Sakausējuma materiāls, kas izgatavots no cieta ugunsizturīga metāla un saistmetāla savienojuma, izmantojot pulvermetalurģijas procesu. Cementētam karbīdam ir virkne izcilu īpašību, piemēram, augsta cietība, nodilumizturība, laba izturība un sīkstums, karstumizturība un korozijas izturība, īpaši tā augstā cietība un nodilumizturība, kas praktiski nemainās pat 500 °C temperatūrā, joprojām saglabā augstu cietību 1000 ℃ temperatūrā. Karbīds tiek plaši izmantots kā instrumentu materiāls, piemēram, virpošanas instrumenti, frēzes, ēveles, urbji, urbšanas instrumenti utt., čuguna, krāsaino metālu, plastmasas, ķīmisko šķiedru, grafīta, stikla, akmens un parastā tērauda griešanai, kā arī to var izmantot grūti apstrādājamu materiālu, piemēram, karstumizturīga tērauda, nerūsējošā tērauda, augsta mangāna satura tērauda, instrumentu tērauda utt., griešanai. Jauno karbīda instrumentu griešanas ātrums tagad ir simtiem reižu lielāks nekā oglekļa tēraudam.
Cementēta karbīda pielietošana
(1) Instrumentu materiāls
Karbīds ir vislielākais instrumentu materiāla daudzums, ko var izmantot virpošanas instrumentu, frēžu, ēvelu, urbju u.c. izgatavošanai. Starp tiem volframa-kobalta karbīds ir piemērots melno un krāsaino metālu īso skaidu apstrādei un nemetālisku materiālu, piemēram, čuguna, lieta misiņa, bakelīta u.c., apstrādei; volframa-titāna-kobalta karbīds ir piemērots melno metālu, piemēram, tērauda, ilgstošai apstrādei. Skaidu apstrādei. Starp līdzīgiem sakausējumiem tie, kuriem ir lielāks kobalta saturs, ir piemēroti rupjai apstrādei, bet tie, kuriem ir mazāks kobalta saturs, ir piemēroti apdarei. Vispārējas nozīmes cementētiem karbīdiem ir daudz ilgāks apstrādes laiks nekā citiem cementētiem karbīdiem grūti apstrādājamiem materiāliem, piemēram, nerūsējošajam tēraudam.
(2) Veidnes materiāls
Cementēts karbīds galvenokārt tiek izmantots aukstās apstrādes matricām, piemēram, aukstās vilkšanas matricām, aukstās štancēšanas matricām, aukstās ekstrūzijas matricām un aukstās piestātnes matricām.
Karbīda aukstās presformas ir nepieciešama laba triecienizturība, lūzuma izturība, noguruma izturība, lieces izturība un laba nodilumizturība trieciena vai spēcīga trieciena nodilumizturīgos darba apstākļos. Parasti tiek izmantotas vidēja un augsta kobalta, kā arī vidēja un rupja grauda sakausējuma markas, piemēram, YG15C.
Vispārīgi runājot, saistība starp cementētā karbīda nodilumizturību un stingrību ir pretrunīga: nodilumizturības palielināšanās novedīs pie stingrības samazināšanās, un stingrības palielināšanās neizbēgami novedīs pie nodilumizturības samazināšanās. Tāpēc, izvēloties sakausējuma markas, ir jāievēro īpašas lietošanas prasības atkarībā no apstrādes objekta un apstrādes darba apstākļiem.
Ja izvēlētā klase ir pakļauta priekšlaicīgai plaisāšanai un bojājumiem lietošanas laikā, jāizvēlas klase ar augstāku izturību; ja izvēlētā klase ir pakļauta priekšlaicīgai nodilšanai un bojājumiem lietošanas laikā, jāizvēlas klase ar augstāku cietību un labāku nodilumizturību. Šādas klases: YG15C, YG18C, YG20C, YL60, YG22C, YG25C. No kreisās uz labo pusi cietība samazinās, nodilumizturība samazinās un izturība palielinās; gluži pretēji, ir patiess pretējais.
(3) Mērinstrumenti un nodilumizturīgas detaļas
Karbīdu izmanto nodilumizturīgu virsmu ieliktņu un mērinstrumentu detaļu, slīpmašīnu precīzijas gultņu, bezcentra slīpmašīnu vadotņu plāksnēm un vadotnēm, virpu virsmām un citām nodilumizturīgām detaļām.
Saistmetāli parasti ir dzelzs grupas metāli, parasti kobalts un niķelis.
Ražojot cementētu karbīdu, izvēlētā izejmateriāla pulvera daļiņu izmērs ir no 1 līdz 2 mikroniem, un tīrība ir ļoti augsta. Izejvielas tiek partijās sadalītas atbilstoši noteiktajām sastāva attiecībām, un spirts vai citi materiāli tiek pievienoti mitrai malšanai mitrās lodīšu dzirnavās, lai tās pilnībā sajauktu un sasmalcinātu. Maisījumu izsijā. Pēc tam maisījumu granulē, presē un karsē līdz temperatūrai, kas ir tuvu saistvielas kušanas temperatūrai (1300–1500 °C), sacietētā fāze un saistvielas metāls veidos eitektisku sakausējumu. Pēc atdzesēšanas sacietētās fāzes ir sadalītas saistvielas metāla režģī un ir cieši saistītas viena ar otru, veidojot cietu veselumu. Cementēta karbīda cietība ir atkarīga no sacietētās fāzes satura un graudu lieluma, tas ir, jo lielāks ir sacietētās fāzes saturs un jo smalkāki ir graudi, jo lielāka ir cietība. Cementēta karbīda izturību nosaka saistvielas metāls. Jo lielāks ir saistvielas metāla saturs, jo lielāka ir lieces izturība.
