Menu treści
● Kompozycja węglików wolframowych
● Zastosowanie węglików wolframowych
● Produkcja węglików wolframowych
● Obróbka cieplna
>> Gaszenie i temperowanie
>> Optymalizacja obróbki cieplnej dla węglika wolframowego
>> Zaawansowane techniki obróbki cieplnej
● Zastosowania korzystające z zoptymalizowanego obróbki cieplnej
● Wniosek
● FAQ
>> 1. Co jest gaszenie?
>> 2. Dlaczego po hartowaniu jest konieczne?
>> 3. Jakie są podstawowe stadia obróbki ciepła węgla wolframowego?
>> 4. W jaki sposób węgiel wolframowy porównuje się ze stalą w aplikacjach narzędzi trawienia?
>> 5. Co sprawia, że Węglenie Tungsten nadaje się do amunicji?
● Cytaty:
Węglenie wolframowe jest związkiem wolframu i węgla. Jego twardość jest podobna do twardego diamentu i ma doskonałe właściwości fizyczne i chemiczne, które sprawiają, że jest odpowiedni do szerokiej gamy zastosowań. Jest to dobry przewodnik elektryczności i ciepła. Czysty Węglenie wolframowe jest kruche, ale dodawanie metali takich jak tytan i kobalt może zmniejszyć kruchość.
Węglenie Tungsten to popularny materiał w wielu branżach, w tym narzędziach, budownictwie i medycynie. Węglenie wolframowe jest powszechnie stosowane w materiałach budowlanych, takich jak wiertła i piły, ponieważ jest prawie niezniszczalny. W medycynie węglika wolframu zwiększa wydajność instrumentów chirurgicznych i czyni je odpornymi na korozję.
Kompozycja węglików wolframowych
Węglenie wolframowe składa się z wolframu i węgla, z wzorem chemicznym WC i masą cząsteczkową 195,85. Microardowość węglika wolframowego wynosi 17300 MPa, jego moduł sprężysty wynosi 710 gpa, a jego wytrzymałość na ściskanie wynosi 56MP. Współczynnik rozszerzalności cieplnej wynosi 6,9 × 10-6 / k.
Zastosowanie węglików wolframowych
Węglenie wolframowe ma wiele zastosowań, w tym:
- Narzędzia tnące
- Szybkie narzędzia do obracania cięcia
- Materiały konstrukcyjne pieca pieca
- Elementy silnika odrzutowego
- Materiały Cermet
- Elementy ogrzewania oporu
- części odporne na zużycie
- Mieczające tygle
- odporne na zużycie folii półprzewodników
- Materiały lotnicze
- wydobycie
- amunicja
- Instrumenty chirurgiczne
- Biżuteria
Produkcja węglików wolframowych
Węglenie wolframowe istnieje w postaci proszku i otrzymuje różne kształty poprzez proces spiekania. Bezwodnik wolframowy (WO3) i grafit mogą syntetyzować proszek z węglika wolframowego (WC) w atmosferze redukującej w wysokiej temperaturze 1400-1600 ° C. Następnie gęste produkty ceramiczne można wytwarzać poprzez gorąco, naciskając spiekanie lub gorącą izostatyczne spiekanie.
Obróbka cieplna
Obróbka cieplna może poprawić charakterystykę fizyczną i mechaniczną węglika wolframowego. Proces obróbki cieplnej ma znaczący wpływ na właściwości mechaniczne węglika wolframowego. Proces obróbki cieplnej węglików wolframowych ma cztery główne etapy:
1. Usunięcie materiału do formowania i wstępne oddziały na początku spiekania środek formujący się rozkłada lub odparowuje, wykluczając w ten sposób spiekane ciało. Jednocześnie agenci tworzących gaźby się spiekanie, a ilość węgla będzie się różnić w zależności od rodzaju, kwoty i procesu spiekania. Tlenek powierzchni proszku zmniejsza, a wodór może zmniejszyć tlenki kobaltu i wolframu w temperaturze spiekania. Przy słabej reakcji między węglem a tlenem naprężenie styku między cząstkami proszkowymi jest stopniowo usuwane. Wiązanie proszku metalu zaczyna reagować, a zachodzą rekrystalizacja i dyfuzja powierzchni. Wzrasta siła bloku.
