Miltelinės metalurgijos būdu gautas lydinys, sudarytas iš kieto ugniai atsparaus metalo ir rišiklio. Cementuotas karbidas pasižymi puikiomis savybėmis, tokiomis kaip didelis kietumas, atsparumas dilimui, geras stiprumas ir tvirtumas, atsparumas karščiui ir korozijai, ypač didelis kietumas ir atsparumas dilimui, kurie iš esmės nepakinta net 500 °C temperatūroje, tačiau išlieka dideli ir esant 1000 ℃ temperatūrai. Karbidas plačiai naudojamas kaip įrankių medžiaga, pavyzdžiui, tekinimo įrankiai, frezavimo staklės, obliavimo staklės, grąžtai, gręžimo įrankiai ir kt., ketaus, spalvotųjų metalų, plastikų, cheminių pluoštų, grafito, stiklo, akmens ir paprasto plieno pjovimui, taip pat gali būti naudojamas sunkiai apdirbamoms medžiagoms, tokioms kaip karščiui atsparus plienas, nerūdijantis plienas, didelio mangano kiekio plienas, įrankinis plienas ir kt., pjauti. Naujų karbido įrankių pjovimo greitis dabar šimtus kartų didesnis nei anglinio plieno.
Cementuoto karbido panaudojimas
(1) Įrankio medžiaga
Karbidas yra didžiausia įrankių medžiaga, iš kurios galima gaminti tekinimo įrankius, frezavimo stakles, obliavimo stakles, grąžtus ir kt. Iš jų volframo-kobalto karbidas tinka juodųjų ir spalvotųjų metalų trumpam drožlių apdirbimui ir nemetalinių medžiagų, tokių kaip ketus, lietinis žalvaris, bakelitas ir kt., apdirbimui; volframo-titano-kobalto karbidas tinka ilgalaikiam juodųjų metalų, tokių kaip plienas, apdirbimui. Drožlių apdirbimas. Iš panašių lydinių tie, kuriuose yra daugiau kobalto, tinka grubiam apdirbimui, o tie, kuriuose yra mažiau kobalto, tinka apdailai. Bendrosios paskirties cementuoti karbidai turi daug ilgesnį apdirbimo laiką nei kiti cementuoti karbidai, skirti sunkiai apdirbamoms medžiagoms, tokioms kaip nerūdijantis plienas.
(2) Liejimo medžiaga
Cementuotas karbidas daugiausia naudojamas šaltojo apdirbimo štampams, tokiems kaip šaltojo tempimo štampai, šaltojo perforavimo štampai, šaltojo ekstruzijos štampai ir šaltojo stulpo štampai.
Karbido šaltojo štampavimo štampai turi pasižymėti geru smūginiu atsparumu, atsparumu lūžiams, stiprumu nuovargiui, stiprumu lenkimui ir geru atsparumu dilimui esant smūginėms ar stiprioms smūgio sąlygoms. Paprastai naudojami vidutinio ir didelio kobalto kiekio bei vidutinio ir šiurkščiagrūdžio lydinių tipai, tokie kaip YG15C.
Apskritai, karbido atsparumo dilimui ir kietumo santykis yra prieštaringas: padidėjęs atsparumas dilimui sumažins kietumą, o padidėjęs kietumas neišvengiamai sumažins atsparumą dilimui. Todėl renkantis lydinio rūšis, būtina atsižvelgti į konkrečius naudojimo reikalavimus, atsižvelgiant į apdirbimo objektą ir apdirbimo sąlygas.
Jei pasirinkta rūšis yra linkusi anksti įtrūkti ir pažeisti naudojimo metu, reikėtų rinktis rūšį, pasižyminčią didesniu tvirtumu; jei pasirinkta rūšis yra linkusi anksti dilti ir pažeisti naudojimo metu, reikėtų rinktis rūšį, pasižyminčią didesniu kietumu ir geresniu atsparumu dilimui. Šios rūšys: YG15C, YG18C, YG20C, YL60, YG22C, YG25C. Iš kairės į dešinę kietumas mažėja, atsparumas dilimui mažėja, o tvirtumas didėja; priešingai, yra priešingai.
