دانش اولیه مواد ابزار کاربید

کاربید پرکاربردترین کلاس از مواد ابزار ماشینکاری با سرعت بالا (HSM) است که توسط فرآیندهای متالورژی پودر تولید می‌شود و از ذرات کاربید سخت (معمولاً کاربید تنگستن WC) و ترکیب باند فلزی نرم‌تر تشکیل شده است. در حال حاضر صدها کاربید سیمانی مبتنی بر WC با ترکیبات مختلف وجود دارد که اکثر آنها از کبالت (Co) به عنوان چسباننده استفاده می کنند، نیکل (Ni) و کروم (Cr) نیز معمولاً از عناصر چسبنده استفاده می شوند و موارد دیگر را نیز می توان اضافه کرد. . برخی از عناصر آلیاژی چرا گریدهای کاربید زیادی وجود دارد؟ سازندگان ابزار چگونه مواد ابزار مناسب را برای یک عملیات برش خاص انتخاب می کنند؟ برای پاسخ به این سؤالات، اجازه دهید ابتدا به خواص مختلفی که کاربید سیمانی را به یک ماده ابزار ایده آل تبدیل می کند نگاهی بیندازیم.

سختی و چقرمگی

کاربید سیمانی WC-Co دارای مزایای منحصر به فردی در سختی و چقرمگی است. کاربید تنگستن (WC) ذاتاً بسیار سخت است (بیشتر از کوراندوم یا آلومینا) و سختی آن به ندرت با افزایش دمای عملیاتی کاهش می یابد. با این حال، فاقد چقرمگی کافی است که یک ویژگی ضروری برای ابزارهای برش است. به منظور استفاده از سختی بالای کاربید تنگستن و بهبود چقرمگی آن، مردم از اتصالات فلزی برای چسباندن کاربید تنگستن به یکدیگر استفاده می کنند، به طوری که این ماده دارای سختی بسیار بیشتر از فولاد پرسرعت است و در عین حال قادر به مقاومت در برابر اکثر برش ها است. عملیات نیروی برش علاوه بر این، می تواند دمای بالای برش ناشی از ماشینکاری با سرعت بالا را تحمل کند.

امروزه تقریباً تمام چاقوها و درج‌های WC-Co روکش می‌شوند، بنابراین نقش مواد پایه کمتر مهم به نظر می‌رسد. اما در واقع، این مدول الاستیک بالای مواد WC-Co (معیار سفتی است که تقریباً سه برابر فولاد پرسرعت در دمای اتاق است) که بستر غیرقابل تغییر شکل را برای پوشش فراهم می‌کند. ماتریس WC-Co نیز چقرمگی مورد نیاز را فراهم می کند. این ویژگی‌ها ویژگی‌های اساسی مواد WC-Co هستند، اما ویژگی‌های مواد را می‌توان با تنظیم ترکیب مواد و ریزساختار هنگام تولید پودرهای کاربید سیمانی نیز تنظیم کرد. بنابراین، مناسب بودن عملکرد ابزار برای یک ماشین کاری خاص تا حد زیادی به فرآیند اولیه آسیاب بستگی دارد.

فرآیند آسیاب

پودر کاربید تنگستن از کربوره کردن پودر تنگستن (W) بدست می‌آید. ویژگی های پودر کاربید تنگستن (به ویژه اندازه ذرات آن) عمدتاً به اندازه ذرات پودر تنگستن ماده خام و دما و زمان کربوریزاسیون بستگی دارد. کنترل شیمیایی نیز حیاتی است و محتوای کربن باید ثابت نگه داشته شود (نزدیک به مقدار استوکیومتری 6.13 درصد وزنی). مقدار کمی وانادیم و/یا کروم ممکن است قبل از عملیات کربوریزه کردن به منظور کنترل اندازه ذرات پودر از طریق فرآیندهای بعدی اضافه شود. شرایط مختلف فرآیند پایین دست و کاربردهای مختلف پردازش نهایی به ترکیب خاصی از اندازه ذرات کاربید تنگستن، محتوای کربن، محتوای وانادیوم و محتوای کروم نیاز دارد که از طریق آن می توان انواع پودرهای مختلف کاربید تنگستن را تولید کرد. به عنوان مثال، ATI Alldyne، تولید کننده پودر کاربید تنگستن، 23 گرید استاندارد پودر کاربید تنگستن را تولید می کند و انواع پودر کاربید تنگستن که مطابق با نیاز کاربر سفارشی شده اند، می توانند بیش از 5 برابر گریدهای استاندارد پودر کاربید تنگستن باشند.

