Inhaltsmenü
● Tungsten -Carbid -Komposition
● Verwendung für Wolfram -Carbide
● Die Herstellung von Wolframkarbid
● Wärmebehandlung
>> Löschen und Temperieren
>> Optimierung der Wärmebehandlung für Wolframkarbid
>> Fortgeschrittene Techniken bei der Wärmebehandlung
● Anwendungen, die von einer optimierten Wärmebehandlung profitieren
● Abschluss
● FAQ
>> 1. Was ist Quenching?
>> 2. Warum ist das Temperieren nach dem Löschen erforderlich?
>> 3. Was sind die Primärstadien der Wärmehitze -Wärmebehandlung von Wolfram?
>> 4. Wie ist Wolfram -Carbid mit Stahl in Schneidwerkzeuganwendungen im Vergleich zu Stahl?
>> 5. Was macht Wolframkarbid für Munition geeignet?
● Zitate:
Wolframkarbid ist eine Verbindung von Wolfram und Kohlenstoff. Seine Härte ähnelt der eines Diamanten und besitzt hervorragende physikalische und chemische Eigenschaften, die es für eine Vielzahl von Anwendungen geeignet machen. Es ist ein guter Leiter von Strom und Wärme. Rein Wolframkarbid ist zerbrechlich, aber das Hinzufügen von Metallen wie Titan und Kobalt kann die Brechern verringern.
Tungstencarbide ist in vielen Branchen ein beliebtes Material, einschließlich Werkzeug, Bau und Medizin. Wolframkarbid wird üblicherweise in Baumaterialien wie Bohrer und Sägen verwendet, da es nahezu unzerbrechlich ist. In der Medizin verbessert Wolframcarbide die Leistung von chirurgischen Instrumenten und macht sie korrosionsresistent.
Tungsten -Carbid -Komposition
Wolframcarbid besteht aus Wolfram und Kohlenstoff mit der chemischen Formel WC und einem Molekulargewicht von 195,85. Die Mikrohärte von Wolfram -Carbid beträgt 17300 MPa, sein elastischer Modul beträgt 710 GPa und seine Druckfestigkeit 56 MP. Der Wärmeleitungskoeffizient beträgt 6,9 × 10-6 / k.
Verwendung für Wolfram -Carbide
Tungstencarbide hat viele Verwendungszwecke, darunter:
- Schneidwerkzeuge
- Hochgeschwindigkeits-Schneiden-Drehwerkzeuge
- Strukturmaterialien der Ofenofen
- Düsenmotorenkomponenten
- Cermet -Materialien
- Widerstandsheizelemente
- Verschleiß-resistente Teile
- Schmelzkreuzer
- Wear-resistente Halbleiterfilme
- Luft- und Raumfahrtmaterialien
- Bergbau
- Munition
- Chirurgische Instrumente
- Schmuck
Die Herstellung von Wolframkarbid
Wolframkarbid existiert in Pulverform und erhält durch einen Sinterprozess unterschiedliche Formen. Wolframanhydrid (WO3) und Graphit können Wolkenkarbidpulver (WC) in einer reduzierenden Atmosphäre bei einer hohen Temperatur von 1400 bis 1600 ° C synthetisieren. Dann können dichte Keramikprodukte durch heißes Presssenssintern oder heißes isostatisches Sintern hergestellt werden.
Wärmebehandlung
Wärmebehandlung kann die physikalischen und mechanischen Eigenschaften von Wolframkarbid verbessern. Der Wärmebehandlungsprozess hat einen signifikanten Einfluss auf die mechanischen Eigenschaften von Wolframkarbid. Der Wärmebehandlungsprozess von Wolfram -Carbid hat vier Hauptphasen:
1. Entfernen von Formmaterial und Vorsendung zu Beginn des Sinterns zersetzt oder verdunstet der Formungsmittel und verdampft damit den Sinterkörper. Gleichzeitig verschlechtern die Bildungsmittel das Sintern, und die Kohlenstoffmenge hängt von der Art, Menge und dem Prozess des Sinterns ab. Die Pulveroberflächenoxid reduziert sich und Wasserstoff kann Kobalt und Wolframoxide bei der Sintertemperatur reduzieren. Mit einer schwachen Reaktion zwischen Kohlenstoff und Sauerstoff wird die Kontaktspannung zwischen den Pulverpartikeln allmählich entfernt. Das Bindungsmetallpulver reagiert an, und die Rekristallisation und Oberflächendiffusion treten auf. Blockstärke nimmt zu.