(3) Matavimo įrankiai ir dilimui atsparios dalys
Karbidas naudojamas dilimui atspariems paviršiaus įdėklams ir matavimo įrankių dalims, šlifuoklių tiksliems guoliams, becentrinių šlifuoklių kreipiančiosioms plokštėms ir kreipiamiesiems strypams, tekinimo staklių viršūnėms ir kitoms dilimui atsparioms dalims.
Rišikliai paprastai yra geležies grupės metalai, dažniausiai kobaltas ir nikelis.
Gaminant cementuotą karbidą, pasirinktos žaliavos miltelių dalelių dydis yra nuo 1 iki 2 mikronų, o grynumas – labai didelis. Žaliavos sumaišomos pagal nustatytą sudėties santykį, o šlapiame rutuliniame malūne į šlapią malūną įpilama alkoholio ar kitos terpės, kad jos būtų visiškai sumaišytos ir susmulkintos. Mišinys sijojamas. Tada mišinys granuliuojamas, presuojamas ir kaitinamas iki temperatūros, artimos rišiklio metalo lydymosi temperatūrai (1300–1500 °C). Sukietėjusi fazė ir rišiklis sudarys eutektinį lydinį. Atvėsusios sukietėjusios fazės pasiskirsto rišiklio metalo tinklelyje ir yra glaudžiai sujungtos viena su kita, sudarydamos vientisą visumą. Cementuoto karbido kietumas priklauso nuo sukietėjusios fazės kiekio ir grūdelių dydžio, t. y. kuo didesnis sukietėjusios fazės kiekis ir kuo smulkesni grūdeliai, tuo didesnis kietumas. Cementuoto karbido tvirtumą lemia rišiklis. Kuo didesnis rišiklio metalo kiekis, tuo didesnis lenkimo stipris.
1923 m. vokietis Schlerteris į volframo karbido miltelius kaip rišiklį pridėjo 10–20 % kobalto ir išrado naują volframo karbido ir kobalto lydinį. Kietumas nusileidžia tik deimantui. Tai buvo pirmasis pagamintas cementuotas karbidas. Pjaunant plieną iš šio lydinio pagamintu įrankiu, pjovimo briauna greitai susidėvi, netgi įtrūksta. 1929 m. Jungtinėse Valstijose Schwarzkovas į pradinę sudėtį pridėjo tam tikrą kiekį volframo karbido ir titano karbido junginių karbidų, o tai pagerino įrankio našumą pjaunant plieną. Tai dar vienas pasiekimas cementuoto karbido kūrimo istorijoje.
Cementuotas karbidas pasižymi daugybe puikių savybių, tokių kaip didelis kietumas, atsparumas dilimui, geras stiprumas ir tvirtumas, atsparumas karščiui ir atsparumas korozijai, ypač didelis kietumas ir atsparumas dilimui, kurie iš esmės nepakinta net 500 °C temperatūroje, o esant 1000 ℃ temperatūrai išlieka dideli. Karbidas plačiai naudojamas kaip įrankių medžiaga, pavyzdžiui, tekinimo įrankiai, frezavimo staklės, obliavimo staklės, grąžtai, gręžimo įrankiai ir kt., ketaus, spalvotųjų metalų, plastikų, cheminių pluoštų, grafito, stiklo, akmens ir paprasto plieno pjovimui, taip pat gali būti naudojamas sunkiai apdirbamoms medžiagoms, tokioms kaip karščiui atsparus plienas, nerūdijantis plienas, didelio mangano kiekio plienas, įrankinis plienas ir kt., pjauti. Naujų karbido įrankių pjovimo greitis dabar šimtus kartų didesnis nei anglinio plieno.