هنگام مخلوط کردن و آسیاب کردن پودر کاربید تنگستن و پیوند فلزی برای تولید درجه خاصی از پودر کاربید سیمانی، می توان از ترکیبات مختلفی استفاده کرد. بیشترین مقدار کبالت مورد استفاده 3٪ - 25٪ (نسبت وزن) است و در صورت نیاز به افزایش مقاومت در برابر خوردگی ابزار، لازم است نیکل و کروم اضافه شود. علاوه بر این، پیوند فلزی را می توان با افزودن سایر اجزای آلیاژی بهبود بخشید. به عنوان مثال، افزودن روتنیوم به کاربید سیمانی WC-Co می تواند به طور قابل توجهی چقرمگی آن را بدون کاهش سختی آن بهبود بخشد. افزایش محتوای بایندر همچنین می تواند چقرمگی کاربید سیمانی را بهبود بخشد، اما سختی آن را کاهش می دهد.

کاهش اندازه ذرات کاربید تنگستن می تواند سختی مواد را افزایش دهد، اما اندازه ذرات کاربید تنگستن باید در طول فرآیند پخت ثابت بماند. در طول پخت، ذرات کاربید تنگستن ترکیب شده و از طریق فرآیند انحلال و رسوب مجدد رشد می کنند. در فرآیند پخت واقعی، به منظور تشکیل یک ماده کاملاً متراکم، پیوند فلزی به مایع تبدیل می شود (به نام تف جوشی فاز مایع). سرعت رشد ذرات کاربید تنگستن را می توان با افزودن سایر کاربیدهای فلزات واسطه، از جمله کاربید وانادیم (VC)، کاربید کروم (Cr3C2)، کاربید تیتانیوم (TiC)، کاربید تانتالم (TaC) و کاربید نیوبیم (NbC) کنترل کرد. این کاربیدهای فلزی معمولاً زمانی اضافه می شوند که پودر کاربید تنگستن با یک پیوند فلزی مخلوط و آسیاب شود، اگرچه کاربید وانادیم و کاربید کروم نیز می توانند هنگام کربوره شدن پودر کاربید تنگستن تشکیل شوند.

پودر کاربید تنگستن را نیز می توان با استفاده از مواد کاربید سیمانی زباله بازیافتی تولید کرد. بازیافت و استفاده مجدد از ضایعات کاربید سابقه طولانی در صنعت کاربید سیمانی دارد و بخش مهمی از کل زنجیره اقتصادی این صنعت است که به کاهش هزینه های مواد، صرفه جویی در منابع طبیعی و جلوگیری از اتلاف مواد کمک می کند. دفع مضر کاربید سیمانی ضایعات عموماً می‌تواند توسط فرآیند APT (پاراتونگستات آمونیوم)، فرآیند بازیافت روی یا با خرد کردن مجدد مورد استفاده قرار گیرد. این پودرهای کاربید تنگستن "بازیافت شده" عموماً چگالی بهتر و قابل پیش بینی دارند زیرا سطح کمتری نسبت به پودرهای کاربید تنگستن دارند که مستقیماً از طریق فرآیند کربورسازی تنگستن ساخته می شوند.