2. Stadium des Festphasensinterns (800 ° C-eutektische Temperatur) in Gegenwart einer flüssigen Phase, Festphasenreaktionen und Diffusion werden mit einer Zunahme des plastischen Flusses verschlimmert, und im Sinterkörper tritt ein klarer Schrumpfung auf.
3. Stadium des Sinterns der flüssigen Phasen (eutektische Temperatur - Sintertemperatur) Wenn die flüssige Phase des Sinterkörpers auftritt, wird die Kompression schnell abgeschlossen, und dann tritt ein Kristallisationsübergang auf. Die grundlegende Organisation und Struktur des Carbids werden gebildet.
4. Kühlstufe (Sintertemperatur - Raumtemperatur) In diesem Stadium werden die organisatorischen und Phasenkomponenten des Wolframkarbids unter verschiedenen Kühlbedingungen bestimmte Änderungen unterzogen.
Löschen und Temperieren
Das Löschen und Temperieren sind wichtige Teile des Wärmebehandlungsprozesses. Sie verbessern die Zähigkeit und Stärke von Teilen weiter durch eine Kombination aus Quenching und Hochtemperaturtemperatur. Dieser Prozess erfordert eine präzise Kontrolle der Heiztemperaturen, Kühlraten und Temperaturtemperaturen sowie ein tiefes Verständnis der Mikrostruktur und Eigenschaften des Materials.
Das Löschen ist der erste und kritischste Schritt beim Löschen- und Temperaturprozess. Durch Erhitzen des Stahls auf die Austenitzone lösten sich die Kohlenstoff- und Legierungselemente im Stahl vollständig im Austenit, um eine gleichmäßige feste Lösung zu bilden. Anschließend wird der Stahl schnell in die Martensitzone abgekühlt, wodurch der Austenit eine Martensit-Transformation unterzogen wird, wodurch eine Struktur mit hoher Härte erhält. Die Kühlrate muss schnell genug sein, um andere Transformationen von Austenit während des Kühlprozesses zu vermeiden, was die Härte verringern würde. Bei superharten soliden Wolfram-Carbid-Bohrstangen kann die Quenching-Behandlung ihre Härte erheblich erhöhen und ihre Resistenz gegen Verschleiß und Verformung verbessern. Der während des Löschvorgangs erzeugte Löschspannung kann jedoch nicht ignoriert werden. Wenn diese Spannungen nicht effektiv beseitigt werden, treten Defekte wie Risse und Verformungen während der Verwendung auf, wodurch sich die Lebensdauer und Leistung der Lebensdauer beeinflussen.
Hochtemperaturtemperatur ist ein unverzichtbarer Schritt beim Löschen- und Temperaturprozess, um die durch das Löschung verursachten Probleme zu lösen. Das Hochtemperaturtemperieren erhitzt den Stahl nach dem Löschen auf eine bestimmte Temperatur (normalerweise höher als die Austenit-Transformationstemperatur, jedoch niedriger als der Schmelzpunkt des Materials) und behält ihn für einen bestimmten Zeitraum auf, um die Restspannung innerhalb des Stahls freizusetzen und zu beseitigen. Gleichzeitig kann die Hochtemperaturtemperatur die Niederschläge und die gleichmäßige Verteilung von Carbiden fördern und die Zähigkeit und Stärke von Stahl weiter verbessern.
Optimierung der Wärmebehandlung für Wolframkarbid
Die Optimierung des Wärmebehandlungsprozesses von Wolfram -Carbid beinhaltet die sorgfältige Kontrolle mehrerer Faktoren, um die gewünschten Materialeigenschaften zu erreichen. Diese Faktoren umfassen Heizrate, Einweichenzeit, Kühlgeschwindigkeit und die Atmosphäre im Ofen.
- Heizrate: Die Geschwindigkeit, mit der Wolframkarbid erhitzt wird, ist entscheidend, um einen thermischen Schock zu verhindern und eine gleichmäßige Temperaturverteilung sicherzustellen. Langsame Heizraten werden vor allem in den Anfangsstadien bevorzugt, um ein Riss oder eine Verzerrung des Materials zu vermeiden.
- Eindämmung der Zeit: Eindämmung der Zeit bezieht sich auf die Dauer, die das Material bei einer bestimmten Temperatur gehalten wird. Eine angemessene Einweichenzeit ist wichtig, um sicherzustellen, dass das Wolframkarbid während seiner gesamten Struktur eine gleichmäßige Temperatur erreicht und vollständige Phasentransformationen und Spannungsabbau ermöglicht.
