Menu konten
● Komposisi Tungsten Carbide
● Penggunaan untuk Tungsten Carbide
● Pembuatan tungsten carbide
● Perlakuan panas
>> Pendinginan dan temper
>> Mengoptimalkan perlakuan panas untuk tungsten karbida
>> Teknik canggih dalam perlakuan panas
● Aplikasi yang diuntungkan dari perlakuan panas yang dioptimalkan
● Kesimpulan
● FAQ
>> 1. Apa itu pendinginan?
>> 2. Mengapa tempering perlu setelah pendinginan?
>> 3. Apa tahap utama perlakuan panas tungsten karbida?
>> 4. Bagaimana Tungsten Carbide Dibandingkan dengan Aplikasi Steel in Cutting Tool?
>> 5. Apa yang membuat tungsten carbide cocok untuk amunisi?
● Kutipan:
Tungsten karbida adalah senyawa tungsten dan karbon. Kekerasannya mirip dengan berlian, dan memiliki sifat fisik dan kimia yang sangat baik yang membuatnya cocok untuk beragam aplikasi. Ini adalah konduktor listrik dan panas yang baik. Murni Tungsten karbida rapuh, tetapi menambahkan logam seperti titanium dan kobalt dapat mengurangi kerapuhan.
Tungsten carbide adalah bahan populer di banyak industri, termasuk perkakas, konstruksi, dan kedokteran. Tungsten carbide umumnya digunakan dalam bahan konstruksi seperti bor bit dan gergaji karena hampir tidak bisa dipecahkan. Dalam kedokteran, tungsten carbide meningkatkan kinerja instrumen bedah dan membuatnya tahan korosi.
Komposisi Tungsten Carbide
Tungsten carbide terdiri dari tungsten dan karbon, dengan formula kimia WC dan berat molekul 195,85. Mikrohardness tungsten carbide adalah 17300 MPa, modulus elastisnya adalah 710GPA, dan kekuatan tekannya adalah 56MP. Koefisien ekspansi termal adalah 6,9 × 10-6 / K.
Penggunaan untuk Tungsten Carbide
Tungsten Carbide memiliki banyak kegunaan, termasuk:
- Alat pemotongan
- Alat belok pemotongan berkecepatan tinggi
- Bahan struktural tungku kiln
- Komponen mesin jet
- Bahan Cermet
- Elemen pemanas resistensi
- Bagian tahan aus
- Smelting cawan lebur
- Film semikonduktor tahan aus
- Bahan Aerospace
- Penambangan
- Amunisi
- Instrumen Bedah
- perhiasan
Pembuatan tungsten carbide
Tungsten carbide ada dalam bentuk bubuk dan diberi bentuk yang berbeda melalui proses sintering. Tungsten anhydride (WO3) dan grafit dapat mensintesis bubuk tungsten karbida (WC) dalam atmosfer pereduksi pada suhu tinggi 1400-1600 ° C. Kemudian, produk keramik yang padat dapat dilakukan melalui sintering yang menekan panas atau sintering penekanan isostatik panas.
Perlakuan panas
Perlakuan panas dapat meningkatkan karakteristik fisik dan mekanis tungsten karbida. Proses perlakuan panas memiliki efek yang signifikan pada sifat mekanik tungsten karbida. Proses perlakuan panas tungsten carbide memiliki empat tahap utama:
1. Penghapusan bahan cetakan dan pra-penafsiran pada awal sintering, agen pembentuk terurai atau menguap, sehingga tidak termasuk tubuh yang disinter. Pada saat yang sama, agen pembentuk telah mengarahkan sintering, dan jumlah karbon akan bervariasi tergantung pada jenis, jumlah, dan proses sintering. Oxide permukaan bubuk berkurang, dan hidrogen dapat mengurangi kobalt dan tungsten oksida pada suhu sintering. Dengan reaksi lemah antara karbon dan oksigen, tegangan kontak antara partikel bubuk secara bertahap dihilangkan. Bubuk logam ikatan mulai merespons, dan rekristalisasi dan difusi permukaan mulai terjadi. Kekuatan blok meningkat.