2. Stopień spiekania w fazie stałej (temperatura eutektyczna 800 ° C) w obecności fazy ciekłej, reakcji w fazie stałej i dyfuzji są pogarszane wraz ze wzrostem przepływu tworzywa sztucznego, a wyraźny skurcz pojawia się w napiętym ciele.
3. Stopień spiekania w fazie ciekłej (temperatura eutektyczna - temperatura spiekania) Gdy występuje ciekła faza spiekanego ciała, kompresja jest szybko zakończona, a następnie następuje przejście krystalizacji. Utworzono podstawową organizację i strukturę węglika.
4. Etap chłodzenia (temperatura spiekania - temperatura pokojowa) Na tym etapie elementy organizacyjne i fazowe węglika wolframowego ulegają niektórym zmianom w różnych warunkach chłodzenia.
Gaszenie i temperowanie
Gaszenie i temperowanie są kluczowymi częściami procesu oczyszczania cieplnego. Ponadto poprawiają wytrzymałość i siłę części poprzez połączenie hartowania i temperatury w wysokiej temperaturze. Proces ten wymaga precyzyjnej kontroli temperatur ogrzewania, szybkości chłodzenia i temperatur temperamentu, a także głębokiego zrozumienia mikrostruktury i właściwości materiału.
Gaszenie jest pierwszym i najważniejszym krokiem w procesie wygaszania i temperamentu. Podgrzewając stal do strefy austenitu, elementy węgla i stopu wewnątrz stali całkowicie rozpuszczają się w austenicie, tworząc jednolity stały roztwór. Następnie stal jest szybko schłodzona do strefy martenzytu, powodując, że austenit ulegał transformacji martenzytu, uzyskując w ten sposób strukturę o wysokiej twardości. Szybkość chłodzenia musi być wystarczająco szybka, aby uniknąć innych transformacji austenitu podczas procesu chłodzenia, co zmniejszyłoby twardość. W przypadku super-twardego stałego węglików wolframowych nudne batoniki gaszenie może znacznie zwiększyć jego twardość i zwiększyć jego odporność na zużycie i deformację. Jednak nie można zignorować naprężenia wygaszania podczas procesu gaszenia. Jeśli naprężenia te nie zostaną skutecznie wyeliminowane, wady takie jak pęknięcia i odkształcenie wystąpią podczas użytkowania, wpływając w ten sposób na ich żywotność i wydajność.
High temperature Temting jest niezbędnym krokiem w procesie wygaszania i temperamentu w celu rozwiązania problemów spowodowanych przez wygaszenie stresu. Temperatura temperatura ogrzewa stal do określonej temperatury (zwykle wyższa niż temperatura transformacji austenitu, ale niższa niż temperatura topnienia materiału) po hartowaniu i utrzymuje go przez pewien czas, aby uwolnić i wyeliminować naprężenie resztkowe wewnątrz stali. Jednocześnie temperatura w wysokiej temperaturze może sprzyjać opadom i jednolitym rozkładowi węglików, co dodatkowo poprawiając wytrzymałość i siłę stali.
Optymalizacja obróbki cieplnej dla węglika wolframowego
Optymalizacja procesu obróbki cieplnej z węglika wolframowego obejmuje staranne kontrolowanie kilku czynników w celu uzyskania pożądanych właściwości materiału. Czynniki te obejmują szybkość ogrzewania, czas moczenia, szybkość chłodzenia i atmosferę w piecu.
- Szybkość ogrzewania: Szybkość ogrzewania węgla wolframowego ma kluczowe znaczenie dla zapobiegania wstrząsowi cieplnemu i zapewnienia jednolitego rozkładu temperatury. Preferowane są powolne szybkości ogrzewania, szczególnie na początkowych etapach, aby uniknąć pękania lub zniekształcenia materiału.
- Czas wchłaniania: Czas namaczania odnosi się do czasu trwania, w którym materiał jest utrzymywany w określonej temperaturze. Odpowiedni czas moczania jest niezbędny do zapewnienia, że węglik wolframowy osiągnie równomierną temperaturę w całej swojej strukturze, umożliwiając całkowitą transformację fazową i złagodzenie naprężeń.
