Pulbermetallurgia teel saadud sulammaterjal, mis on valmistatud tulekindla metalli ja sideaine kõvast ühendist. Kõvametallil on mitmeid suurepäraseid omadusi, nagu kõrge kõvadus, kulumiskindlus, hea tugevus ja sitkus, kuumakindlus ja korrosioonikindlus, eriti kõrge kõvadus ja kulumiskindlus, mis jäävad praktiliselt samaks isegi temperatuuril 500 °C, säilitades kõrge kõvaduse ka temperatuuril 1000 ℃. Karbiidi kasutatakse laialdaselt tööriistamaterjalina, näiteks treimistööriistades, freespinkides, höövlites, puurides, puurimistööriistades jne, malmi, värviliste metallide, plastide, keemiliste kiudude, grafiidi, klaasi, kivi ja tavalise terase lõikamiseks ning seda saab kasutada ka raskesti töödeldavate materjalide, näiteks kuumakindla terase, roostevaba terase, kõrge mangaanisisaldusega terase, tööriistaterase jne lõikamiseks. Uute karbiidist tööriistade lõikekiirus on nüüd sadu kordi suurem kui süsinikterasel.
Tsementeeritud karbiidi pealekandmine
(1) Tööriistamaterjal
Karbiid on tööriistamaterjalide seas kõige levinum materjal, mida saab kasutada treimisriistade, freespinkide, höövlite, puuride jms valmistamiseks. Nende hulgas sobib volfram-koobaltkarbiid mustade ja värviliste metallide lühikeseks laastu töötlemiseks ning mittemetalliliste materjalide, näiteks malmi, malmivala, bakeliidi jne töötlemiseks; volfram-titaan-koobaltkarbiid sobib mustade metallide, näiteks terase pikaajaliseks töötlemiseks. Laastu töötlemine. Sarnaste sulamite hulgas sobivad suurema koobaltisisaldusega sulamid jämeda töötlemise jaoks ja väiksema koobaltisisaldusega sulamid viimistlemiseks. Üldotstarbelistel tsementeeritud karbiididel on palju pikem töötlemisaeg kui teistel tsementeeritud karbiididel raskesti töödeldavate materjalide, näiteks roostevaba terase töötlemiseks.
(2) Vormimaterjal
Kõvametallist karbiidi kasutatakse peamiselt külmtöötlemisvormide, näiteks külmtõmbamisvormide, külmstantsimisvormide, külmekstrusioonivormide ja külmpostivormide jaoks.
Karbiidist külmpressimisvormidel peab olema hea löögitugevus, purunemiskindlus, väsimustugevus, paindetugevus ja hea kulumiskindlus löögi või tugeva löögi kulumiskindlates töötingimustes. Tavaliselt kasutatakse keskmise ja kõrge koobaltisisaldusega ning keskmise ja jämedateralise sulami klasse, näiteks YG15C.
Üldiselt on kõvasulami kulumiskindluse ja sitkuse vaheline seos vastuoluline: kulumiskindluse suurenemine viib sitkuse vähenemiseni ja sitkuse suurenemine viib paratamatult kulumiskindluse vähenemiseni. Seetõttu tuleb sulami klasside valimisel täita töödeldava objekti ja töötlemistingimustega seotud konkreetseid kasutusnõudeid.
Kui valitud klass on altid varajasele pragunemisele ja kasutamisel tekkivatele kahjustustele, tuleks valida suurema sitkusega klass; kui valitud klass on altid varajasele kulumisele ja kasutamisel tekkivatele kahjustustele, tuleks valida suurema kõvaduse ja parema kulumiskindlusega klass. Järgmised klassid: YG15C, YG18C, YG20C, YL60, YG22C, YG25C. Vasakult paremale kõvadus väheneb, kulumiskindlus väheneb ja sitkus suureneb; vastupidi, on tõsi vastupidi.
(3) Mõõtevahendid ja kulumiskindlad osad
Karbiidi kasutatakse kulumiskindlate pinnakattematerjalide ja mõõtevahendite osade, lihvimismasinate täppislaagrite, tsentrita lihvimismasinate juhtplaatide ja juhtvarraste, treipinkide pealispindade ja muude kulumiskindlate osade jaoks.
Sideainemetallid on üldiselt rauarühma metallid, tavaliselt koobalt ja nikkel.