2. Tahap sintering fase padat (suhu 800 ° C-eutektik) dengan adanya fase cair, reaksi fase padat dan difusi diperburuk dengan peningkatan aliran plastik, dan penyusutan bening muncul di tubuh yang disinter.
3. Tahap sintering fase cair (suhu eutektik - suhu sintering) Ketika fase cair dari tubuh yang disinter terjadi, kompresi dengan cepat selesai, dan kemudian transisi kristalisasi terjadi. Organisasi dasar dan struktur karbida terbentuk.
4. Tahap pendinginan (suhu sintering - suhu kamar) Pada tahap ini, komponen organisasi dan fase tungsten karbida mengalami perubahan tertentu dalam berbagai kondisi pendinginan.
Pendinginan dan temper
Pendinginan dan temper adalah bagian penting dari proses perlakuan panas. Mereka lebih lanjut meningkatkan ketangguhan dan kekuatan suku cadang melalui kombinasi pendinginan dan tempering suhu tinggi. Proses ini membutuhkan kontrol yang tepat dari suhu pemanasan, laju pendinginan, dan suhu tempering, serta pemahaman yang mendalam tentang struktur mikro dan sifat material.
Quenching adalah langkah pertama dan paling kritis dalam proses pendinginan dan temper. Dengan memanaskan baja ke zona austenit, elemen karbon dan paduan di dalam baja sepenuhnya larut dalam austenit untuk membentuk larutan padat yang seragam. Selanjutnya, baja dengan cepat didinginkan ke zona martensit, menyebabkan austenite menjalani transformasi martensit, sehingga mendapatkan struktur hardness tinggi. Laju pendinginan harus cukup cepat untuk menghindari transformasi austenite lainnya selama proses pendinginan, yang akan mengurangi kekerasan. Untuk bar boring tungsten karbida padat super keras, perawatan pendinginan dapat secara signifikan meningkatkan kekerasannya dan meningkatkan ketahanannya terhadap keausan dan deformasi. Namun, tegangan pendinginan yang dihasilkan selama proses pendinginan tidak dapat diabaikan. Jika tekanan ini tidak secara efektif dihilangkan, cacat seperti retakan dan deformasi akan terjadi selama penggunaan, sehingga mempengaruhi masa pakai dan kinerja mereka.
Tempering suhu tinggi adalah langkah yang sangat diperlukan dalam proses pendinginan dan tempering untuk menyelesaikan masalah yang disebabkan oleh stres pendinginan. Tempering suhu tinggi memanaskan baja ke suhu tertentu (biasanya lebih tinggi dari suhu transformasi austenit tetapi lebih rendah dari titik leleh bahan) setelah pendinginan dan mempertahankannya untuk periode waktu untuk melepaskan dan menghilangkan tegangan sisa di dalam baja. Pada saat yang sama, tempering suhu tinggi dapat meningkatkan presipitasi dan distribusi karbida yang seragam, lebih lanjut meningkatkan ketangguhan dan kekuatan baja.
Mengoptimalkan perlakuan panas untuk tungsten karbida
Mengoptimalkan proses perlakuan panas dari tungsten karbida melibatkan pengontrolan beberapa faktor untuk mencapai sifat material yang diinginkan. Faktor -faktor ini termasuk laju pemanasan, waktu perendaman, laju pendinginan, dan atmosfer di dalam tungku.
- Laju pemanasan: Tingkat di mana tungsten karbida dipanaskan sangat penting untuk mencegah guncangan termal dan memastikan distribusi suhu yang seragam. Laju pemanasan yang lambat lebih disukai, terutama selama tahap awal, untuk menghindari retak atau distorsi material.
- Waktu perendaman: Waktu perendaman mengacu pada durasi material ditahan pada suhu tertentu. Waktu perendaman yang memadai sangat penting untuk memastikan bahwa tungsten karbida mencapai suhu yang seragam di seluruh strukturnya, memungkinkan transformasi fase lengkap dan menghilangkan stres.