- Szybkość chłodzenia: Szybkość chłodzenia po obróbce cieplnej znacząco wpływa na mikrostrukturę i twardość węglika wolframowego. Szybkie chłodzenie, takie jak gaszenie w oleju lub wodzie, może wytwarzać twardszy, ale bardziej kruchy materiał. Wolniejsze szybkości chłodzenia, takie jak chłodzenie powietrza lub chłodzenie pieca, powodują twardszy, ale mniej twardy materiał.
- Kontrola atmosfery: atmosfera w piecu obróbki cieplnej odgrywa kluczową rolę w zapobieganiu utlenianiu i dekarburowaniu węgliku wolframowego. Atmosfery obojętne, takie jak argon lub azot, są powszechnie stosowane do ochrony materiału przed reakcją tlenu i węgla, utrzymując w ten sposób jego pożądany skład i właściwości.
Zaawansowane techniki obróbki cieplnej
Coraz częściej stosuje się zaawansowane techniki obróbki cieplnej w celu dalszego zwiększenia właściwości węgliku wolframowego. Techniki te obejmują próżniowe obróbkę cieplną, gaźniki gazowe i obróbkę kriogeniczną.
- Obróbka cieplna próżniowa: Obróbka ciepła próżniowego obejmuje ogrzewanie materiału w środowisku próżniowym, co eliminuje utlenianie i pozwala na precyzyjną kontrolę szybkości ogrzewania i chłodzenia. Ta technika powoduje czystsze, jaśniejsze wykończenie powierzchni i ulepszone właściwości mechaniczne.
- Gabirowanie gazowe: gaźniki gazowe to proces, w którym powierzchnia węglików wolframowych jest wzbogacona atomami węgla. Osiąga się to poprzez podgrzanie materiału w atmosferze bogatej w węgiel, zwykle przy użyciu gazów takich jak metan lub propan. Gabirowanie gazowe zwiększa twardość powierzchni i odporność na zużycie węglika wolframowego, dzięki czemu nadaje się do zastosowań wymagających wysokiej trwałości powierzchni.
- Leczenie kriogeniczne: obróbka kriogeniczna obejmuje chłodzenie węglika wolframowego do bardzo niskich temperatur, zwykle poniżej -150 ° C. Proces ten może poprawić twardość materiału, odporność na zużycie i stabilność wymiarową poprzez promowanie transformacji zatrzymanego austenitu w martenzyt i udoskonalenie mikrostruktury.
Zastosowania korzystające z zoptymalizowanego obróbki cieplnej
Zoptymalizowane obróbka cieplna znacznie zwiększa wydajność i żywotność węglików wolframowych w różnych zastosowaniach. Oto kilka godnych uwagi przykładów:
- Narzędzia tnące: W branży obróbki narzędzia tnące węglików wolframowych są szeroko stosowane ze względu na ich wysoką twardość i odporność na zużycie. Zoptymalizowane obróbka cieplna poprawia zdolność narzędzia do utrzymania ostrego najnowocześniejszego krawędzi, zmniejszenia zużycia oraz wytrzymania dużych prędkości cięcia i zasilania.
- Części zużycia: Komponenty poddane ciężkim zużyciu, takie jak matryce, formy i łożyska, korzystają z zwiększonej twardości powierzchni i odporności na zużycie osiągniętej poprzez zoptymalizowane obróbkę cieplną. Rozszerza to żywotność usług tych części i zmniejsza częstotliwość wymiany.
- Narzędzia wydobywcze i wiertnicze: W przemyśle wydobywczym i wiertniczym węgiel wolframowy jest używany w bitach wiertniczych, dyszach i innych elementach, które doświadczają poważnych warunków ściernych. Zoptymalizowane obróbka cieplna zapewnia, że narzędzia te mogą wytrzymać trudne środowiska i utrzymać swoją wydajność w dłuższych okresach.