Karbidas taip pat gali būti naudojamas uolienų gręžimo įrankiams, kasybos įrankiams, gręžimo įrankiams, matavimo įrankiams, atsparioms dilimui detalėms, metaliniams abrazyvams, cilindrų įdėklams, tiksliems guoliams, purkštukams, metalinėms formoms (pvz., vielos tempimo formoms, varžtų formoms, veržlių formoms ir įvairioms tvirtinimo detalių formoms) gaminti. Dėl puikių cementuoto karbido savybių jis palaipsniui pakeitė ankstesnes plieno formas.
Vėliau atsirado ir dengtas cementuotas karbidas. 1969 m. Švedija sėkmingai sukūrė titano karbidu dengtą įrankį. Įrankio pagrindas yra volframo-titano-kobalto karbidas arba volframo-kobalto karbidas. Titano karbido dangos storis paviršiuje yra tik keli mikronai, tačiau, palyginti su tos pačios markės lydinių įrankiais, tarnavimo laikas pailgėja 3 kartus, o pjovimo greitis padidėja 25–50 %. Aštuntajame dešimtmetyje pasirodė ketvirtos kartos dengti įrankiai, skirti pjauti sunkiai apdirbamas medžiagas.
Kaip sukepinamas cementuotas karbidas?
Cementuotas karbidas yra metalinė medžiaga, pagaminta miltelių metalurgijos būdu iš vieno ar kelių ugniai atsparių metalų karbidų ir rišiklių.
Mpagrindinės gamintojos šalys
Pasaulyje yra daugiau nei 50 šalių, gaminančių cementinį karbidą, o bendra produkcija siekia 27 000–28 000 t. Pagrindiniai gamintojai yra Jungtinės Valstijos, Rusija, Švedija, Kinija, Vokietija, Japonija, Jungtinė Karalystė, Prancūzija ir kt. Pasaulinė cementinio karbido rinka iš esmės yra persotinta, o konkurencija rinkoje yra labai didelė. Kinijos cementinio karbido pramonė pradėjo formuotis šeštojo dešimtmečio pabaigoje. Nuo septintojo iki aštuntojo dešimtmečio Kinijos cementinio karbido pramonė sparčiai vystėsi. Dešimtojo dešimtmečio pradžioje bendras Kinijos cementinio karbido gamybos pajėgumas siekė 6000 t, o bendra cementinio karbido produkcija – 5000 t, antra pagal produkciją po Rusijos ir Jungtinių Valstijų, ir trečia pasaulyje.
WC pjaustytuvas
① Volframo ir kobalto cementuotas karbidas
Pagrindiniai komponentai yra volframo karbidas (WC) ir rišiklis kobaltas (Co).
Jo rūšį sudaro „YG“ („kietumas ir kobaltas“ kinų pinjino kalba) ir vidutinio kobalto kiekio procentinė dalis.
Pavyzdžiui, YG8 reiškia vidutinį WCo = 8 %, o likusi dalis yra volframo karbido volframo-kobalto karbidas.
TIC peiliai
②Volframo-titano-kobalto karbidas
Pagrindiniai komponentai yra volframo karbidas, titano karbidas (TiC) ir kobaltas.
Jo rūšį sudaro „YT“ („kietas, titanas“ – du simboliai kinų pinjino prefikse) ir vidutinis titano karbido kiekis.
Pavyzdžiui, YT15 reiškia vidutinį WTi = 15 %, o likusi dalis yra volframo karbidas ir volframo-titano-kobalto karbidas su kobalto kiekiu.
Volframo titano tantalo įrankis
③Volframo-titano-tantalo (niobio) cementuotas karbidas
Pagrindiniai komponentai yra volframo karbidas, titano karbidas, tantalo karbidas (arba niobio karbidas) ir kobaltas. Šis cementuoto karbido tipas dar vadinamas bendruoju cementuotu karbidu arba universaliu cementuotu karbidu.