شرایط پردازش مخلوط پودر کاربید تنگستن و پیوند فلزی نیز پارامترهای فرآیند بسیار مهم هستند. دو روش پرکاربرد آسیاب، آسیاب گلوله ای و میکروفرز می باشد. هر دو فرآیند اختلاط یکنواخت پودرهای آسیاب شده و اندازه ذرات را کاهش می دهند. برای اینکه قطعه کار پرس شده بعدی دارای استحکام کافی باشد، شکل قطعه کار را حفظ کند و اپراتور یا دستکاری کننده بتواند قطعه کار را برای عملیات بردارد، معمولاً لازم است در حین سنگ زنی یک چسب آلی اضافه شود. ترکیب شیمیایی این پیوند می تواند بر چگالی و استحکام قطعه کار پرس شده تأثیر بگذارد. برای تسهیل حمل و نقل، توصیه می شود که چسباننده با استحکام بالا اضافه شود، اما این باعث تراکم تراکم کمتر می شود و ممکن است توده هایی ایجاد کند که می تواند باعث نقص در محصول نهایی شود.

پس از آسیاب، پودر معمولاً با اسپری خشک می شود تا آگلومراهایی با جریان آزاد تولید شود که توسط چسب های آلی در کنار هم نگه داشته می شوند. با تنظیم ترکیب بایندر آلی، جریان پذیری و چگالی بار این آگلومراها را می توان به دلخواه تنظیم کرد. با غربال کردن ذرات درشت یا ریزتر، توزیع اندازه ذرات آگلومرا را می توان برای اطمینان از جریان خوب هنگام بارگیری در حفره قالب تنظیم کرد.

تولید قطعه کار

قطعه کار کاربید را می توان با روش های مختلف فرآیندی تشکیل داد. بسته به اندازه قطعه کار، سطح پیچیدگی شکل، و دسته تولید، بیشتر درج های برش با استفاده از قالب های سخت فشار بالا و پایین قالب گیری می شوند. برای حفظ ثبات وزن و اندازه قطعه کار در طول هر پرس، باید اطمینان حاصل شود که مقدار پودر (جرم و حجم) جریان در حفره دقیقاً یکسان است. سیالیت پودر عمدتاً توسط توزیع اندازه آگلومراها و خواص بایندر آلی کنترل می شود. قطعات کار قالب گیری شده (یا "بلنک ها") با اعمال فشار قالب گیری 10-80 ksi (کیلو پوند بر فوت مربع) به پودر بارگذاری شده در حفره قالب تشکیل می شوند.

حتی تحت فشار قالب‌گیری بسیار بالا، ذرات سخت کاربید تنگستن تغییر شکل نمی‌دهند یا می‌شکنند، اما چسب آلی در شکاف‌های بین ذرات کاربید تنگستن فشرده می‌شود و در نتیجه موقعیت ذرات را ثابت می‌کند. هرچه فشار بیشتر باشد، پیوند ذرات کاربید تنگستن محکم تر و چگالی تراکم قطعه کار بیشتر می شود. خواص قالب گیری گریدهای پودر کاربید سیمانی بسته به محتوای چسب فلزی، اندازه و شکل ذرات کاربید تنگستن، درجه تجمع و ترکیب و افزودن بایندر آلی ممکن است متفاوت باشد. به منظور ارائه اطلاعات کمی در مورد خواص تراکم گریدهای پودر کاربید سیمانی، معمولاً رابطه بین چگالی قالب گیری و فشار قالب گیری توسط سازنده پودر طراحی و ساخته می شود. این اطلاعات تضمین می کند که پودر عرضه شده با فرآیند قالب گیری سازنده ابزار سازگار است.

قطعه کار کاربید با اندازه بزرگ یا قطعه کار کاربید با نسبت ابعاد بالا (مانند ساقه‌های آسیاب‌های انتهایی و مته‌ها) معمولاً از گریدهای فشرده شده یکنواخت پودر کاربید در یک کیسه انعطاف‌پذیر ساخته می‌شوند. اگرچه چرخه تولید روش پرس متعادل طولانی‌تر از روش قالب‌گیری است، اما هزینه ساخت ابزار کمتر است، بنابراین این روش برای تولید دسته‌ای کوچک مناسب‌تر است.

