Изучение свойств, марок и промышленного применения карбида вольфрама

Представьте себе материал, более твердый, чем сталь, со стойкостью к износу, превосходящей высокоскоростную сталь, способный выполнять высокоскоростные резки даже при экстремальных температурах.инженерный материал, играющий ключевую роль в современной промышленностиВ статье рассматриваются характеристики, классификация и различные применения этих "промышленных зубов".

Что такое цементированный карбид?

Цементированный карбид, как следует из названия, это сплав, состоящий в основном из карбидов твердых металлов, связанных с металлами железной группы.где карбид вольфрама (WC) служит твердой фазой и кобальт (Co) - связующим веществомПроизводственный процесс включает смешивание порошков WC и Co, после чего синтерирование при 1400 °C для формирования материала с исключительной твердостью и эластичным модулем.Карбид цементированный занимает второе место после алмаза по твердости, что делает его идеальным для применений, требующих чрезвычайной износостойкости, таких как режущие инструменты и штамповые штампы.

Цементированный карбид против высокоскоростной стали: сравнение производительности

Для лучшего понимания преимуществ цементированного карбида мы сравниваем их свойства:

В таблице показано, что цементированный карбид превосходит HSS по твердости, модулю эластичности, прочности на сжатие, теплопроводности и плотности.,Это делает цементированный карбид более подходящим для высокоскоростной, точной резки, но менее способным выдерживать ударные нагрузки.

Преимущества цементированного карбида

• Высокая твердость и износостойкость:Наиболее заметной особенностью цементированного карбида является его высокая твердость, уступающая только алмазу.значительно продлевает срок службы плесени, светильники и другие компоненты при сокращении частоты технического обслуживания.
• Выдающаяся размерная стабильность:Благодаря высокому модулю эластичности и прочности на сжатие цементированный карбид устойчив к деформации, что делает его идеальным для изготовления деталей с высокой точностью, требующих строгих толерантности.
• ПерерабатываемостьЦементированный карбид является экологически чистым материалом, который может быть переработан, в соответствии с принципами устойчивого развития.

Ограничения цементированного карбида

• Крупкость:Несмотря на свою чрезвычайную твердость, цементированный карбид относительно хрупкий, причем некоторые сорта склонны к трещинам или трещинам при ударе.
• Более высокая стоимость:Включение редких металлов, таких как вольфрам и кобальт, увеличивает затраты на производство.
• Непростая работоспособностьЕго твердость - вторая только после алмаза - требует специальных инструментов, таких как бриллиантовые шлифовальные колеса, шлифовальные машины и машины EDM для обработки.

Физические свойства

• Твердость:Далеко превосходит сталь и нержавеющую сталь, уступая только алмазу.
• Плотность:Примерно в два раза больше, чем сталь, сравнимая с золотом.
• Прочность и эластичность:Сочетает в себе высокую твердость с отличной прочностью и эластичностью.
• Высокотемпературные характеристики:Сохраняет твердость при высоких температурах при минимальном износе.

Производственный процесс

Цементированный карбид - это не натуральный металл, а искусственно изготовленный сплав, состоящий в основном из карбида вольфрама (WC) и кобальта (Co).Высокая температура плавления WC (~ 2900°C) исключает традиционные методы плавленияВместо этого используется порошковая металлургия: порошки WC и Co смешиваются и синтерируются при 1300-1500 °C, при этом Co действует как связующее вещество во время синтерирования.

Источники сырья

Основные источники углекислого газа включают Китай, Россию и Южную Корею.

Заявления

• Режущие инструменты:Сверла, фрезерные резаки и станки для обработки металлов.
• Формы:Алюминиевые консервные формы для напитков, порошкообразующие формы для автомобильных двигателей и формы для электронных компонентов, таких как смартфоны.
• Строительные машины:Инструменты для прорыва туннелей в твердых скалах и резки асфальтовых тротуаров.

Функциональная классификация

• Степень резки:Классифицируется как P-тип (для стали), M-тип (для целей общего назначения) и K-тип (для чугуна) на основе материала заготовки.
• Уровень износостойкости:Дальнейшее разделение по типу связующего, размеру зерна WC и твердости.

Производители часто разрабатывают специализированные сорта для решения конкретных проблем, адаптируя свойства к различным потребностям.

Сравнительный анализ

Цементированный карбид против керамики

Керамика приближается к алмазу по твердости (9+ по шкале Моха против 10 алмаза), превосходя вольфрам и другие твердые металлы.свойства цементированного карбида могут быть тонко настроены путем регулирования размер зерна WC, содержание связующих веществ и добавки, предлагающие универсальность для различных применений.

Цементированный карбид против Сермета

Оба композита состоят из карбида/нитрида в порошке, связанного с металлом. Цементированный карбид в основном использует WC с связующими Co/Ni, в то время как сермет использует соединения титана (TiC, TiCN), связанные с Ni/Co.Основное их отличие заключается в составе.

Цементированный карбид против HSS

Цементированный карбид превосходит по твердости, теплостойкости и прочности, тогда как HSS предлагает большую выносливость при ударе.необходимость сбалансированной оценки на основе циклов применения и замены.

Недостатки

• Нижняя жесткость:По сравнению с обычными стальными сплавами, хрупкость цементированного карбида может привести к трещинам или разделению краев.
• Высокая плотность:Его вес в два раза больше, чем у стали, может быть недостатком в некоторых применениях.

Причины трещин

Дифференциальные коэффициенты теплового расширения между цементированным карбидом и металлами могут вызывать трещины в компонентах, подлежащих помехам, когда рабочая температура значительно отклоняется от проектных значений.Сильные удары также могут вызвать трещины, что требует тщательного рассмотрения требований к прочности перелома.

Выбор высококачественного цементированного карбида

Выбор материала зависит от характеристик и толщины заготовки.Часто предпочитают ультратонкозернистый цементированный карбид (состоит из частиц WC до микрона)..

Преимущества цементированного карбидного инструмента

Ключевым преимуществом является сохранение твердости при высоких температурах, обеспечивая стабильную производительность даже при высокоскоростной обработке, которая повышает температуру инструмента.

Диапазон твердости

Типичная твердость колеблется от HRA88 до HRA92.

Основное составо

Основным компонентом цементированного карбида является WC, связанный с Co или Ni. Добавки, такие как хром (Cr), могут быть включены для адаптации свойств для конкретных приложений.