Исследование исследует свойства цементированного карбида

Что позволяет режущим инструментам прорезать протянутую сталь, выдерживать высокое давление и точность высокоточных измерительных приборов?Ответ часто указывает на один замечательный материал - карбид вольфрама.Это не простой металл, а композитный материал, созданный путем сочетания огнеупорных металлических карбидов с связывающими металлами с помощью порошковой металлургии.и теплостойкость, карбид вольфрама играет незаменимую роль в современной промышленности.

Карбид вольфрама: обзор

Карбид вольфрама, также называемый цементированным карбидом,является сплавным материалом, в основном состоящим из одного или более огнеупорных карбидов металлов (таких как карбид вольфрама или карбид титана) в сочетании с металлическим связующим веществом (обычно кобальтом или никелем)Производственный процесс использует методы порошковой металлургии - смешивание различных компонентных порошков, прессование их в форму,затем синтерирование для создания плотного сплава, где карбидные частицы связываются с связующим агентом.

Этот материал сочетает в себе высокую твердость, прочность, износостойкость и коррозионную устойчивость, что делает его идеальным для резки инструментов, штампов и износостойких компонентов.

Ключевые свойства карбида вольфрама

Широкое промышленное применение карбида вольфрама обусловлено его уникальными физическими и химическими характеристиками:

1Исключительная твердость и износостойкость

Наиболее заметной особенностью карбида вольфрама является его чрезвычайная твердость, достигающая 86-93 HRA (эквивалент 69-81 HRC) при комнатной температуре - значительно превосходящая традиционные стальные инструменты.сохраняет высокую твердость даже при 900-1000°CЭта комбинация обеспечивает превосходную износостойкость, позволяя инструментам оставаться острыми при больших нагрузках и высоких скоростях, значительно увеличивая срок службы.

По сравнению с высокоскоростными стальными инструментами, инструменты из карбида вольфрама могут работать с скоростью резки в 4-7 раз выше, при этом длиться в 5-80 раз дольше, способны обрабатывать материалы с твердостью до 50 HRC.

2Высокая прочность и эластичный модуль

С прочностью на сжатие до 6000 МПа и модулем эластичности (4-7) × 10^5 МПа - оба значительно выше, чем высокоскоростная сталь - карбид вольфрама устойчив к деформации под давлением,обеспечение точности обработкиОднако его прочность на изгиб остается относительно низкой (1000-3000 МПа), что требует тщательной обработки, чтобы избежать столкновений или нагрузок на изгиб.

3Высокая коррозионная и окислительная стойкость

Карбид вольфрама обычно демонстрирует отличную коррозионную устойчивость к атмосферным условиям, кислотам, щелочам и окислению, что позволяет стабильно работать в суровой среде.

4Низкое тепловое расширение

Небольшой коэффициент теплового расширения материала минимизирует изменения измерений во время колебаний температуры, что имеет решающее значение для приложений прецизионной обработки.

5Производство почти сетевой формы

Из-за своей чрезвычайной твердости и ломкости, компоненты карбида вольфрама обычно не требуют послесинтерирования.Электролитическая шлифовкаКомпоненты обычно изготавливаются по стандартным спецификациям, а затем устанавливаются на корпуса инструментов или штампов путем сварки, склеивания или механического зажима.

Классификация сплавов карбида вольфрама

В зависимости от состава и свойств, сплавы карбида вольфрама подразделяются на три основные категории: типы вольфрама-кобальта (YG), вольфрама-титана-кобальта (YT) и вольфрама-титана-танталя (ниобия) (YW),С YG и YT наиболее распространены в производстве.

1. Сплавы вольфрама и кобальта (YG)

Состоит в основном из карбида вольфрама (WC) и кобальта (Co), эти сплавы обозначаются "YG", за которым следует процент кобальта (например, YG6 содержит 6% кобальта и 94% WC).Они предлагают высокую твердость и износостойкость с хорошей прочностью на изгиб и выносливость на удар, идеально подходит для обработки короткоразрушающих железных/нежелезных металлов и неметаллических материалов, таких как чугун, латунь и бакелит.