این روش به این صورت است که پودر را داخل کیسه قرار داده و دهانه کیسه را ببندید و سپس کیسه پر از پودر را در یک محفظه قرار دهید و از طریق یک دستگاه هیدرولیک فشار 30-60ksi وارد کنید تا فشار دهید. قطعات کار پرس شده اغلب قبل از زینترینگ در هندسه های خاصی ماشین کاری می شوند. اندازه گونی بزرگ‌تر می‌شود تا انقباض قطعه کار در حین فشرده‌سازی را داشته باشد و حاشیه کافی برای عملیات سنگ‌زنی فراهم شود. از آنجایی که قطعه کار پس از فشار دادن نیاز به پردازش دارد، الزامات قوام شارژ به اندازه روش قالب گیری سخت نیست، اما همچنان مطلوب است که اطمینان حاصل شود که هر بار همان مقدار پودر در کیسه بارگیری می شود. اگر چگالی شارژ پودر خیلی کم باشد، ممکن است به پودر ناکافی در کیسه منجر شود و در نتیجه قطعه کار خیلی کوچک شده و باید ضایع شود. اگر چگالی بارگیری پودر خیلی زیاد باشد و پودر بارگیری شده در کیسه بیش از حد باشد، قطعه کار باید پردازش شود تا پس از فشرده شدن پودر بیشتری حذف شود. اگرچه پودر اضافی حذف شده و قطعات کار خرد شده را می توان بازیافت کرد، انجام این کار باعث کاهش بهره وری می شود.

قطعات کار کاربید را می توان با استفاده از قالب های اکستروژن یا قالب های تزریق نیز تشکیل داد. فرآیند قالب گیری اکستروژن برای تولید انبوه قطعات کار متقارن محوری مناسب تر است، در حالی که فرآیند قالب گیری تزریقی معمولاً برای تولید انبوه قطعات کار با شکل پیچیده استفاده می شود. در هر دو فرآیند قالب‌گیری، گریدهای پودر کاربید سیمانی در یک بایندر آلی معلق می‌شوند که قوام خمیردندان مانندی را به مخلوط کاربید سیمانی می‌دهد. سپس این ترکیب یا از طریق یک سوراخ اکسترود می شود یا به یک حفره تزریق می شود تا تشکیل شود. ویژگی های عیار پودر کاربید سیمانی، نسبت بهینه پودر به چسب در مخلوط را تعیین می کند و تأثیر مهمی بر جریان پذیری مخلوط از طریق سوراخ اکستروژن یا تزریق به داخل حفره دارد.

پس از اینکه قطعه کار با قالب گیری، پرس ایزواستاتیک، اکستروژن یا قالب گیری تزریقی تشکیل شد، باید قبل از مرحله پخت نهایی، بایندر آلی از قطعه کار خارج شود. تف جوشی تخلخل را از قطعه کار حذف می کند و آن را کاملاً (یا تا حد زیادی) متراکم می کند. در حین تف جوشی، پیوند فلزی در قطعه کار با پرس تبدیل به مایع می شود، اما قطعه کار تحت اثر ترکیبی نیروهای مویرگی و پیوند ذرات، شکل خود را حفظ می کند.

پس از پخت، هندسه قطعه کار ثابت می ماند، اما ابعاد کاهش می یابد. برای به دست آوردن اندازه قطعه کار مورد نیاز پس از تف جوشی، هنگام طراحی ابزار باید میزان انقباض در نظر گرفته شود. عیار پودر کاربید مورد استفاده برای ساخت هر ابزار باید طوری طراحی شود که در هنگام فشرده شدن تحت فشار مناسب انقباض صحیحی داشته باشد.

تقریباً در همه موارد، عملیات پس از پخت قطعه کار زینتر شده مورد نیاز است. اساسی ترین درمان ابزارهای برش، تیز کردن لبه برش است. بسیاری از ابزارها پس از پخت نیاز به آسیاب هندسه و ابعاد خود دارند. برخی از ابزارها نیاز به سنگ زنی بالا و پایین دارند. برخی دیگر به آسیاب محیطی (با یا بدون تیز کردن لبه برش) نیاز دارند. تمام تراشه های کاربید حاصل از آسیاب قابل بازیافت هستند.