- Laju pendinginan: Laju pendinginan setelah perlakuan panas secara signifikan mempengaruhi struktur mikro dan kekerasan tungsten karbida. Pendinginan yang cepat, seperti pendinginan dalam minyak atau air, dapat menghasilkan bahan yang lebih keras tetapi lebih rapuh. Tingkat pendingin yang lebih lambat, seperti pendingin udara atau pendingin tungku, menghasilkan bahan yang lebih keras tetapi kurang keras.
- Kontrol Atmosfer: Suasana dalam tungku perlakuan panas memainkan peran penting dalam mencegah oksidasi dan dekarburisasi tungsten karbida. Atmosfer inert, seperti argon atau nitrogen, biasanya digunakan untuk melindungi material dari bereaksi dengan oksigen dan karbon, sehingga mempertahankan komposisi dan sifat yang diinginkan.
Teknik canggih dalam perlakuan panas
Teknik perlakuan panas lanjut semakin banyak digunakan untuk lebih meningkatkan sifat tungsten karbida. Teknik -teknik ini termasuk perlakuan panas vakum, karburisasi gas, dan perawatan cryogenic.
- Perlakuan panas vakum: Perlakuan panas vakum melibatkan pemanasan material dalam lingkungan vakum, yang menghilangkan oksidasi dan memungkinkan untuk kontrol yang tepat dari laju pemanasan dan pendinginan. Teknik ini menghasilkan lapisan permukaan yang lebih bersih, lebih terang, dan sifat mekanik yang lebih baik.
- Gas Carburizing: Gas Carburizing adalah proses di mana permukaan tungsten karbida diperkaya dengan atom karbon. Ini dicapai dengan memanaskan material di atmosfer yang kaya karbon, biasanya menggunakan gas seperti metana atau propana. Gas karburisasi meningkatkan kekerasan permukaan dan ketahanan aus tungsten karbida, membuatnya cocok untuk aplikasi yang membutuhkan daya tahan permukaan yang tinggi.
- Perawatan Cryogenic: Perawatan cryogenic melibatkan pendinginan tungsten karbida hingga suhu yang sangat rendah, biasanya di bawah -150 ° C. Proses ini dapat meningkatkan kekerasan material, resistensi keausan, dan stabilitas dimensi dengan mempromosikan transformasi austenit yang ditahan menjadi martensit dan menyempurnakan struktur mikro.
Aplikasi yang diuntungkan dari perlakuan panas yang dioptimalkan
Perlakuan panas yang dioptimalkan secara signifikan meningkatkan kinerja dan umur tungsten karbida di berbagai aplikasi. Berikut adalah beberapa contoh penting:
- Alat pemotongan: Dalam industri pemesinan, alat pemotong tungsten karbida banyak digunakan karena ketahanannya yang tinggi dan ketahanan aus. Perlakuan panas yang dioptimalkan meningkatkan kemampuan alat untuk mempertahankan ujung tombak yang tajam, mengurangi keausan, dan menahan kecepatan dan umpan pemotongan tinggi.
- Bagian Keausan: Komponen yang mengalami keausan berat, seperti mati, cetakan, dan bantalan, manfaat dari peningkatan kekerasan permukaan yang ditingkatkan dan ketahanan aus yang dicapai melalui perlakuan panas yang dioptimalkan. Ini memperluas masa pakai bagian -bagian ini dan mengurangi frekuensi penggantian.
- Alat penambangan dan pengeboran: Di industri pertambangan dan pengeboran, tungsten carbide digunakan dalam bit bor, nozel, dan komponen lain yang mengalami kondisi abrasif yang parah. Perlakuan panas yang dioptimalkan memastikan bahwa alat -alat ini dapat menahan lingkungan yang keras dan mempertahankan kinerjanya dalam waktu yang lama.