- Kühlrate: Die Kühlrate nach Wärmebehandlung beeinflusst die Mikrostruktur und Härte des Wolframkarbids erheblich. Schnelle Kühlung wie das Löschen in Öl oder Wasser kann ein härteres, aber spröderes Material erzeugen. Langsamere Kühlraten wie Luftkühlung oder Ofenkühlung führen zu einem härteren, aber weniger harten Material.
- Atmosphärekontrolle: Die Atmosphäre innerhalb des Wärmebehandlungofens spielt eine entscheidende Rolle bei der Verhinderung der Oxidation und Dekarburisierung von Wolframkarbid. Inerte Atmosphären wie Argon oder Stickstoff werden üblicherweise verwendet, um das Material vor Reaktion mit Sauerstoff und Kohlenstoff zu schützen, wodurch seine gewünschte Zusammensetzung und Eigenschaften aufrechterhalten werden.
Fortgeschrittene Techniken bei der Wärmebehandlung
Fortgeschrittene Wärmebehandlungstechniken werden zunehmend eingesetzt, um die Eigenschaften von Wolframkarbid weiter zu verbessern. Diese Techniken umfassen Vakuumwärmebehandlung, Gasverkostung und kryogene Behandlung.
- Vakuumwärmebehandlung: Die Vakuumwärmebehandlung beinhaltet das Erhitzen des Materials in einer Vakuumumgebung, die die Oxidation beseitigt und eine präzise Kontrolle der Heiz- und Kühlraten ermöglicht. Diese Technik führt zu einer saubereren, helleren Oberfläche und verbesserten mechanischen Eigenschaften.
- Gaskohlenhydrat: Gaskarburisierung ist ein Prozess, bei dem die Oberfläche des Wolframkarbids mit Kohlenstoffatomen angereichert ist. Dies wird erreicht, indem das Material in einer kohlenstoffreichen Atmosphäre erhitzt wird, typischerweise unter Verwendung von Gasen wie Methan oder Propan. Gascarburisierung erhöht die Oberflächenhärte und den Verschleißfestigkeit von Wolframkarbid, sodass sie für Anwendungen geeignet sind, die eine hohe Oberflächendauersfähigkeit erfordern.
- Kryogene Behandlung: Kryogene Behandlung beinhaltet das Kühlen von Wolfram -Carbid zu extrem niedrigen Temperaturen, typischerweise unter -150 ° C. Dieser Prozess kann die Härte, den Verschleißfestigkeit und die dimensionale Stabilität des Materials verbessern, indem die Umwandlung von zurückgehalten Austenit in Martensit fördert und die Mikrostruktur verfeinert wird.
Anwendungen, die von einer optimierten Wärmebehandlung profitieren
Die optimierte Wärmebehandlung verbessert die Leistung und die Lebensdauer von Wolframcarbid in verschiedenen Anwendungen erheblich. Hier sind einige bemerkenswerte Beispiele:
- Schneidwerkzeuge: In der Bearbeitungsindustrie werden Wolfram -Carbid -Schneidwerkzeuge aufgrund ihrer hohen Härte und des Verschleißfestigkeit häufig eingesetzt. Eine optimierte Wärmebehandlung verbessert die Fähigkeit des Werkzeugs, eine scharfe Schneide aufrechtzuerhalten, den Verschleiß zu reduzieren und hohe Schneidgeschwindigkeiten und Futtermittel zu standzuhalten.
- Verschleißteile: Komponenten, die starker Verschleiß ausgesetzt sind, wie Stanze, Formen und Lager, profitieren von der verstärkten Oberflächenhärte und dem Verschleißfestigkeit, der durch optimierte Wärmebehandlung erreicht wird. Dies erweitert die Lebensdauer dieser Teile und verringert die Häufigkeit von Ersatz.
- Bergbau- und Bohrwerkzeuge: In den Bergbau- und Bohrindustrien wird Wolfram -Carbid in Bohrerbits, Düsen und anderen Komponenten verwendet, bei denen schwere Schleifbedingungen auftreten. Eine optimierte Wärmebehandlung stellt sicher, dass diese Werkzeuge den rauen Umgebungen standhalten und ihre Leistung über längere Zeiträume aufrechterhalten können.
-Luft- und Raumfahrtkomponenten: Wolfram-Carbid wird in Luft- und Raumfahrtanwendungen für sein Hochfestigkeit zu Gewicht und die Fähigkeit zur standardmäßigen Ausdehnung von extremen Temperaturen verwendet. Die optimierte Wärmebehandlung verbessert die mechanischen Eigenschaften und die thermische Stabilität des Materials und sorgt für die Verwendung in kritischen Luft- und Raumfahrtkomponenten.