پوشش قطعه کار

در بسیاری از موارد، قطعه کار تمام شده نیاز به پوشش دارد. این پوشش روان‌کاری و سختی را افزایش می‌دهد و همچنین مانعی برای انتشار به زیرلایه می‌کند و از اکسید شدن در هنگام قرار گرفتن در معرض دماهای بالا جلوگیری می‌کند. بستر کاربید سیمانی برای عملکرد پوشش بسیار مهم است. علاوه بر تنظیم خواص اصلی پودر ماتریس، خواص سطحی ماتریس را نیز می توان با انتخاب شیمیایی و تغییر روش تف جوشی تنظیم کرد. از طریق مهاجرت کبالت، می توان کبالت بیشتری را در بیرونی ترین لایه سطح تیغه در ضخامت 20-30 میکرومتر نسبت به بقیه قطعه کار غنی کرد و در نتیجه به سطح زیرلایه استحکام و چقرمگی بهتری داد و آن را بیشتر کرد. مقاوم در برابر تغییر شکل

سازنده ابزار ممکن است بر اساس فرآیند تولید خود (مانند روش موم زدایی، سرعت گرمایش، زمان پخت، دما و ولتاژ کربوهیداسیون)، الزامات خاصی برای درجه پودر کاربید سیمانی مورد استفاده داشته باشد. برخی از سازندگان ابزار ممکن است قطعه کار را در یک کوره خلاء زینت کنند، در حالی که برخی دیگر ممکن است از کوره زینترینگ پرس ایزواستاتیک داغ (HIP) استفاده کنند (که قطعه کار را در نزدیکی پایان چرخه فرآیند تحت فشار قرار می دهد تا هر گونه باقیمانده منافذ را از بین ببرد). قطعات کار پخته شده در یک کوره خلاء نیز ممکن است نیاز به فشار ایزواستاتیک گرم از طریق یک فرآیند اضافی برای افزایش چگالی قطعه کار داشته باشند. برخی از سازندگان ابزار ممکن است از دمای پخت خلاء بالاتر برای افزایش چگالی تف جوشی مخلوط‌هایی با محتوای کبالت کمتر استفاده کنند، اما این رویکرد ممکن است ریزساختار آنها را درشت کند. به منظور حفظ اندازه دانه ریز، پودرهایی با اندازه ذرات کوچکتر از کاربید تنگستن را می توان انتخاب کرد. به منظور تطابق با تجهیزات تولید خاص، شرایط موم زدایی و ولتاژ کربوریزاسیون نیز الزامات متفاوتی برای محتوای کربن در پودر کاربید سیمانی دارد.

طبقه بندی درجه

تغییرات ترکیبی انواع مختلف پودر کاربید تنگستن، ترکیب مخلوط و محتوای چسب فلزی، نوع و مقدار بازدارنده رشد دانه و غیره، انواع گریدهای کاربید سیمانی را تشکیل می‌دهند. این پارامترها ریزساختار کاربید سیمانی و خواص آن را تعیین خواهند کرد. برخی از ترکیبات خاص از خواص اولویت برای برخی از کاربردهای پردازش خاص شده است، و طبقه بندی درجات مختلف کاربید سیمانی را معنادار می کند.

دو سیستم طبقه‌بندی کاربید که معمولاً برای کاربردهای ماشین‌کاری استفاده می‌شوند، سیستم تعیین C و سیستم تعیین ISO هستند. اگرچه هیچ یک از سیستم ها به طور کامل خواص موادی را که بر انتخاب گریدهای کاربید سیمانی تأثیر می گذارد منعکس نمی کنند، آنها نقطه شروعی برای بحث هستند. برای هر طبقه بندی، بسیاری از تولید کنندگان نمرات خاص خود را دارند که در نتیجه انواع مختلفی از گریدهای کاربید ایجاد می شود.

