържание
● Въведение в циментиран волфрамов карбид
>> Визуално представяне на циментирана структура на калбид на волфрамов карбид
● Композиция и структура
>> Основни компоненти
>> Фази в циментиран карбид
● Процес на производство
>> 1. Подготовка на прах
>> 2. Смесване и фрезоване
>> 3. Уплътняване
>> 4. Посещаване
>> 5. Довършителни работи
● Физически и механични свойства
● Предимства и недостатъци
>> Предимства
>> Недостатъци
● Приложения на циментиран волфрамов карбид
>> Инструменти за рязане
>> Износени части
>> Плесени и умира
>> Боеприпаси
● Видове и степени на циментиран волфрамов карбид
● Заключение
● Често задавани въпроси
>> 1. Каква е разликата между циментиран волфрамов карбид и чист волфрамов карбид?
>> 2. Как се произвежда циментиран волфрамов карбид?
>> 3. Защо кобалтът се използва като свързващо вещество в циментиран волфрамов карбид?
>> 4. Кои са основните приложения на циментиран волфрамов карбид?
>> 5. Какви са ограниченията на циментирания волфрамов карбид?
● Цитати:
Цементираният волфрамов карбид е композитен материал, широко използван в индустриалните приложения, особено за режещи инструменти, устойчиви на износване части и форми. Той комбинира изключителната твърдост на частиците от волфрамов карбид с здравината на металното свързващо вещество, обикновено кобалт, за да се създаде материал, който е както твърд, така и издръжлив. Тази статия изследва състава, производствения процес, свойствата, приложенията и предимствата на циментирания волфрамов карбид , подкрепен от подробни обяснения и илюстративни изображения.
Въведение в циментиран волфрамов карбид
Цементираният волфрамов карбид, често наричан циментиран карбид или твърд, е композит на метална матрица. Състои се от фини частици от волфрамов карбид (WC), циментирани заедно чрез метално свързващо вещество, обикновено кобалт (CO). Тази структура е аналогична на бетона, където чакълът се държи заедно с цимент. Карбидните частици осигуряват твърдост и устойчивост на износване, докато свързващото вещество добавя устойчивост и устойчивост на удара, балансирайки цялостната производителност на материала [1] [3] [10].
Визуално представяне на циментирана структура на калбид на волфрамов карбид
Композиция и структура
Основни компоненти
- Волфрамов карбид (WC): Твърдата фаза, обикновено 70% до 97% тегло, осигурява изключителна твърдост и устойчивост на износване. Волфрамовият карбид има много висока точка на топене (~ 2900 ° C) и е изключително твърда, класирайки се около 9 по скалата на MOHS [1] [9] [10].
- Cobalt (CO): Фазата на свързващо вещество, обикновено 3% до 30%, държи карбидните зърна заедно, осигурявайки здравина и устойчивост на счупване [1] [10].
- Други карбиди: Понякога титанов карбид (TIC), танталум карбид (TAC) или ниобиев карбид (NBC) се добавят за подобряване на специфични свойства като корозионна устойчивост или здравина [1] [10].
Фази в циментиран карбид
- α-фаза (алфа): волфрамови карбидни зърна.
- β-фаза (бета): метално свързващо вещество (кобалт или алтернативи).
- γ-фаза (гама): други карбиди като TIC или TAC, когато присъстват [10].
Процес на производство
Производството на циментиран волфрамов карбид включва няколко ключови стъпки:
1. Подготовка на прах
Волфрамовият прах се смесва с въглеродно черно и се смила, за да се гарантира равномерност. Тази смес е карбуризирана при високи температури (1300–1600 ° С), за да се образува прах от волфрамов карбид [2].
2. Смесване и фрезоване
Прахът от волфрамов карбид се смесва с кобалтов прах и други добавки в мелница с топка за постигане на хомогенна смес [2] [8].
3. Уплътняване
Праховата смес се натиска в желаната форма с помощта на форми или умира.
4. Посещаване
Уплътнената форма се нагрява до около 1400–1500 ° C в синтероваща пещ. По време на синтероване, кобалтовото свързващо вещество се разтопява и свързва волфрамовите карбидни зърна заедно, свивайки обема с около 50% и образувайки плътен, твърд композит [1] [8] [10].
5. Довършителни работи
Синантените части са смляни, запушени или полирани, за да се постигнат прецизни размери и повърхностно покритие [8] [10].