1923. gadā vācu Šlerters pievienoja volframa karbīda pulverim 10–20% kobalta kā saistvielu un izgudroja jaunu volframa karbīda un kobalta sakausējumu. Cietība ir otrajā vietā aiz dimanta. Pirmais izgatavotais cementētais karbīds. Griežot tēraudu ar šī sakausējuma instrumentu, griezējšķautne ātri nodilst un pat plaisā. 1929. gadā Švarckovs Amerikas Savienotajās Valstīs sākotnējam sastāvam pievienoja noteiktu daudzumu volframa karbīda un titāna karbīda savienojumu karbīdu, kas uzlaboja instrumenta veiktspēju tērauda griešanā. Tas ir vēl viens sasniegums cementētā karbīda attīstības vēsturē.
Cementētam karbīdam piemīt virkne izcilu īpašību, piemēram, augsta cietība, nodilumizturība, laba izturība un sīkstums, karstumizturība un izturība pret koroziju, īpaši tā augstā cietība un nodilumizturība, kas praktiski nemainās pat 500 °C temperatūrā, joprojām saglabā augstu cietību 1000 ℃ temperatūrā. Karbīds tiek plaši izmantots kā instrumentu materiāls, piemēram, virpošanas instrumenti, frēzes, ēveles, urbji, urbšanas instrumenti utt., čuguna, krāsaino metālu, plastmasas, ķīmisko šķiedru, grafīta, stikla, akmens un parastā tērauda griešanai, kā arī to var izmantot grūti apstrādājamu materiālu, piemēram, karstumizturīga tērauda, nerūsējošā tērauda, augsta mangāna tērauda, instrumentu tērauda utt., griešanai. Jauno karbīda instrumentu griešanas ātrums tagad ir simtiem reižu lielāks nekā oglekļa tēraudam.
Karbīdu var izmantot arī klinšu urbšanas instrumentu, kalnrūpniecības instrumentu, urbšanas instrumentu, mērinstrumentu, nodilumizturīgu detaļu, metāla abrazīvu, cilindru čaulu, precīzijas gultņu, sprauslu, metāla veidņu (piemēram, stiepļu vilkšanas veidņu, skrūvju veidņu, uzgriežņu veidņu un dažādu stiprinājumu veidņu) izgatavošanai, cementētā karbīda izcilā veiktspēja pakāpeniski aizstāja iepriekšējās tērauda veidnes).
Vēlāk parādījās arī pārklāts cementēts karbīds. 1969. gadā Zviedrija veiksmīgi izstrādāja ar titāna karbīda pārklājumu instrumentu. Instrumenta pamatne ir volframa-titāna-kobalta karbīds vai volframa-kobalta karbīds. Titāna karbīda pārklājuma biezums uz virsmas ir tikai daži mikroni, bet, salīdzinot ar tā paša zīmola sakausējuma instrumentiem, kalpošanas laiks tiek pagarināts 3 reizes, un griešanas ātrums palielinās par 25% līdz 50%. 20. gadsimta 70. gados parādījās ceturtās paaudzes pārklāti instrumenti grūti apstrādājamu materiālu griešanai.
Kā tiek saķepināts cementēts karbīds?
Cementēts karbīds ir metāla materiāls, kas iegūts ar viena vai vairāku ugunsizturīgu metālu karbīdu un saistvielu pulvermetalurģijas palīdzību.
Mgalvenās ražotājvalstis
Pasaulē ir vairāk nekā 50 valstis, kas ražo cementēto karbīdu, un to kopējā produkcija ir 27 000–28 000 t. Galvenie ražotāji ir Amerikas Savienotās Valstis, Krievija, Zviedrija, Ķīna, Vācija, Japāna, Apvienotā Karaliste, Francija utt. Pasaules cementētā karbīda tirgus ir būtībā piesātināts, un tirgus konkurence ir ļoti sīva. Ķīnas cementētā karbīda rūpniecība sāka veidoties 20. gs. piecdesmito gadu beigās. No 60. līdz 70. gadiem Ķīnas cementētā karbīda rūpniecība strauji attīstījās. 90. gadu sākumā Ķīnas kopējā cementētā karbīda ražošanas jauda sasniedza 6000 t, un kopējā cementētā karbīda produkcija sasniedza 5000 t, kas ir otrajā vietā pasaulē aiz Krievijas un Amerikas Savienotajām Valstīm, un tā ieņem trešo vietu pasaulē.
WC griezējs
①Volframa un kobalta cementēts karbīds
Galvenās sastāvdaļas ir volframa karbīds (WC) un saistviela kobalts (Co).
