Inhoudsmenu
● Inleiding tot Cemented Tungsten Carbide
>> Visuele weergave van gecementeerde wolfraamcarbidestructuur
● Samenstelling en structuur
>> Hoofdcomponenten
>> Fasen in gecementeerde carbide
● Productieproces
>> 1. Poederbereiding
>> 2. Mengen en frezen
>> 3. Compacting
>> 4. Sintering
>> 5. Afwerking
● Fysieke en mechanische eigenschappen
● Voor- en nadelen
>> Voordelen
>> Nadelen
● Toepassingen van gecementeerde wolfraamcarbide
>> Snijgereedschap
>> Slijtvaste delen
>> Mallen en sterft
>> Munitie
● Soorten en cijfers van gecementeerde wolfraamcarbide
● Conclusie
● FAQ
>> 1. Wat is het verschil tussen gecementeerde wolfraamcarbide en pure wolfraamcarbide?
>> 2. Hoe wordt gecementeerde wolfraamcarbide vervaardigd?
>> 3. Waarom wordt kobalt gebruikt als een bindmiddel in gecementeerde wolfraamcarbide?
>> 4. Wat zijn de belangrijkste toepassingen van gecementeerde wolfraamcarbide?
>> 5. Wat zijn de beperkingen van gecementeerde wolfraamcarbide?
● Citaten:
Gecementeerde wolfraamcarbide is een composietmateriaal dat veel wordt gebruikt in industriële toepassingen, vooral voor snijgereedschap, slijtvaste onderdelen en mallen. Het combineert de extreme hardheid van wolfraamcarbide -deeltjes met de taaiheid van een metalen bindmiddel, typisch kobalt, om een materiaal te creëren dat zowel hard als duurzaam is. Dit artikel onderzoekt de samenstelling, het productieproces, de eigenschappen, toepassingen en voordelen van gecementeerd Tungsten carbide , ondersteund door gedetailleerde verklaringen en illustratieve afbeeldingen.
Inleiding tot Cemented Tungsten Carbide
Gecementeerde wolfraamcarbide, vaak eenvoudig genaamd Cemented Carbide of Hardmetal, is een metalen matrixcomposiet. Het bestaat uit fijne wolfraamcarbide (WC) -deeltjes die samen worden gecementeerd door een metalen bindmiddel, meestal kobalt (CO). Deze structuur is analoog aan beton, waar grind bij elkaar wordt gehouden door cement. De carbide -deeltjes zorgen voor hardheid en slijtvastheid, terwijl het bindmiddel taaiheid en impactweerstand toevoegt, waardoor de algehele prestaties van het materiaal [1] [3] [10] in evenwicht brengen.
Visuele weergave van gecementeerde wolfraamcarbidestructuur
Samenstelling en structuur
Hoofdcomponenten
- Tungsten Carbide (WC): de harde fase, meestal 70% tot 97% per gewicht, biedt uitzonderlijke hardheid en slijtvastheid. Wolfraamcarbide heeft een zeer hoog smeltpunt (~ 2900 ° C) en is extreem hard en rangschikt ongeveer 9 op de MOHS -schaal [1] [9] [10].
- Cobalt (CO): de bindmiddelfase, meestal 3% tot 30%, houdt de carbidekorrels bij elkaar en biedt taaiheid en weerstand tegen breuk [1] [10].
- Andere carbiden: Soms worden titaniumcarbide (TIC), tantalumcarbide (TAC) of niobiumcarbide (NBC) toegevoegd om specifieke eigenschappen zoals corrosieweerstand of taaiheid te verbeteren [1] [10].
Fasen in gecementeerde carbide
- α-fase (alfa): wolfraamcarbidekorrels.
- β-fase (bèta): metalen bindmiddel (kobalt of alternatieven).
- γ-fase (gamma): andere carbiden zoals TIC of TAC wanneer aanwezig [10].
Productieproces
De productie van gecementeerde wolfraamcarbide omvat verschillende belangrijke stappen:
1. Poederbereiding
Wolfraampoeder wordt gemengd met koolstof zwart en gefreesd om uniformiteit te garanderen. Dit mengsel wordt gekarboriseerd bij hoge temperaturen (1300-1600 ° C) om wolfraamcarbidepoeder te vormen [2].
2. Mengen en frezen
Het wolfraamcarbidepoeder wordt gemengd met kobaltpoeder en andere additieven in een kogelmolen om een homogeen mengsel te bereiken [2] [8].
3. Compacting
Het poedersmengsel wordt in de gewenste vorm gedrukt met behulp van vormen of sterft.