گریدهای کاربید را می توان بر اساس ترکیب نیز طبقه بندی کرد. گریدهای کاربید تنگستن (WC) را می توان به سه نوع اصلی تقسیم کرد: ساده، میکرو کریستالی و آلیاژی. گریدهای سیمپلکس عمدتاً از کاربید تنگستن و چسباننده کبالت تشکیل شده‌اند، اما ممکن است حاوی مقادیر کمی از بازدارنده‌های رشد دانه نیز باشند. گرید میکرو کریستالی از کاربید تنگستن و چسب کبالت تشکیل شده است که با چندین هزارم کاربید وانادیم (VC) و (یا) کاربید کروم (Cr3C2) اضافه شده است و اندازه دانه آن می تواند به 1 میکرومتر یا کمتر برسد. گریدهای آلیاژی از کاربید تنگستن و چسباننده کبالت حاوی چند درصد کاربید تیتانیوم (TiC)، کاربید تانتالم (TaC) و کاربید نیوبیم (NbC) تشکیل شده‌اند. این افزودنی ها به دلیل خاصیت تف جوشی به کاربیدهای مکعبی نیز معروف هستند. ریزساختار حاصل یک ساختار سه فازی ناهمگن را نشان می دهد.

1) گریدهای کاربید ساده

این گریدها برای برش فلز معمولاً حاوی 3 تا 12 درصد کبالت (از نظر وزن) هستند. محدوده اندازه دانه های کاربید تنگستن معمولا بین 1-8 میکرومتر است. مانند سایر گریدها، کاهش اندازه ذرات کاربید تنگستن باعث افزایش سختی و استحکام گسیختگی عرضی (TRS) می شود، اما چقرمگی آن را کاهش می دهد. سختی نوع خالص معمولاً بین HRA89-93.5 است. قدرت گسیختگی عرضی معمولا بین 175-350ksi است. پودرهای این گریدها ممکن است حاوی مقادیر زیادی مواد بازیافتی باشند.

نمرات نوع ساده را می توان در سیستم درجه C به C1-C4 تقسیم کرد و می تواند بر اساس سری های درجه K، N، S و H در سیستم درجه ISO طبقه بندی شود. گریدهای سیمپلکس با ویژگی های متوسط ​​را می توان به عنوان گریدهای همه منظوره (مانند C2 یا K20) طبقه بندی کرد و می تواند برای تراشکاری، فرز، تراشکاری و حفاری استفاده شود. نمرات با اندازه دانه کوچکتر یا محتوای کبالت کمتر و سختی بالاتر را می توان به عنوان درجه های تکمیلی طبقه بندی کرد (مانند C4 یا K01). نمرات با اندازه دانه بزرگتر یا محتوای کبالت بیشتر و چقرمگی بهتر را می توان به عنوان گریدهای زبر طبقه بندی کرد (مانند C1 یا K30).

ابزارهای ساخته شده در گریدهای سیمپلکس را می توان برای ماشینکاری چدن، فولاد ضد زنگ سری 200 و 300، آلومینیوم و سایر فلزات غیرآهنی، سوپرآلیاژها و فولادهای سخت شده استفاده کرد. این گریدها همچنین می‌توانند در برنامه‌های برش غیر فلزی (مثلاً به عنوان ابزار حفاری سنگ و زمین‌شناسی) استفاده شوند، و این گریدها دارای محدوده اندازه دانه‌ای 1.5-10μm (یا بزرگتر) و محتوای کبالت 6-16٪ هستند. یکی دیگر از کاربردهای برش غیر فلزی گریدهای کاربید ساده در ساخت قالب ها و پانچ ها است. این گریدها معمولاً دارای اندازه دانه متوسط ​​با محتوای کبالت 16 تا 30 درصد هستند.