Kõvastatud karbiidi tootmisel on valitud toorainepulbri osakeste suurus 1–2 mikronit ja puhtusaste väga kõrge. Toorained jaotatakse vastavalt ettenähtud koostise suhtele ning märgjahvatuskuulveskis lisatakse alkoholi või muud keskkonda, et need täielikult segada ja peenestada. Segu sõelutakse. Seejärel segu granuleeritakse, pressitakse ja kuumutatakse sideaine metalli sulamistemperatuurile lähedase temperatuurini (1300–1500 °C). Kõvastunud faas ja sideaine metall moodustavad eutektilise sulami. Pärast jahutamist jaotuvad kõvenenud faasid sideaine metallist koosnevas võres ja on omavahel tihedalt seotud, moodustades tahke terviku. Kõvastatud karbiidi kõvadus sõltub kõvenenud faasi sisaldusest ja terasuurusest, st mida suurem on kõvenenud faasi sisaldus ja mida peenemad on terad, seda suurem on kõvadus. Kõvastatud karbiidi sitkust määrab sideaine metall. Mida suurem on sideaine metalli sisaldus, seda suurem on paindetugevus.
1923. aastal lisas Saksamaa Schlerter volframkarbiidipulbrile sideainena 10–20% koobaltit ja leiutas uue volframkarbiidi ja koobalti sulami. Kõvadus on teisel kohal ainult teemandi järel. See oli esimene valmistatud kõvasulam. Terase lõikamisel sellest sulamist valmistatud tööriistaga kulub lõikeserv kiiresti ja isegi lõikeserv praguneb. 1929. aastal lisas Ameerika Ühendriikide Schwarzkov algsele koostisele teatud koguse volframkarbiidi ja titaankarbiidi ühendkarbiide, mis parandas tööriista jõudlust terase lõikamisel. See on järjekordne saavutus kõvasulamite arendamise ajaloos.
Kõvametallil on mitmeid suurepäraseid omadusi, nagu kõrge kõvadus, kulumiskindlus, hea tugevus ja sitkus, kuumakindlus ja korrosioonikindlus, eriti kõrge kõvadus ja kulumiskindlus, mis jäävad põhimõtteliselt muutumatuks isegi temperatuuril 500 °C, säilitades kõrge kõvaduse ka temperatuuril 1000 ℃. Karbiidi kasutatakse laialdaselt tööriistamaterjalina, näiteks treimisriistades, freespinkides, höövlites, puurides, puurimisriistades jne, malmi, värviliste metallide, plastide, keemiliste kiudude, grafiidi, klaasi, kivi ja tavalise terase lõikamiseks ning seda saab kasutada ka raskesti töödeldavate materjalide, näiteks kuumakindla terase, roostevaba terase, kõrge mangaanisisaldusega terase, tööriistaterase jne lõikamiseks. Uute kõvametallist tööriistade lõikekiirus on nüüd sadu kordi suurem kui süsinikterasel.
Karbiidi saab kasutada ka kivimipuurimisriistade, kaevandusriistade, puurimisriistade, mõõtevahendite, kulumiskindlate osade, metallabrasiivide, silindrihülsside, täppislaagrite, düüside, metallvormide (näiteks traadi tõmbamise stantside, poldistantside, mutrite ja mitmesuguste kinnitusvormide) valmistamiseks. Tsementeeritud karbiidi suurepärased omadused asendasid järk-järgult eelmised terasvormid.
Hiljem ilmus ka kaetud kõvasulam. 1969. aastal töötas Rootsi edukalt välja titaankarbiidiga kaetud tööriista. Tööriista alus on volfram-titaan-koobaltkarbiid või volfram-koobaltkarbiid. Titaankarbiidi katte paksus pinnal on vaid paar mikronit, kuid võrreldes sama kaubamärgi sulamtööriistadega pikeneb kasutusiga 3 korda ja lõikekiirus suureneb 25–50%. 1970. aastatel ilmus neljas põlvkond kaetud tööriistu raskesti töödeldavate materjalide lõikamiseks.
Kuidas tsementeeritud karbiidi paagutatakse?
Tsementeeritud karbiid on metallmaterjal, mis on valmistatud ühe või mitme tulekindla metalli karbiidide ja sideainete pulbermetallurgia teel.
Mpeamised tootjariigid
Maailmas on üle 50 riigi, mis toodavad kõvasulami, kogutoodanguga 27 000–28 000 tonni. Peamised tootjad on Ameerika Ühendriigid, Venemaa, Rootsi, Hiina, Saksamaa, Jaapan, Ühendkuningriik, Prantsusmaa jne. Maailma kõvasulami turg on põhimõtteliselt küllastunud ja turukonkurents on väga tihe. Hiina kõvasulami tööstus hakkas kujunema 1950. aastate lõpus. 1960. aastatest kuni 1970. aastateni arenes Hiina kõvasulami tööstus kiiresti. 1990. aastate alguses ulatus Hiina kõvasulami kogutootmisvõimsus 6000 tonnini ja kõvasulami kogutoodang 5000 tonnini, mis on teisel kohal ainult Venemaa ja Ameerika Ühendriikide järel, olles maailmas kolmandal kohal.
WC-lõikur
①Volfram ja koobalt kõvasulam
Peamised komponendid on volframkarbiid (WC) ja sideaine koobalt (Co).