4. Sintering
De verdichte vorm wordt verwarmd tot ongeveer 1400-1500 ° C in een sinterende oven. Tijdens het sinteren smelt de kobaltbinder en bindt de wolfraamcarbidekorrels samen, krimpt het volume met ongeveer 50% en vormt een dichte, vaste composiet [1] [8] [10].
5. Afwerking
De gesinterde delen worden gemalen, ingepakt of gepolijst om precieze afmetingen en oppervlakteafwerking te bereiken [8] [10].
Fysieke en mechanische eigenschappen
| Property |
Cemented Tungsten Carbide- |
vergelijking (High-Speed Steel) |
| Hardheid |
69–81 HRC |
Lager (meestal 60 uur maximaal) |
| Compressieve sterkte |
~ 6000 MPa |
Veel lager |
| Elastische modulus |
~ 550–735 GPA |
~ 200 GPA |
| Thermische geleidbaarheid |
~ 84 w/m · k |
Lager |
| Thermische expansiecoëfficiënt |
~ 5,8 µm/m · K |
Hoger |
| Draag weerstand |
Extreem hoog |
Gematigd |
| Taaiheid |
Matig (hangt af van CO -inhoud) |
Hoger maar minder moeilijk |
| Dikte |
~ 15 g/cm³ |
~ 7,8 g/cm³ (staal) |
Gecementeerde wolfraamcarbide is extreem hard en slijtvast, de tweede alleen tot Diamond in hardheid. Het handhaaft de hardheid bij verhoogde temperaturen (tot 900-1000 ° C) en bestand tegen corrosie en oxidatie beter dan veel metalen [4] [5] [9].
Voor- en nadelen
Voordelen
- Uitzonderlijke hardheid en slijtvastheid: ideaal voor snijgereedschap en slijtage onderdelen.
- Hoge sterkte en elastische modulus: handhaaft dimensionale stabiliteit onder stress.
- Thermische stabiliteit: behoudt hardheid bij hoge temperaturen.
- Corrosie- en oxidatieresistentie: geschikt voor harde omgevingen.
- Lange gereedschapsleven: snijgereedschap duurt 5 tot 80 keer langer dan high-speed stalen gereedschappen [4] [5] [6].
Nadelen
- Brosheid: lagere taaiheid vergeleken met staal; vatbaar voor chipping onder impact.
- Kosten: duur vanwege wolfraam- en kobaltinhoud.
- Verwerkingsproblemen: vereist gespecialiseerde apparatuur zoals diamanten slijpwielen voor bewerking [5].
Toepassingen van gecementeerde wolfraamcarbide
Snijgereedschap
Gecementeerde wolfraamcarbide is het materiaal bij uitstek voor metalen snijgereedschap zoals boren, freesnijders, draaibankgereedschap en inzetstukken. Het maakt snellere bewerkingssnelheden en betere oppervlakte-afwerkingen mogelijk in vergelijking met high-speed staal [1] [12].
Slijtvaste delen
Gebruikt in mijnbouw, constructie en productie voor onderdelen die worden blootgesteld aan slijtage, zoals rotsboringen, snijgereedschap en slijtplaten [5] [9].
Mallen en sterft
Op grote schaal gebruikt in koude werkvormen, sterft poedermetallurgie en extrusie sterft vanwege de slijtvastheid en dimensionale stabiliteit [6] [5].
Munitie
Gebruikt in pantser-piercing-projectielen vanwege de hoge dichtheid en hardheid [12].
Soorten en cijfers van gecementeerde wolfraamcarbide
Gecementeerde carbiden worden geclassificeerd op basis van korrelgrootte en kobaltgehalte:
| Grade type |
korrelgrootte (μM) |
kobaltgehalte (%) |
kenmerken |
| Submicron |
<1 |
6–12 |
Zeer harde, hoge slijtvastheid |
| Prima |
1–3 |
6–12 |
Evenwichtige hardheid en taaiheid |
| Medium |
3–5 |
10–15 |
Goede taaiheid, matige hardheid |
| Ruw |
> 5 |
15–30 |
Hoogste taaiheid, lagere hardheid |
Speciale cijfers omvatten corrosiebestendige carbiden met gelegeerde bindmiddelen (bijv. Nikkel, chroom) voor harde omgevingen [3] [7] [10].
