Tsementeeritud karbiidist tööriistamaterjalide klassifikatsioon ja toimivus

1. KõvadusKõvametallist kõvasulam sisaldab suures koguses kõvasid karbiide (näiteks WC, TiC), mistõttu on selle kõvadus palju suurem kui kiirlõiketerasel. Mida suurem on tsementeeritud karbiidi kõvadus, seda parem on selle kulumiskindlus, mis on üldiselt palju suurem kui kiirlõiketerasel.

Mida suurem on koobalti sideaine faasi sisaldus, seda madalam on sulami kõvadus.

Kuna TiC on WC-st kõvem, on WC-TiC-Co sulamitel suurem kõvadus kui WC-Co sulamitel. Mida suurem on TiC sisaldus, seda suurem on kõvadus.

TaC lisamine WC-Co sulamitele suurendab kõvadust ligikaudu 40–100 HV võrra; NbC lisamine suurendab seda 70–150 HV võrra.

2. Tugevus Kõvametalli paindetugevus on vaid umbes 1/3 kuni 1/2 kiirlõiketerasest.

Mida suurem on koobalti sisaldus, seda suurem on sulami tugevus.

TiC-d sisaldavatel sulamitel on madalam tugevus kui TiC-d mitte sisaldavatel sulamitel; mida suurem on TiC sisaldus, seda madalam on tugevus.

TaC lisamine WC-TiC-Co kõvasulamile suurendab selle paindetugevust ja parandab oluliselt lõikeserva vastupidavust mõranemisele ja purunemisele. TaC sisalduse suurenedes paraneb ka väsimustugevus.

Tsementeeritud karbiidi survetugevus on 30–50% suurem kui kiirlõiketerasel.

3. SitkusKõvametalli sitkus on palju madalam kui kiirlõiketerasel.

TiC-d sisaldavatel sulamitel on madalam sitkus kui TiC-d mitte sisaldavatel sulamitel; TiC sisalduse suurenedes sitkus väheneb.

WC-TiC-Co sulamites võib sobiva koguse TaC lisamine suurendada sitkust umbes 10%, säilitades samal ajal kuumakindluse ja kulumiskindluse.

Madalama sitkuse tõttu ei sobi kõvasulam tugevate löökide või vibratsiooniga tingimustesse, eriti madalatel lõikekiirustel, kus adhesioon ja mõranemine on tugevamad.

4. Soojusfüüsikalised omadused Kõvametalli soojusjuhtivus on umbes 2–3 korda suurem kui kiirlõiketerasel.

Kuna TiC soojusjuhtivus on WC-st madalam, on WC-TiC-Co sulamitel madalam soojusjuhtivus kui WC-Co sulamitel. Mida suurem on TiC sisaldus, seda halvem on soojusjuhtivus.

5. KuumuskindlusKõvametallil on palju suurem kuumakindlus kui kiirlõiketerasel ja see suudab lõigata temperatuuril 800–1000 °C, olles samal ajal hea plastilise deformatsioonikindlusega kõrgetel temperatuuridel.

TiC lisamine suurendab kõrgtemperatuurilist kõvadust. Kuna TiC pehmenemistemperatuur on kõrgem kui WC-l, väheneb WC-TiC-Co sulamite kõvadus temperatuuriga aeglasemalt kui WC-Co sulamite kõvadus. Mida rohkem TiC ja mida vähem koobaltit, seda väiksem on langus.

TaC või NbC lisamine (mille pehmenemistemperatuur on kõrgem kui TiC-l) suurendab veelgi kõrgtemperatuurilist kõvadust ja tugevust.

6. Nakkumisvastased omadusedKõvametalli nakketemperatuur on kõrgem kui kiirlõiketerasel, mis annab sellele parema vastupidavuse adhesioonkulumisele.

Koobalti adhesioonitemperatuur terasega on palju madalam kui WC-l; koobalti sisalduse suurenedes adhesioonitemperatuur langeb.

TiC adhesioonitemperatuur on kõrgem kui WC-l, seega on WC-TiC-Co sulamitel kõrgem adhesioonitemperatuur (umbes 100 °C kõrgem) kui WC-Co sulamitel. Kõrgetel temperatuuridel lõikamise ajal tekkiv TiO2 vähendab adhesiooni.

TaC-l ja NbC-l on kõrgemad adhesioonitemperatuurid kui TiC-l, mis parandab adhesioonivastast omadust. TaC afiinsus töödeldavate materjalidega on vaid murdosa kuni mõni kümnendik WC-st.

7. Keemiline stabiilsusKõvametallist tööriistade kulumiskindlus on tihedalt seotud nende füüsikalise ja keemilise stabiilsusega töötemperatuuridel.

Tsementeeritud karbiidi oksüdatsioonitemperatuur on kõrgem kui kiirlõiketerasel.

TiC oksüdatsioonitemperatuur on palju kõrgem kui WC-l, seega saavutavad WC-TiC-Co sulamid kõrgetel temperatuuridel väiksema oksüdatsioonikaalu kui WC-Co sulamid; mida rohkem TiC-d, seda tugevam on oksüdatsioonikindlus.

TaC oksüdatsioonitemperatuur on samuti kõrgem kui WC-l ning TaC ja NbC sulamitel on parem vastupidavus kõrgel temperatuuril oksüdeerumisele. Suurem koobaltisisaldus muudab oksüdeerumise aga lihtsamaks.