Jo lygis sudarytas iš „YW“ (kinų kalbos fonetinio priešdėlio, vartojamo žodžiams „hard“ ir „wan“ sakyti) ir sekos numerio, pvz., YW1.
Veikimo charakteristikos
Karbido suvirinti įdėklai
Didelis kietumas (86–93 HRA, atitinka 69–81 HRC);
Geras terminis kietumas (iki 900–1000 ℃, palaikykite 60 HRC);
Geras atsparumas dilimui.
Karbido pjovimo įrankiai yra 4–7 kartus greitesni nei greitapjovio plieno, o jų tarnavimo laikas yra 5–80 kartų ilgesnis. Gaminant liejimo formas ir matavimo įrankius, jų tarnavimo laikas yra 20–150 kartų ilgesnis nei legiruotojo įrankinio plieno. Jais galima pjauti apie 50 HRC kietumo medžiagas.
Tačiau cementuotas karbidas yra trapus ir negali būti apdirbamas, be to, sunku pagaminti sudėtingų formų vientisus įrankius. Todėl dažnai gaminami įvairių formų ašmenys, kurie tvirtinami prie įrankio korpuso arba liejimo formos korpuso suvirinant, sujungiant, mechaniškai prispaudžiant ir kt.
Specialios formos strypas
Sukepinimas
Cementuoto karbido sukepinimo liejimas yra miltelių presavimas į ruošinį, o tada įvedimas į sukepinimo krosnį, kad būtų įkaitinta iki tam tikros temperatūros (sukepinimo temperatūra), palaikyta tam tikrą laiką (laikymo laikas), o tada atvėsinta, kad būtų gauta cementuoto karbido medžiaga su reikiamomis savybėmis.
Karbido sukepinimo procesą galima suskirstyti į keturis pagrindinius etapus:
1: Formavimo medžiagos pašalinimo ir išankstinio sukepinimo etape sukepintas kūnas keičiasi taip:
Pašalinus formavimo medžiagą, pradiniame sukepinimo etape kylant temperatūrai, ji palaipsniui skyla arba išgaruoja, o sukepintas kūnas pašalinamas. Skiriasi jos tipas, kiekis ir sukepinimo procesas.
Miltelių paviršiuje esantys oksidai redukuojami. Sukepinimo temperatūroje vandenilis gali redukuoti kobalto ir volframo oksidus. Jei formavimo agentas pašalinamas vakuume ir sukepamas, anglies ir deguonies reakcija nėra stipri. Kontaktinis įtempis tarp miltelių dalelių palaipsniui išnyksta, rišantys metalo milteliai pradeda atsigauti ir rekristalizuotis, prasideda paviršiaus difuzija ir pagerėja briketavimo stiprumas.
2: Kietosios fazės sukepinimo etapas (800 ℃ – eutektinė temperatūra)
Esant temperatūrai prieš skystosios fazės atsiradimą, be ankstesnio etapo proceso tęsimo, suintensyvėja kietosios fazės reakcija ir difuzija, pagerėja plastinis tekėjimas, o sukepintas kūnas žymiai susitraukia.
3: Skystosios fazės sukepinimo etapas (eutektinė temperatūra – sukepinimo temperatūra)
Kai skystoji fazė atsiranda sukepintame kūne, susitraukimas greitai užbaigiamas, po to vyksta kristalografinė transformacija, kad susidarytų pagrindinė lydinio struktūra ir sandara.
4: Aušinimo etapas (sukepinimo temperatūra – kambario temperatūra)
Šiame etape lydinio struktūra ir fazinė sudėtis keičiasi esant skirtingoms aušinimo sąlygoms. Ši savybė gali būti panaudota kietojo cemento kaitinimui, siekiant pagerinti jo fizikines ir mechanines savybes.
Įrašo laikas: 2022 m. balandžio 11 d.