Физически и механични свойства
| Свойство |
Цементирано |
сравнение на карбид от волфрамов (високоскоростна стомана) |
| Твърдост |
69–81 HRC |
По -ниско (обикновено 60 HRC MAX) |
| Якост на натиск |
~ 6000 MPa |
Много по -ниско |
| Еластичен модул |
~ 550–735 GPA |
~ 200 GPA |
| Топлинна проводимост |
~ 84 w/m · k |
По -ниско |
| Коефициент на термично разширение |
~ 5.8 µm/m · k |
По -високо |
| Устойчивост на износване |
Изключително високо |
Умерен |
| Здравина |
Умерено (зависи от съдържанието на СО) |
По -високо, но по -малко трудно |
| Плътност |
~ 15 g/cm³ |
~ 7,8 g/cm³ (стомана) |
Цементираният волфрамов карбид е изключително твърд и устойчив на износване, втори след диаманта в твърдост. Той поддържа твърдост при повишени температури (до 900–1000 ° C) и се съпротивлява на корозия и окисляване по -добре от много метали [4] [5] [9].
Предимства и недостатъци
Предимства
- Изключителна твърдост и устойчивост на износване: идеална за режещи инструменти и износване на части.
- Висока якост и еластичен модул: поддържа стабилността на размерите при стрес.
- Термична стабилност: запазва твърдостта при високи температури.
- Корозия и устойчивост на окисляване: Подходящ за тежки среди.
- Дълъг живот на инструментите: Режещите инструменти продължават 5 до 80 пъти по-дълго от високоскоростните стоманени инструменти [4] [5] [6].
Недостатъци
- Бритълност: по -ниска здравина в сравнение с стоманите; предразположен към чипиране под удар.
- Разходи: скъпо поради волфрамово и кобалтово съдържание.
- Трудност при обработка: Изисква специализирано оборудване като диамантени шлифовъчни колела за обработка [5].
Приложения на циментиран волфрамов карбид
Инструменти за рязане
Цементираният волфрамов карбид е материал за избор на метални инструменти за рязане като тренировки, фрезови резачки, стругови инструменти и вложки. Тя позволява по-бързи скорости на обработка и по-добри повърхностни облицовки в сравнение с високоскоростната стомана [1] [12].
Износени части
Използва се при минното дело, строителството и производството на части, изложени на абразия, като битове за сондиране на скали, инструменти за раздробяване и носещи плочи [5] [9].
Плесени и умира
Широко използвани в студените работни форми, праховата металургия умира и екструдирането умира поради устойчивостта на износване и стабилността на размерите [6] [5].
Боеприпаси
Използва се при пренасочени снаряди поради своята висока плътност и твърдост [12].
Видове и степени на циментиран волфрамов карбид
Цементираните карбиди са класифицирани въз основа на размера на зърното и съдържанието на кобалт:
| размер |
(μm) |
кобалтовия |
Очевидно размер на |
| Submicron |
<1 |
6–12 |
Много твърда, висока устойчивост на износване |
| Добре |
1–3 |
6–12 |
Балансирана твърдост и здравина |
| Среден |
3–5 |
10–15 |
Добра здравина, умерена твърдост |
| Груб |
> 5 |
15–30 |
Най -висока здравина, по -ниска твърдост |
Специалните степени включват устойчиви на корозия карбиди с легирани свързващи вещества (напр. Никел, хром) за тежки среди [3] [7] [10].
Заключение
Цементираният волфрамов карбид е забележителен инженерен материал, съчетаващ твърдостта на волфрамовия карбид с здравината на метално свързващо вещество, обикновено кобалт. Неговите уникални свойства го правят незаменим в режещите инструменти, устойчиви на износване части, форми и дори боеприпаси. Въпреки своята мрачност и разходи, нейната превъзходна устойчивост на износване, термична стабилност и здравина гарантират, че тя остава критичен материал в съвременните производствени и промишлени приложения. Напредъкът в прахообразната металургия и материалите продължават да повишават неговите показатели, разширявайки приложенията си и подобрявайки ефективността на разходите.
Често задавани въпроси
1. Каква е разликата между циментиран волфрамов карбид и чист волфрамов карбид?
Цементираният волфрамов карбид е композитен материал, при който частиците от волфрамов карбид се свързват от метално свързващо вещество (обикновено кобалт), докато чистият волфрамов карбид е еднофазен керамичен материал. Свързващото вещество добавя здравина и намалява мрачността [1] [10].
2. Как се произвежда циментиран волфрамов карбид?
Той се прави чрез смесване на волфрамов карбид на прах с кобалтов прах, уплътнявайки сместа във форма и синтероване я при високи температури, за да се слеят частиците в плътен, твърд композит [2] [8] [10].
3. Защо кобалтът се използва като свързващо вещество в циментиран волфрамов карбид?
Кобалтът осигурява здравина и пластичност на иначе чупливия волфрамов карбид, подобрявайки устойчивостта на въздействието и общата издръжливост на композита [1] [10].
4. Кои са основните приложения на циментиран волфрамов карбид?
Използва се предимно в инструменти за рязане, устойчиви на износване части, форми, матрици и боеприпаси, пронизващи броня, поради неговата твърдост и устойчивост на износване [1] [5] [12].
5. Какви са ограниченията на циментирания волфрамов карбид?