Более высокое содержание кобальта улучшает прочность, но уменьшает твердость - таким образом, YG6/YG8 подходит для отделки, в то время как YG15/YG20 служит для грубости.сверла, и проволока рисование умирает.

Более высокое содержание ТиК улучшает красную твердость и износостойкость, но уменьшает прочность - таким образом, YT5/YT14 подходит для высокоскоростной резки, в то время как YT30 обрабатывает тяжелые нагрузки.Обычные применения включают режущие сталь поворотные инструменты и фрезерные резаки.

2. Сплавы вольфрама-титана-кобальта (YT)

Эти сплавы, содержащие WC, карбид титана (TiC) и Co (обозначенные как "YT" плюс процент TiC), обладают лучшей теплостойкостью и антиадгезионными свойствами, чем типы YG,что делает их превосходными для обработки сталиОднако их более низкая прочность на изгиб и выносливость на удар ограничивают их использование в применениях с высоким давлением.

3. Сплавы вольфрама-титана-танталя (ниобия) (YW)

Эти "универсальные" сплавы (обозначенные "YW" плюс серийные номера) объединяют WC, TiC, тантал/ниобиевый карбид (TaC/NbC) и Co. Они объединяют преимущества типов YG и YT, предлагая сбалансированную твердость,устойчивость к износуДобавление TaC/NbC повышает прочность на изгиб и устойчивость к ударам.

Промышленное применение

Исключительные свойства карбида вольфрама позволяют использовать его в различных целях:

1. Режущие инструменты

В качестве наиболее широко используемого материала для инструментов карбид вольфрама используется в режущих инструментах, фрезерах, планёрах, сверлах и т. Д. Типы YG обрабатывают чугун и цветные металлы; Типы YT - сталь для станков;Сплавы YW обрабатывают сложные материалы, такие как нержавеющая стальВ каждом типе сплавы с более высоким содержанием кобальта подходят для грубости, в то время как версии с более низким содержанием кобальта служат для отделки.

2. Материалы для проката

В основном используется в холодной обработке штампов (натягивание, удар, экструзия, ковка штампов), выбор карбида вольфрама балансирует износостойкость и прочность.холодная позиция) требуют среднего содержания кобальта, средне-грубые зерна типа YG15C.

Общие марки холодной работы включают YG15C, YG18C, YG20C, YL60, YG22C и YG25C - прогрессируя слева направо, твердость уменьшается, а прочность увеличивается.

3. Измерительные инструменты и части для износа

Карбид вольфрама используется в износостойких поверхностных пластинах и деталях точного измерения, таких как подшипники шлифовальных машин, бесцентровые руководства шлифовальных машин и центры токарных станков.

Будущие тенденции развития

Продвижение промышленных потребностей стимулирует инновации в области карбида вольфрама в нескольких направлениях:

• Улучшенная производительность:Оптимизация состава, контроль размера зерна и новые связующие для улучшения твердости, износостойкости, прочности и красной твердости для более высокой скорости, более точной обработки.
• Композитные материалы:Сочетание карбида вольфрама с другими материалами с помощью покрытий или отдельных структур для достижения превосходных комбинированных свойств.
• Изготовление с высокой точностью:Развитие методов порошковой металлургии и оборудования для синтерации для удовлетворения требований к точной обработке.
• Устойчивость окружающей среды:Разработка экологически чистых материалов (например, связующих веществ без кобальта) и низкоэнергетических производственных процессов с низким уровнем выбросов.

Заключение

Как высокопроизводительный материал, исключительная твердость карбида вольфрама, износостойкость и универсальное применение обеспечивают его критическое положение в современном производстве.Непрерывный технологический прогресс позволит еще больше расширить его возможности и расширить границы применения., обеспечивая все более сильную поддержку промышленного развития.