-Komponen Aerospace: Tungsten carbide digunakan dalam aplikasi aerospace untuk rasio kekuatan-ke-berat yang tinggi dan kemampuan untuk menahan suhu ekstrem. Perlakuan panas yang dioptimalkan meningkatkan sifat mekanik material dan stabilitas termal, membuatnya cocok untuk digunakan dalam komponen aerospace kritis.
- Instrumen medis: Tungsten carbide juga digunakan dalam instrumen bedah dan perangkat medis karena biokompatibilitas dan resistensi terhadap korosi. Perlakuan panas yang dioptimalkan memastikan bahwa instrumen ini mempertahankan ketajaman, daya tahan, dan kebersihannya, berkontribusi terhadap peningkatan hasil bedah.
Kesimpulan
Tungsten carbide adalah bahan yang sangat keras dan tahan lama yang cocok untuk berbagai aplikasi. Ini dibuat dengan menggabungkan tungsten dan karbon dan dapat ditingkatkan dengan menambahkan logam lain seperti titanium dan kobalt. Perawatan panas, seperti pendinginan dan temper, penting untuk memaksimalkan kinerja tungsten karbida dalam aplikasi yang menuntut. Mengoptimalkan proses perlakuan panas melalui kontrol yang tepat atas laju pemanasan, waktu perendaman, laju pendinginan, dan kondisi atmosfer dapat secara signifikan meningkatkan sifat mekanik, resistensi keausan, dan kinerja keseluruhan tungsten karbida. Teknik -teknik canggih seperti perlakuan panas vakum, karburisasi gas, dan perawatan kriogenik semakin menyempurnakan sifat -sifat ini, menjadikan tungsten karbida bahan yang sangat diperlukan dalam industri mulai dari pemesinan dan penambangan hingga kedirgantaraan dan obat -obatan.
FAQ
1. Apa itu pendinginan?
Pendinginan adalah pendinginan bahan yang cepat untuk mengeraskannya. Untuk baja, ini melibatkan pemanasan material ke zona austenit, kemudian dengan cepat mendinginkannya untuk mengubah austenit menjadi martensit, struktur yang sangat keras. Proses ini sangat penting untuk meningkatkan kekerasan dan ketahanan aus dari tungsten carbide boring batang.
2. Mengapa tempering perlu setelah pendinginan?
Tempering diperlukan untuk menghilangkan tekanan internal yang berkembang selama pendinginan. Tempering suhu tinggi memanaskan baja ke suhu spesifik di bawah titik lelehnya untuk melepaskan tegangan residual dan mencegah cacat seperti retakan. Ini juga mempromosikan presipitasi karbida, meningkatkan ketangguhan dan kekuatan material.
3. Apa tahap utama perlakuan panas tungsten karbida?
Tahap utama termasuk menghilangkan bahan cetakan dan pra-penafsiran, sintering fase padat, sintering fase cair, dan pendinginan. Setiap tahap melibatkan rentang suhu spesifik dan proses untuk memperbaiki sifat material.
4. Bagaimana Tungsten Carbide Dibandingkan dengan Aplikasi Steel in Cutting Tool?
Alat pemotongan tungsten karbida lebih tahan abrasi dan dapat menahan suhu yang lebih tinggi daripada alat baja berkecepatan tinggi (HSS) standar. Alat karbida mempertahankan ujung tombak yang tajam lebih lama, menghasilkan lapisan akhir yang lebih baik, dan memungkinkan pemesinan yang lebih cepat.
5. Apa yang membuat tungsten carbide cocok untuk amunisi?
Kombinasi Tungsten Carbide tentang kekerasan besar dan kepadatan tinggi membuatnya efektif dalam amunisi yang menusuk baju besi. Ini sering digunakan dalam bentuk monolitik yang disinter atau sebagai komposit semen dengan kobalt.
Kutipan:
[1] https://www.linkedin.com/pulse/four-main-stages-tungsten-carbide-heat-treatment-shijin-lei
[2] https://www.refractorymetal.org/tungsten-carbide-uses-proulties.html
[3
[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-tungsten-carbide/