-Składniki lotnicze: Węglenie wolframowe jest stosowane w zastosowaniach lotniczych ze względu na jego wysoki stosunek wytrzymałości do masy i zdolność do wytrzymania ekstremalnych temperatur. Zoptymalizowane obróbka cieplna zwiększa właściwości mechaniczne materiału i stabilność termiczną, co czyni go odpowiednim do stosowania w krytycznych elementach lotniczych.
- Instrumenty medyczne: Węglenie wolframowe jest również stosowane w instrumentach chirurgicznych i urządzeniach medycznych ze względu na jego biokompatybilność i odporność na korozję. Zoptymalizowane obróbka cieplna zapewnia, że instrumenty te utrzymują swoją ostrość, trwałość i higienę, przyczyniając się do poprawy wyników chirurgicznych.
Wniosek
Węglenie wolframowe to bardzo twardy i wytrzymały materiał odpowiedni do szerokiej gamy zastosowań. Jest tworzony przez połączenie wolframu i węgla i można je wzmocnić poprzez dodanie innych metali, takich jak tytan i kobalt. Zabiegi cieplne, takie jak wygaszanie i temperowanie, są ważne dla maksymalizacji wydajności węgliku wolframu w wymagających zastosowaniach. Optymalizacja procesów uzdatniania cieplnego poprzez precyzyjną kontrolę szybkości ogrzewania, czasów moczenia, szybkości chłodzenia i warunków atmosferycznych może znacznie zwiększyć właściwości mechaniczne, odporność na zużycie i ogólną wydajność węglika wolframowego. Zaawansowane techniki, takie jak próżniowe obróbkę cieplną, gaźniki gazowe i kriogeniczne obróbka dodatkowo udoskonalają te właściwości, dzięki czemu węglika wolframu jest niezbędnym materiałem w branżach, od obróbki i wydobycia po lotnisko i medycynę.
FAQ
1. Co jest gaszenie?
Gaszenie jest szybkim chłodzeniem materiału, aby go stwardnieć. W przypadku stali wymaga ogrzewania materiału do strefy austenitu, a następnie szybkie chłodzenie go w celu przekształcenia austenitu w martenzyt, bardzo twardą strukturę. Proces ten ma kluczowe znaczenie dla zwiększenia twardości i odporności na nudne bary z węglika wolframu.
2. Dlaczego po hartowaniu jest konieczne?
Konieczna jest temperament w celu złagodzenia naprężeń wewnętrznych, które rozwijają się podczas gaszenia. Wysokie temperatura temperatura ogrzewa stal do określonej temperatury poniżej jego temperatury topnienia, aby uwolnić naprężenie resztkowe i zapobiec wadom takim jak pęknięcia. Promuje to również opady węglików, zwiększając wytrzymałość i siłę materiału.
3. Jakie są podstawowe stadia obróbki ciepła węgla wolframowego?
Podstawowe etapy obejmują usunięcie materiału do formowania i wstępne spiekanie w fazie stałej, spiekanie w fazie ciekłej i chłodzenie. Każdy etap obejmuje określone zakresy temperatur i procesy udoskonalania właściwości materiału.
4. W jaki sposób węgiel wolframowy porównuje się ze stalą w aplikacjach narzędzi trawienia?
Narzędzia do cięcia węgla wolframowego są bardziej odporne na ścieranie i mogą wytrzymać wyższe temperatury niż standardowe narzędzia stalowe (HSS). Narzędzia do węglików utrzymują ostro najnowocześniejsze, wytwarzają lepsze wykończenia i pozwalają na szybsze obróbkę.
5. Co sprawia, że Węglenie Tungsten nadaje się do amunicji?
Połączenie wielkiej twardości i dużej gęstości Tungsten Carbide sprawia, że jest skuteczny w amunicji przeciwpancernej. Jest często stosowany w formie monolitycznej spiekanej lub jako cementowany kompozyt z kobaltem.
Cytaty:
[1] https://www.linkedin.com/pulse/four-main-stages-tungsten-carbide-treatment-shijin-lei
[2] https://www.refractorymetal.org/tungsten-carbide-uses-properties.html
[3] https://www.chaitools.com/news/industry-news/how-to-make-superhard-solid-tungsten-carbide-boring-bars-have-both-hardness-and-toughness-hrough-quenching-and-tempering-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.ijeera.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/
