Indholdsmenu
● Introduktion til cementeret wolframcarbid
>> Visuel repræsentation af cementeret wolframcarbidstruktur
● Sammensætning og struktur
>> Hovedkomponenter
>> Faser i cementeret carbid
● Fremstillingsproces
>> 1. pulverforberedelse
>> 2. blanding og fræsning
>> 3. komprimering
>> 4. sintring
>> 5. Efterbehandling
● Fysiske og mekaniske egenskaber
● Fordele og ulemper
>> Fordele
>> Ulemper
● Anvendelser af cementeret wolframcarbid
>> Skæreværktøjer
>> Slidbestandige dele
>> Forme og dør
>> Ammunition
● Typer og kvaliteter af cementeret wolframcarbid
● Konklusion
● FAQ
>> 1. Hvad er forskellen mellem cementeret wolframcarbid og rent wolframcarbid?
>> 2. Hvordan fremstilles cementeret wolframcarbid?
>> 3. Hvorfor bruges kobolt som et bindemiddel i cementeret wolframcarbid?
>> 4. Hvad er de vigtigste anvendelser af cementeret wolframcarbid?
>> 5. Hvad er begrænsningerne ved cementeret wolframcarbid?
● Citater:
Cementeret wolframcarbid er et sammensat materiale, der er vidt brugt i industrielle anvendelser, især til skæreværktøjer, slidbestandige dele og forme. Det kombinerer den ekstreme hårdhed af wolframcarbidpartikler med sejheden i et metallisk bindemiddel, typisk kobolt, for at skabe et materiale, der er både hårdt og holdbart. Denne artikel udforsker sammensætningen, fremstillingsprocessen, egenskaber, applikationer og fordele ved cementeret Wolframcarbid , understøttet af detaljerede forklaringer og illustrerende billeder.
Introduktion til cementeret wolframcarbid
Cementeret wolframcarbid, ofte blot kaldet cementeret carbid eller hardmetal, er en metalmatrixkomposit. Det består af fin wolframcarbid (WC) partikler cementeret sammen med et metallisk bindemiddel, normalt kobolt (CO). Denne struktur er analog med beton, hvor grus holdes sammen af cement. Karbidpartiklerne tilvejebringer hårdhed og slidstyrke, mens bindemidlet tilføjer sejhed og påvirkningsmodstand og afbalancerer materialets samlede ydelse [1] [3] [10].
Visuel repræsentation af cementeret wolframcarbidstruktur
Sammensætning og struktur
Hovedkomponenter
- Wolframcarbid (WC): Den hårde fase, typisk 70% til 97% efter vægt, giver enestående hårdhed og slidstyrke. Wolframcarbid har et meget højt smeltepunkt (~ 2900 ° C) og er ekstremt hårdt og rangerer ca. 9 på MOHS -skalaen [1] [9] [10].
- Cobalt (CO): Binderfasen, normalt 3% til 30%, holder carbidkornene sammen, hvilket giver sejhed og modstand mod brud [1] [10].
- Andre carbider: Nogle gange tilsættes titaniumcarbid (TIC), tantalcarbid (TAC) eller niobiumcarbid (NBC) for at forbedre specifikke egenskaber som korrosionsbestandighed eller sejhed [1] [10].
Faser i cementeret carbid
- α-fase (alfa): wolframcarbidkorn.
- ß-fase (beta): metallisk bindemiddel (kobolt eller alternativer).
- γ-fase (gamma): Andre carbider som TIC eller TAC, når de er til stede [10].
Fremstillingsproces
Produktionen af cementeret wolframcarbid involverer flere centrale trin:
1. pulverforberedelse
Wolframpulver blandes med carbon sort og formales for at sikre ensartethed. Denne blanding er karburiseret ved høje temperaturer (1300–1600 ° C) for at danne wolframcarbidpulver [2].
2. blanding og fræsning
Wolframcarbidpulveren blandes med koboltpulver og andre tilsætningsstoffer i en kuglefabrik for at opnå en homogen blanding [2] [8].
3. komprimering
Pulverblandingen presses ind i den ønskede form ved hjælp af forme eller dør.
4. sintring
Den komprimerede form opvarmes til ca. 1400–1500 ° C i en sintringovn. Under sintring smelter koboltbindemidlet og binder wolframcarbidkornene sammen, krymper volumenet med ca. 50% og danner en tæt, fast sammensat [1] [8] [10].
5. Efterbehandling
De sintrede dele er malet, spredt eller poleret for at opnå præcise dimensioner og overfladefinish [8] [10].