Tās pakāpi veido “YG” (“ciets un kobalts” ķīniešu piņjiņā) un vidējā kobalta satura procentuālā daļa.
Piemēram, YG8 nozīmē vidējo WCo = 8%, bet pārējais ir volframa karbīda volframa-kobalta karbīds.
TIC naži
②Volframa-titāna-kobalta karbīds
Galvenās sastāvdaļas ir volframa karbīds, titāna karbīds (TiC) un kobalts.
Tās klase sastāv no "YT" ("ciets, titāns" - divas rakstzīmes ķīniešu piņjiņa prefiksā) un vidējā titāna karbīda satura.
Piemēram, YT15 nozīmē vidējo WTi = 15%, bet pārējais ir volframa karbīds un volframa-titāna-kobalta karbīds ar kobalta saturu.
Volframa, titāna un tantala instruments
③Volframa-titāna-tantāla (niobija) cementēts karbīds
Galvenās sastāvdaļas ir volframa karbīds, titāna karbīds, tantala karbīds (vai niobija karbīds) un kobalts. Šāda veida cementēto karbīdu sauc arī par vispārējo cementēto karbīdu vai universālo cementēto karbīdu.
Tās pakāpe sastāv no “YW” (ķīniešu fonētiskā prefiksa, kas nozīmē “hard” un “wan”) un secības numura, piemēram, YW1.
Veiktspējas raksturlielumi
Karbīda metinātie ieliktņi
Augsta cietība (86～93HRA, atbilst 69～81HRC);
Laba termiskā cietība (līdz 900–1000 ℃, uzturēt 60 HRC);
Laba nodilumizturība.
Karbīda griezējinstrumenti ir 4 līdz 7 reizes ātrāki nekā ātrgriezējtērauda griezējinstrumenti, un to kalpošanas laiks ir 5 līdz 80 reizes ilgāks. Veidņu un mērinstrumentu ražošanā to kalpošanas laiks ir 20 līdz 150 reizes ilgāks nekā leģētā instrumentu tēraudam. Tie var griezt cietus materiālus ar aptuveni 50 HRC cietību.
Tomēr cementētais karbīds ir trausls un to nevar apstrādāt, un ir grūti izgatavot integrētus instrumentus ar sarežģītām formām. Tāpēc bieži tiek izgatavoti dažādu formu asmeņi, kurus uz instrumenta korpusa vai veidnes korpusa uzstāda, izmantojot metināšanu, līmēšanu, mehānisku spiešanu utt.
Īpašas formas stienis
Saķepināšana
Cementēta karbīda saķepināšanas formēšana ir pulvera presēšana sagatavē, pēc tam ievietošana saķepināšanas krāsnī, lai uzkarsētu līdz noteiktai temperatūrai (saķepināšanas temperatūrai), noteiktu laiku turētu (noturēšanas laiks) un pēc tam atdzesētu, lai iegūtu cementēta karbīda materiālu ar nepieciešamajām īpašībām.
Cementēta karbīda sintēzes procesu var iedalīt četros pamatposmos:
1: Veidojošās vielas noņemšanas un iepriekšējas saķepināšanas posmā saķepinātais ķermenis mainās šādi:
Formēšanas līdzekļa noņemšanas rezultātā, paaugstinoties temperatūrai sākotnējā sintēšanas posmā, formēšanas līdzeklis pakāpeniski sadalās vai iztvaiko, un sintētais ķermenis tiek atdalīts. Veids, daudzums un sintēšanas process atšķiras.
Pulvera virsmas oksīdi tiek reducēti. Saķepināšanas temperatūrā ūdeņradis var reducēt kobalta un volframa oksīdus. Ja veidojošo vielu noņem vakuumā un saķepina, oglekļa-skābekļa reakcija nav spēcīga. Kontakta spriegums starp pulvera daļiņām pakāpeniski izzūd, saistošais metāla pulveris sāk atgūties un pārkristalizēties, sākas virsmas difūzija un uzlabojas briketēšanas izturība.
2: Cietfāzes sintēzes stadija (800 ℃ – eitektiskā temperatūra)
Temperatūrā pirms šķidrās fāzes parādīšanās, papildus iepriekšējā posma procesa turpināšanai, pastiprinās cietfāzes reakcija un difūzija, uzlabojas plastiskā plūsma un saķepinātais ķermenis ievērojami saraujas.
3: Šķidrās fāzes saķepināšanas stadija (eitektiskā temperatūra – saķepināšanas temperatūra)
Kad saķepinātajā ķermenī parādās šķidrā fāze, saraušanās notiek ātri, kam seko kristalogrāfiska transformācija, veidojot sakausējuma pamatstruktūru un struktūru.
4: Dzesēšanas posms (saķepināšanas temperatūra – istabas temperatūra)
Šajā posmā sakausējuma struktūra un fāžu sastāvs mainās atkarībā no dzesēšanas apstākļiem. Šo funkciju var izmantot, lai karbīda siltumā uzlabotu tā fizikālās un mehāniskās īpašības.
Publicēšanas laiks: 2022. gada 11. aprīlis