(2) گریدهای کاربید سیمانی ریز کریستالی

چنین گریدهایی معمولاً حاوی 6 تا 15 درصد کبالت هستند. در طول پخت فاز مایع، افزودن کاربید وانادیم و/یا کاربید کروم می تواند رشد دانه را کنترل کند تا ساختار دانه ریز با اندازه ذرات کمتر از 1 میکرومتر به دست آید. این گرید ریزدانه دارای سختی بسیار بالا و استحکام گسیختگی عرضی بالای 500ksi است. ترکیبی از استحکام بالا و چقرمگی کافی به این گریدها اجازه می دهد تا از زاویه چنگک مثبت بزرگتری استفاده کنند، که نیروهای برش را کاهش می دهد و با برش به جای فشار دادن مواد فلزی، براده های نازک تری تولید می کند.

از طریق شناسایی دقیق کیفی مواد اولیه مختلف در تولید گریدهای پودر کاربید سیمانی و کنترل دقیق شرایط فرآیند تف جوشی برای جلوگیری از تشکیل دانه‌های درشت غیرعادی در ریزساختار مواد، می‌توان به خواص مواد مناسب دست یافت. به منظور کوچک و یکنواخت نگه داشتن اندازه دانه، پودر بازیافتی بازیافتی تنها در صورتی باید استفاده شود که کنترل کامل مواد خام و فرآیند بازیابی و آزمایش کیفیت گسترده وجود داشته باشد.

گریدهای میکرو کریستالی را می توان بر اساس سری گرید M در سیستم درجه ISO طبقه بندی کرد. علاوه بر این، سایر روش های طبقه بندی در سیستم درجه C و سیستم درجه ایزو مانند گریدهای خالص است. از گریدهای میکرو کریستالی می توان برای ساخت ابزارهایی استفاده کرد که مواد نرم تر قطعه کار را برش می دهند، زیرا سطح ابزار را می توان بسیار صاف تراشید و لبه برش بسیار تیز را حفظ کرد.

از گریدهای میکرو کریستالی نیز می توان برای ماشینکاری سوپرآلیاژهای مبتنی بر نیکل استفاده کرد، زیرا می توانند دمای برش تا 1200 درجه سانتی گراد را تحمل کنند. برای پردازش سوپرآلیاژها و سایر مواد خاص، استفاده از ابزارهای درجه ریز کریستالی و ابزارهای درجه خالص حاوی روتنیوم می تواند به طور همزمان مقاومت در برابر سایش، مقاومت در برابر تغییر شکل و چقرمگی آنها را بهبود بخشد. گریدهای میکرو کریستالی برای ساخت ابزارهای دوار مانند مته هایی که تنش برشی ایجاد می کنند نیز مناسب هستند. یک مته ساخته شده از گریدهای کامپوزیت کاربید سیمانی وجود دارد. در قسمت های خاصی از همان مته، محتوای کبالت در مواد متفاوت است، به طوری که سختی و چقرمگی مته با توجه به نیازهای پردازش بهینه می شود.

(3) گریدهای کاربید سیمانی از نوع آلیاژی

این گریدها عمدتاً برای برش قطعات فولادی استفاده می شوند و محتوای کبالت آنها معمولاً 5٪ -10٪ است و اندازه دانه از 0.8-2μm متغیر است. با افزودن 4 تا 25 درصد کاربید تیتانیوم (TiC)، تمایل کاربید تنگستن (WC) به انتشار در سطح تراشه های فولادی کاهش می یابد. استحکام ابزار، مقاومت در برابر سایش دهانه و مقاومت در برابر شوک حرارتی را می توان با افزودن تا 25% کاربید تانتالم (TaC) و کاربید نیوبیم (NbC) بهبود بخشید. افزودن چنین کاربیدهای مکعبی همچنین سختی قرمز ابزار را افزایش می‌دهد و به جلوگیری از تغییر شکل حرارتی ابزار در برش‌کاری سنگین یا سایر عملیات‌هایی که لبه برش دماهای بالایی ایجاد می‌کند، کمک می‌کند. علاوه بر این، کاربید تیتانیوم می‌تواند مکان‌های هسته‌زایی را در حین پخت ایجاد کند و یکنواختی توزیع کاربید مکعبی را در قطعه کار بهبود بخشد.