Fysiske og mekaniske egenskaber
| Ejendom |
cementeret Tungsten Carbide |
-sammenligning (højhastighedsstål) |
| Hårdhed |
69–81 HRC |
Lavere (typisk 60 HRC max) |
| Trykstyrke |
~ 6000 MPa |
Meget lavere |
| Elastisk modul |
~ 550–735 GPA |
~ 200 GPa |
| Termisk ledningsevne |
~ 84 W/M · K. |
Sænke |
| Koefficient for termisk ekspansion |
~ 5,8 um/m · k |
Højere |
| Slidstyrke |
Ekstremt høj |
Moderat |
| Sejhed |
Moderat (afhænger af CO -indhold) |
Højere men mindre hård |
| Densitet |
~ 15 g/cm³ |
~ 7,8 g/cm³ (stål) |
Cementeret wolframcarbid er ekstremt hård og slidbestandigt, kun andet end diamant i hårdhed. Det opretholder hårdhed ved forhøjede temperaturer (op til 900-1000 ° C) og modstår korrosion og oxidation bedre end mange metaller [4] [5] [9].
Fordele og ulemper
Fordele
- Ekstraordinær hårdhed og slidstyrke: Ideel til skæreværktøj og sliddele.
- Høj styrke og elastisk modul: opretholder dimensionel stabilitet under stress.
- Termisk stabilitet: bevarer hårdhed ved høje temperaturer.
- Korrosion og oxidationsmodstand: Velegnet til barske miljøer.
- Langt værktøjsliv: Skæreværktøjer varer 5 til 80 gange længere end højhastighedsstålværktøjer [4] [5] [6].
Ulemper
- Britttenhed: Lavere sejhed sammenlignet med stål; tilbøjelig til flisning under påvirkning.
- Omkostninger: Dyrt på grund af wolfram- og koboltindhold.
- Behandling af vanskeligheder: Kræver specialudstyr som diamantslibningshjul til bearbejdning [5].
Anvendelser af cementeret wolframcarbid
Skæreværktøjer
Cementeret wolframcarbid er det valgte materiale til metalskæringsværktøjer såsom øvelser, fræser, drejebænk værktøjer og indsatser. Det tillader hurtigere bearbejdningshastigheder og bedre overfladefinish sammenlignet med højhastighedsstål [1] [12].
Slidbestandige dele
Brugt i minedrift, konstruktion og fremstilling til dele, der er udsat for slid, såsom stenboringsbits, knusningsværktøjer og slidplader [5] [9].
Forme og dør
Visligt brugt i koldt arbejdeforme, pulvermetallurgi dør og ekstrudering dør på grund af dens slidstyrke og dimensionel stabilitet [6] [5].
Ammunition
Brugt i rustningspiercing-projektiler på grund af dens høje densitet og hårdhed [12].
Typer og kvaliteter af cementeret wolframcarbid
Cementerede carbider klassificeres baseret på kornstørrelse og koboltindhold:
| Kobolstørrelse |
(μm) Koboltindhold (%) |
Koboltindhold (%) |
Karakteristika |
| Submicron |
<1 |
6–12 |
Meget hård, høj slidstyrke |
| Bøde |
1–3 |
6–12 |
Afbalanceret hårdhed og sejhed |
| Medium |
3–5 |
10–15 |
God sejhed, moderat hårdhed |
| Grov |
> 5 |
15–30 |
Højeste sejhed, lavere hårdhed |
Specielle karakterer inkluderer korrosionsbestandige karbider med legeret bindemidler (f.eks. Nikkel, krom) til barske miljøer [3] [7] [10].
Konklusion
Cementeret wolframcarbid er et bemærkelsesværdigt konstrueret materiale, der kombinerer hårdheden af wolframcarbid med sejheden i et metallisk bindemiddel, typisk kobolt. Dens unikke egenskaber gør det uundværligt i skæreværktøjer, slidbestandige dele, forme og endda ammunition. På trods af sin ubrydning og omkostninger sikrer dens overlegne slidbestandighed, termisk stabilitet og styrke, at det forbliver et kritisk materiale i moderne fremstilling og industrielle anvendelser. Fremskridt inden for pulvermetallurgi og materialevidenskab fortsætter med at forbedre dens ydeevne, udvide sine anvendelser og forbedre omkostningseffektiviteten.