Selle klass koosneb sõnadest „YG” („kõva ja koobalt” hiina pinyini keeles) ja keskmise koobaltisisalduse protsendist.
Näiteks YG8 tähendab keskmist WCo = 8% ja ülejäänu on volframkarbiidi volfram-koobaltkarbiid.
TIC-noad
②Volfram-titaan-koobaltkarbiid
Peamised komponendid on volframkarbiid, titaankarbiid (TiC) ja koobalt.
Selle klass koosneb hiina pinyini eesliite kahest tähemärgist – „YT” (kõva, titaan) ja keskmisest titaankarbiidi sisaldusest.
Näiteks YT15 tähendab keskmist WTi = 15% ja ülejäänu on volframkarbiid ja koobalti sisaldusega volfram-titaan-koobaltkarbiid.
Volfram-titaan-tantaaltööriist
③Volfram-titaan-tantaal (nioobium) kõvasulam
Peamised komponendid on volframkarbiid, titaankarbiid, tantaalkarbiid (või nioobiumkarbiid) ja koobalt. Seda tüüpi tsementeeritud karbiidi nimetatakse ka üldiseks tsementeeritud karbiidiks või universaalseks tsementeeritud karbiidiks.
Selle aste koosneb hiina keele foneetilisest eesliitest „YW” (sõnade „hard” ja „wan” foneetiline eesliide) ja järjekorranumbrist, näiteks YW1.
Toimivusomadused
Karbiidist keevitatud lisad
Kõrge kõvadus (86～93HRA, mis vastab 69～81HRC-le);
Hea termiline kõvadus (kuni 900–1000 ℃, hoida 60 HRC);
Hea kulumiskindlus.
Karbiidlõikeriistad on 4–7 korda kiiremad kui kiirlõiketerasest lõikeriistad ja tööriista eluiga on 5–80 korda pikem. Vormide ja mõõtevahendite valmistamisel on kasutusiga 20–150 korda pikem kui legeerterasest lõikeriistadel. Need suudavad lõigata umbes 50 HRC kõvadusastmega materjale.
Kuid kõvasulam on habras ja seda ei saa töödelda ning keeruka kujuga terviklike tööriistade valmistamine on keeruline. Seetõttu valmistatakse sageli erineva kujuga terasid, mis kinnitatakse tööriista või vormi korpusele keevitamise, liimimise, mehaanilise kinnituse jms abil.
Erikujuline latt
Paagutamine
Tsementeeritud karbiidist paagutusvormimine seisneb pulbri pressimises toorikuks ja seejärel paagutusahju sisenemises, et kuumutada teatud temperatuurini (paagutustemperatuur), hoida seda teatud aja jooksul (hoidmisaeg) ja seejärel jahutada, et saada vajalike omadustega tsementeeritud karbiidimaterjal.
Tsementeeritud karbiidi paagutamise protsessi saab jagada neljaks põhietapiks:
1: Moodustava aine eemaldamise ja eelpaagutamise etapis muutub paagutatud keha järgmiselt:
Vormimisaine eemaldamine koos paagutamise algstaadiumis temperatuuri tõusuga laguneb või aurustub järk-järgult ning paagutatud keha eraldub. Tüüp, kogus ja paagutamisprotsess on erinevad.
Pulbri pinnal olevad oksiidid redutseeruvad. Paagutamistemperatuuril saab vesinik redutseerida koobalti ja volframi oksiide. Kui moodustav aine vaakumis eemaldatakse ja paagutatakse, ei ole süsiniku-hapniku reaktsioon tugev. Pulbriosakeste vaheline kontaktpinge kaob järk-järgult, siduv metallipulber hakkab taastuma ja rekristalliseeruma, algab pinna difusioon ja brikettimistugevus paraneb.
2: Tahkefaasilise paagutamise etapp (800 ℃ – eutektiline temperatuur)
Vedela faasi ilmumisele eelneval temperatuuril intensiivistuvad lisaks eelmise etapi protsessi jätkumisele ka tahkefaasi reaktsioon ja difusioon, paraneb plastvoolavus ning paagutatud keha kahaneb märkimisväärselt.
3: Vedelfaasi paagutamisetapp (eutektiline temperatuur – paagutamise temperatuur)
Kui paagutatud kehasse ilmub vedel faas, lõpeb kokkutõmbumine kiiresti, millele järgneb kristallograafiline muundumine, et moodustada sulami põhistruktuur ja struktuur.
4: Jahutusetapp (paagutamistemperatuur – toatemperatuur)
Selles etapis muutuvad sulami struktuur ja faasikoostis erinevate jahutustingimuste korral mõnevõrra. Seda omadust saab kasutada kõvasulami kuumutamiseks, et parandada selle füüsikalisi ja mehaanilisi omadusi.
Postituse aeg: 11. aprill 2022