به طور کلی، محدوده سختی گریدهای کاربید سیمانی از نوع آلیاژ HRA91-94 است و استحکام شکست عرضی 150-300ksi است. در مقایسه با گریدهای خالص، گریدهای آلیاژی مقاومت سایشی ضعیف و استحکام کمتری دارند، اما مقاومت بهتری در برابر سایش چسب دارند. گریدهای آلیاژی را می توان در سیستم گرید C به C5-C8 تقسیم کرد و بر اساس سری های درجه P و M در سیستم درجه ISO طبقه بندی کرد. گریدهای آلیاژی با خواص میانی را می توان به عنوان گریدهای عمومی (مانند C6 یا P30) طبقه بندی کرد و می توان از آنها برای تراشکاری، ضربه زدن، تراشکاری و فرز استفاده کرد. سخت‌ترین درجه‌ها را می‌توان به‌عنوان درجه‌های تکمیل (مانند C8 و P01) برای عملیات تراشکاری و خسته‌کننده طبقه‌بندی کرد. این گریدها معمولاً دارای اندازه دانه‌های کوچک‌تر و محتوای کبالت کمتری برای به دست آوردن سختی و مقاومت در برابر سایش هستند. با این حال، خواص مواد مشابه را می توان با افزودن کاربیدهای مکعبی بیشتر به دست آورد. نمرات با بالاترین چقرمگی را می توان به عنوان درجه های زبر طبقه بندی کرد (به عنوان مثال C5 یا P50). این گریدها معمولاً دارای اندازه دانه متوسط ​​و محتوای کبالت بالا هستند، با افزودن کم کاربیدهای مکعبی برای دستیابی به چقرمگی مطلوب با مهار رشد ترک. در عملیات تراشکاری منقطع، عملکرد برش را می توان با استفاده از نمرات غنی از کبالت ذکر شده در بالا با محتوای کبالت بالاتر روی سطح ابزار بهبود داد.

گریدهای آلیاژی با محتوای کاربید تیتانیوم کمتر برای ماشینکاری فولاد ضد زنگ و آهن چکش خوار استفاده می شوند، اما می توانند برای ماشینکاری فلزات غیر آهنی مانند سوپرآلیاژهای مبتنی بر نیکل نیز استفاده شوند. اندازه دانه این گریدها معمولاً کمتر از 1 میکرومتر است و میزان کبالت آن 8 تا 12 درصد است. از نمرات سخت تر مانند M10 می توان برای تراشکاری آهن چکش خوار استفاده کرد. از گریدهای سخت‌تر مانند M40 می‌توان برای آسیاب و تراشکاری فولاد یا برای تراشکاری فولاد ضد زنگ یا سوپرآلیاژها استفاده کرد.

گریدهای کاربید سیمانی از نوع آلیاژی نیز می توانند برای اهداف برش غیر فلزی، عمدتاً برای ساخت قطعات مقاوم در برابر سایش استفاده شوند. اندازه ذرات این گریدها معمولاً 1.2-2 میکرومتر است و محتوای کبالت 7٪ -10٪ است. هنگام تولید این گریدها، معمولاً درصد بالایی از مواد خام بازیافتی اضافه می‌شود که منجر به مقرون‌به‌صرفه بودن در کاربردهای قطعات سایش می‌شود. قطعات سایش به مقاومت در برابر خوردگی خوب و سختی بالا نیاز دارند که با افزودن نیکل و کاربید کروم هنگام تولید این گریدها می توان به آن دست یافت.

به منظور برآوردن نیازهای فنی و اقتصادی سازندگان ابزار، پودر کاربید عنصر کلیدی است. پودرهای طراحی شده برای تجهیزات ماشینکاری سازندگان ابزار و پارامترهای فرآیند، عملکرد قطعه کار تمام شده را تضمین می کند و منجر به صدها درجه کاربید شده است. ماهیت بازیافتی مواد کاربید و توانایی کار مستقیم با تامین کنندگان پودر به سازندگان ابزار اجازه می دهد تا به طور موثر کیفیت محصول و هزینه مواد خود را کنترل کنند.