- Medizinische Instrumente: Wolfram -Carbid wird aufgrund seiner Biokompatibilität und Resistenz gegen Korrosion auch in chirurgischen Instrumenten und medizinischen Geräten verwendet. Eine optimierte Wärmebehandlung stellt sicher, dass diese Instrumente ihre Schärfe, Haltbarkeit und Hygiene beibehalten und zu verbesserten chirurgischen Ergebnissen beitragen.
Abschluss
Wolframkarbid ist ein sehr hartes und langlebiges Material, das für eine Vielzahl von Anwendungen geeignet ist. Es wird durch Kombination von Wolfram und Kohlenstoff erzeugt und kann durch Hinzufügen anderer Metalle wie Titan und Kobalt verbessert werden. Wärmebehandlungen wie Löschen und Temperieren sind wichtig, um die Leistung von Wolframkarbid in anspruchsvollen Anwendungen zu maximieren. Die Optimierung der Wärmebehandlungsprozesse durch eine präzise Kontrolle der Heizraten, Einweichenzeiten, Kühlraten und atmosphärische Bedingungen kann die mechanischen Eigenschaften, den Verschleißfestigkeit und die Gesamtleistung von Wolframcarbid erheblich verbessern. Fortgeschrittene Techniken wie Vakuumwärmebehandlung, Gasverkostung und kryogene Behandlung verfeinern diese Eigenschaften weiter und machen Wolfram -Carbid zu einem unverzichtbaren Material in Branchen, die von Bearbeitung und Bergbau bis hin zu Luft- und Raumfahrt und Medizin reichen.
FAQ
1. Was ist Quenching?
Das Löschen ist die schnelle Kühlung eines Materials, um es zu härten. Für Stahl beinhaltet es das Erhitzen des Materials in die Austenitzone und kühlt es dann schnell, um den Austenit in Martensit, eine sehr harte Struktur, zu verwandeln. Dieser Prozess ist entscheidend, um die Härte zu erhöhen und Widerstand von Wolfram -Carbid -Bohrstangen zu tragen.
2. Warum ist das Temperieren nach dem Löschen erforderlich?
Temperierung ist notwendig, um die internen Belastungen zu lindern, die sich beim Löschen entwickeln. Das Hochtemperaturtemperieren erhitzt den Stahl auf eine bestimmte Temperatur unterhalb des Schmelzpunkts, um Restspannungen freizusetzen und Defekte wie Risse zu verhindern. Dies fördert auch die Ausfällung von Carbiden und verbessert die Zähigkeit und Stärke des Materials.
3. Was sind die Primärstadien der Wärmehitze -Wärmebehandlung von Wolfram?
Zu den Primärstadien gehören das Entfernen von Formmaterial und das Vorsintering, das Sintern der Festphasen, das Sintern der Flüssigkeitsphasen und das Abkühlen. Jede Stufe umfasst spezifische Temperaturbereiche und -prozesse, um die Eigenschaften des Materials zu verfeinern.
4. Wie ist Wolfram -Carbid mit Stahl in Schneidwerkzeuganwendungen im Vergleich zu Stahl?
Wolfram-Carbid-Schneidwerkzeuge sind abriebfindiger und können höhere Temperaturen standhalten als Standard-HSS-Werkzeuge (Hochgeschwindigkeitsstahl). Carbid -Werkzeuge behalten eine scharfe Schneide länger, erzeugen bessere Oberflächen und ermöglichen eine schnellere Bearbeitung.
5. Was macht Wolframkarbid für Munition geeignet?
Die Kombination aus großer Härte und hoher Dichte von Wolfram Carbid macht es effektiv bei der Panzermunition. Es wird oft in monolithisch gesinterter Form oder als zementiertes Verbundstoff mit Kobalt verwendet.
Zitate:
[1] https://www.linkedin.com/pulse/four-main-stages-tungsten-carbide-heat-treatment-shijin-lei
[2] https://www.refractorymetal.org/tungsten-carbide-sses-properties.html
[3] https://www.chaitools.com/news/industry-news/how-to-make-superhard-solid-tungsten-carbide-boring-bars-have-both-hardness-toughness-drough-tenenching-and-ttreming treatment.html
[4] https://www.tungco.com/insights/blog/5-tungsten-carbide-applications/
[5] https://patents.google.com/patent/us4008090a/en
[6] https://www.sollex.se/en/blog/post/about-cemented-tungsten-carbide-applications-part-1
[7] https://www.ijera.com/papers/vol12no11/1211200204.pdf
[8] https://en.wikipedia.org/wiki/tungsten_carbide
[9] https://eurobalt.net/blog/2022/03/28/all-the-applications-of-tfram-carbide/