FAQ
1. Hvad er forskellen mellem cementeret wolframcarbid og rent wolframcarbid?
Cementeret wolframcarbid er et sammensat materiale, hvor wolframcarbidpartikler er bundet af et metallisk bindemiddel (normalt kobolt), hvorimod rent wolframcarbid er et keramisk materiale i en fase. Bindemidlet tilføjer sejhed og reducerer skørhed [1] [10].
2. Hvordan fremstilles cementeret wolframcarbid?
Det fremstilles ved at blande wolframcarbidpulver med koboltpulver, komprimerer blandingen i form og sintrende den ved høje temperaturer for at smelte partiklerne til en tæt, fast sammensat [2] [8] [10].
3. Hvorfor bruges kobolt som et bindemiddel i cementeret wolframcarbid?
Cobalt giver sejhed og duktilitet til det ellers sprøde wolframcarbid, forbedrer påvirkningsmodstanden og den samlede holdbarhed af kompositten [1] [10].
4. Hvad er de vigtigste anvendelser af cementeret wolframcarbid?
Det bruges primært til skæreværktøjer, slidbestandige dele, forme, dør og rustningspiercing ammunition på grund af dens hårdhed og slidstyrke [1] [5] [12].
5. Hvad er begrænsningerne ved cementeret wolframcarbid?
Dets vigtigste begrænsninger er spredning, følsomhed for flisning under påvirkning, høje omkostninger og behovet for specialudstyr til bearbejdning og efterbehandling [5].
Citater:
[1] https://en.wikipedia.org/wiki/cemented_carbide
[2] https://hegermaterials.com/blog/90_how-is-tungsten-carbide-made-.html
)
[4] https://www.zzsinocarbide.com/faq.html
[5] https://www.everloy-cemented-carbide.com/en/column/782/
)
[7] https://www.youtube.com/watch?v=i5wcxox5p6s
[8] https://www.zgccccarbide.com/news/the-manufacturing-process-of-cementeret-carbide-inserts:-a-kompere-guide-39.html
[9] http://www.tungsten-carbide.com.cn
[10] https://www.hyperionmt.com/en/resources/materials/cemented-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-forcemented-carbide-/cemented-carbide.html
[19] https://www.articlecube.com/tungsten-carbide-cementeret-carbid-and-carbide-whats-difference
[20] https://www.sciencedirect.com/topics/materials-science/cemented-carbide
[21] https://oricus-semicon.com/materials/cemented-carbide/
[22] https://huanatools.com/wp-content/uploads/2021/06/3n8a0944.jpg?sa=x&ved=2ahukewjo38klvnqmaxxqfdqihb-qpq4q_b16bagbeai
[23] https://www.psmindustries.com/yillik/tungsten-carbide-manufacturing-process
[24] https://www.hyperionmt.com/globalassets/new-images/all-about-cemented-carbide/cemtented-carbide-produktions-process.png?sa=x&ved=2ahukewifpmalvnqmaxxxlybhysxe9sq_b16baglea
[25] https://www.ceratizit.com/int/en/company/passion-forcemented-carbide-/produktion.html
[26] https://www.istockphoto.com/photos/tungsten-carbide
[27] https://www.alamy.com/stock-photo/tungsten-carbide.html
[28] https://techlinkcenter.org/technologies/cemented-carbide-material-based-on-tungsten-carbide-and-ron-based-legoy/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/cemented-carbide
[33] https://www.heattreattoday.com/an-overview-of-cementeret-carbid-intering/
[34] https://www.ceratizit.com/int/en/sustainability/blog/2021/blogposting-cemented-carbide.html
[35] https://www.istockphoto.com/photos/cemented-carbide
[36] https://www.youtube.com/watch?v=dkfuzvbtts0
[37] https://www.shutterstock.com/search/carbide-skutting-tools
[38] https://guessstools.com/et/cemented-carbide-vs-tungsten-carbide/
[39] https://www.everloy-cementeret-carbide.com/en/knowledge/faq.html
[40] https://www.generalcarbide.com/wp-content/uploads/2019/04/generalcarbide-designers_guide_tungstencarbide.pdf
[41] https://guessstools.com/da/cemented-carbide-vs-tungsten-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
)
[47] http://www.carbidetechnologies.com/faqs/
[48] https://www.samaterials.com/content/cemented-carbide-vs-tungsten-steel.html
[49] https://patents.google.com/patent/us4008090a/en
[50] https://todaysmachiningworld.com/magazine/how-t-works-making-tungsten-carbide-cutting-tools/
[51] https://www.alamy.com/stock-photo/carbide-end-mill.html
[52] https://en.wikipedia.org/wiki/tungsten_carbide
)