Основните му ограничения са мрачност, чувствителност към чипиране под въздействие, висока цена и необходимост от специализирано оборудване за обработка и довършителни работи [5].
Цитати:
[1] https://en.wikipedia.org/wiki/Rected_Carbide
[2] https://heegermaterials.com/blog/90_how-is-tungsten-carbide-made-.html
[3] https://www.kennametal.com/us/en/products/carbide-wear-parts/fluid-handling-and-flow-control/separation-solutions-for-centrifuge-machines/tungsten-carbide-materials.html
[4] https://www.zzsinocarbide.com/faq.html
[5] https://www.everloy-cemented-carbide.com/en/column/782/
[6] https://huanatools.com/cremed-carbide-grades-properties-and-uses/
[7] https://www.youtube.com/watch?v=i5wcxox5p6s
[8] https://www.zgcccarbide.com/news/the-manufacturing-process-of-cemented-carbide-inserts:-a-custrective-guide-39.html
[9] http://www.tungsten-carbide.com.cn
[10] https://www.hyperionmt.com/en/resources/materials/cremed-carbide/
[11] https://www.sanalloy.co.jp/en/q_a/
[12] https://en.wikipedia.org/wiki/Tungsten_carbide
[13] https://www.rydmetcarbide.com/faq/
[15] https://www.nittan.co.jp/en/products/hard_metal_008_031.html
[16] https://www.azom.com/article.aspx?articleid=1203
[17] https://www.youtube.com/watch?v=65Lakakqte4
[18] https://www.ceratizit.com/int/en/company/passion-for-cemented-carbide-/greaded-carbide.html
[19] https://www.articlecube.com/tungsten-carbide-cemented-carbide-and-carbide-hats-difference
[20] https://www.sciencedirect.com/topics/materials-science/cremed-carbide
[21] https://oricus-semicon.com/materials/cremed-carbide/
[22] https://huanatools.com/wp-content/uploads/2021/06/3n8a0944.jpg?
[23] https://www.psmindustries.com/yillik/tungsten-carbide-manufacturing-process
[24] https://www.hyperionmt.com/globalassets/new-images/all-about-cemented-carbide/cemtendent-carbide-production-process.png?sa=x&ved=2ahukewifpmalvnqmaxxeslybhysxe9sq_b16bagleai
[25] https://www.ceratizit.com/int/en/company/passion-for-cemented-carbide-/production.html
[26] https://www.istockphoto.com/photos/tungsten-carbide
[27] https://www.alamy.com/stock-photo/tungsten-carbide.html
[28] https://techlinkcenter.org/technologies/cremed-carbide-material-an-onnungsten-carbide-and-in-iny-bange-alloy/6cec005f-afc3-40ba-8341-1d1b70ada0b7
[29] https://www.istockphoto.com/photos/carbide-tools
[30] https://stock.adobe.com/search/images?k=carbide+Cutting
[31] https://www.istockphoto.com/photos/tungsten-carbide?page=2
[32] https://www.shutterstock.com/search/cremed-carbide
[33] https://www.heattreattoday.com/an-overview-of-cemented-carbide-sintering/
[34] https://www.ceratizit.com/int/en/sustainability/blog/2021/blogposting-cemented-carbide.html
[35] https://www.istockphoto.com/photos/cremed-carbide
[36] https://www.youtube.com/watch?v=DKFUZVBTTS0
[37] https://www.shutterstock.com/search/carbide-cutting-tools
[38] https://guesstools.com/et/cremed-carbide-vs-nungsten-carbide/
[39] https://www.everloy-cemented-carbide.com/en/knowledge/faq.html
[40] https://www.generalcarbide.com/wp-content/uploads/2019/04/generalcarbide-designers_guide_tungstencarbide.pdf
[41] https://guesstools.com/da/cremed-carbide-vs-nungsten-carbide/
[42] https://www.youtube.com/watch?v=i5wcxox5p6s
[43] https://www.carbidetek.com/faqs/
[44] https://www.practicalmachinist.com/forum/threads/carbide-question.86468/post-164612
[45] https://www.sandvik.coromant.com/en-us/services/recycling/faq-carbide-recycling
[46] https://www.sundicuttingtools.com/news/technology-articles/cremed-carbide-cutting-tool-material-basics-summary/
[47] http://www.carbidetechnologies.com/faqs/
[48] https://www.samaterials.com/content/cremed-carbide-vs-tungsten-steel.html
[49] https://patents.google.com/patent/us4008090a/en
[50] https://todaysmachiningworld.com/magazine/how-it-works-making thungsten-carbide-cutting-tools/
[51] https://www.alamy.com/stock-photo/carbide-end-mill.html
[52] https://en.wikipedia.org/wiki/Tungsten_carbide
[53] https://ceramics.org/ceramic-tech-today/tungsten-carbide-made-easy-government-industry-academia-investigate-additively-manufacturing-cement-carbide-parts/