Conclusie
Cemented wolfraamcarbide is een opmerkelijk ontworpen materiaal dat de hardheid van wolfraamcarbide combineert met de taaiheid van een metalen bindmiddel, typisch kobalt. De unieke eigenschappen maken het onmisbaar in snijgereedschap, slijtvaste onderdelen, mallen en zelfs munitie. Ondanks zijn brosheid en kosten, zorgen zijn superieure slijtvastheid, thermische stabiliteit en sterkte ervoor dat het een kritiek materiaal blijft in moderne productie- en industriële toepassingen. Vooruitgang in poedermetallurgie en materiaalwetenschappen blijven de prestaties verbeteren, zijn toepassingen verbreden en de kostenefficiëntie verbeteren.
FAQ
1. Wat is het verschil tussen gecementeerde wolfraamcarbide en pure wolfraamcarbide?
Gecementeerd wolfraamcarbide is een composietmateriaal waarbij wolfraamcarbidedeeltjes worden gebonden door een metalen bindmiddel (meestal kobalt), terwijl puur wolfraamcarbide een eenfase keramisch materiaal is. De binder voegt taaiheid toe en vermindert brosheid [1] [10].
2. Hoe wordt gecementeerde wolfraamcarbide vervaardigd?
Het wordt gemaakt door wolfraamcarbidepoeder te mengen met kobaltpoeder, het mengsel in vorm te verdiepen en het bij hoge temperaturen te sinteren om de deeltjes te versmelten tot een dicht, vast composiet [2] [8] [8] [10].
3. Waarom wordt kobalt gebruikt als een bindmiddel in gecementeerde wolfraamcarbide?
Kobalt biedt taaiheid en ductiliteit aan het anders brosse wolfraamcarbide, waardoor de impactweerstand wordt verbeterd en de algehele duurzaamheid van het composiet [1] [10].
4. Wat zijn de belangrijkste toepassingen van gecementeerde wolfraamcarbide?
Het wordt voornamelijk gebruikt in snijgereedschap, slijtvaste delen, vormen, sterft en pantser-piercing munitie vanwege zijn hardheid en slijtvastheid [1] [5] [12].
5. Wat zijn de beperkingen van gecementeerde wolfraamcarbide?
De belangrijkste beperkingen zijn brosheid, vatbaarheid voor chipping onder impact, hoge kosten en de behoefte aan gespecialiseerde apparatuur voor bewerking en afwerking [5].
Citaten:
[1] https://en.wikipedia.org/wiki/CoSted_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-trifuge-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/havinged-carbide-grades-properties-and-uses/
[7] https://www.youtube.com/watch?v=I5WCXOX5P6S
[8] https://www.zgcccarbide.com/news/the-fabricage-process-of-cemented-carbide-inserts:-a-comprehensive-geleider-39.html
[9] http://www.tungsten-carbide.com.cn
[10] https://www.hyperionmt.com/en/resources/materials/codeed-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-/CENTEDed-carbide.html
[19] https://www.articlecube.com/tungsten-carbide-cemented-carbide-and-carbide-whats-verschil
[20] https://www.sciencedirect.com/topics/materials-science/codeed-carbide
[21] https://oricus-semicon.com/materials/havinged-carbide/
[22] https://huanatools.com/wp-content/uploads/2021/06/3n8a0944.jpg?sa=x&ved=2Ahukewjo38KlvnqmaxxqfdqiHB-Q4Q_B16BAB16BAB16BAB16 BAGBEAI
[23] https://www.psmindustries.com/yillik/tungsten-carbide-fabricage-process
[24] https://www.hyperionmt.com/globalassets/new-images/all-about-cemented-carbide/cemtented-carbide-production-process.png?sa=x&ved=2AhukewifpmalvnqmmaxxeSlyBhysxe9sq_B16Bagleaii
[25] https://www.ceratizit.com/int/en/company/passion-forcemented-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/havinged-carbide-material based-on-tungsten-carbide-and-ony- en iron-okaly/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/codeed-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/havinged-carbide
[36] https://www.youtube.com/watch?v=dkfuzvbtts0
[37] https://www.shutterstock.com/search/carbide-cutting-tools
[38] https://guesstools.com/et/cooped-carbide-vs-tungsten-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/havinged-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
[46] https://www.sundicuttingtools.com/news/technology-articles/Cented-carbide-cutting-tool-Material-basics-Summary/
[47] http://www.carbidetechnologies.com/faqs/
[48] https://www.samaterials.com/content/havinged-carbide-vs-tungsten-teel.html
[49] https://patens.google.com/patent/us4008090a/en
[50] https://todaysmachiningworld.com/magazine/how-it-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
[53] https://ceramics.org/ceramic-tech-today/tungsten-carbide-made-easy-government-industrie-academia-Investigate-additief-productie-cement-carbide-parts/
