طبقه بندی و عملکرد مواد ابزار کاربید سیمانی

۱. سختیکاربید سمانته حاوی مقدار زیادی کاربید سخت (مانند WC، TiC) است که باعث می‌شود سختی آن بسیار بالاتر از مواد فولادی تندبر باشد. هرچه سختی کاربید سمانته بیشتر باشد، مقاومت سایشی آن بهتر است که عموماً بسیار بالاتر از فولاد تندبر است.

هرچه محتوای فاز چسب کبالت بیشتر باشد، سختی آلیاژ کمتر است.

از آنجایی که TiC سخت‌تر از WC است، آلیاژهای WC-TiC-Co سختی بالاتری نسبت به آلیاژهای WC-Co دارند. هرچه مقدار TiC بیشتر باشد، سختی نیز بیشتر است.

افزودن TaC به آلیاژهای WC-Co سختی را تقریباً 40 تا 100 ویکرز افزایش می‌دهد؛ افزودن NbC آن را 70 تا 150 ویکرز افزایش می‌دهد.

۲. استحکام استحکام خمشی کاربید سمنتت تنها حدود ۱/۳ تا ۱/۲ استحکام خمشی فولاد تندبر است.

هرچه میزان کبالت بیشتر باشد، استحکام آلیاژ بیشتر است.

آلیاژهای حاوی TiC استحکام کمتری نسبت به آلیاژهای بدون TiC دارند؛ هرچه مقدار TiC بیشتر باشد، استحکام کمتر است.

افزودن TaC به کاربید سیمانی WC-TiC-Co استحکام خمشی آن را افزایش داده و مقاومت لبه برش را در برابر لب پریدگی و شکستگی به طور قابل توجهی افزایش می‌دهد. با افزایش محتوای TaC، استحکام خستگی نیز بهبود می‌یابد.

استحکام فشاری کاربید سمانته 30 تا 50 درصد بیشتر از فولاد تندبر است.

۳. چقرمگی چقرمگی کاربید سیمانی بسیار کمتر از فولاد تندبر است.

آلیاژهای حاوی TiC چقرمگی کمتری نسبت به آلیاژهای بدون TiC دارند؛ با افزایش مقدار TiC، چقرمگی کاهش می‌یابد.

در آلیاژهای WC-TiC-Co، افزودن مقدار مناسبی از TaC می‌تواند ضمن حفظ مقاومت حرارتی و مقاومت در برابر سایش، چقرمگی را حدود 10٪ افزایش دهد.

به دلیل چقرمگی پایین‌تر، کاربید سمانته برای شرایطی با ضربات یا ارتعاشات شدید، به خصوص در سرعت‌های برش پایین که چسبندگی و لب‌پریدگی شدیدتر است، مناسب نیست.

۴. خواص فیزیکی حرارتی رسانایی حرارتی کاربید سیمانی تقریباً ۲ تا ۳ برابر بیشتر از فولاد تندبر است.

از آنجایی که رسانایی حرارتی TiC کمتر از WC است، آلیاژهای WC-TiC-Co رسانایی حرارتی کمتری نسبت به آلیاژهای WC-Co دارند. هرچه مقدار TiC بیشتر باشد، رسانایی حرارتی ضعیف‌تر است.

۵. مقاومت حرارتی کاربید سمانته مقاومت حرارتی بسیار بالاتری نسبت به فولاد تندبر دارد و می‌تواند برش را در دمای ۸۰۰ تا ۱۰۰۰ درجه سانتیگراد با مقاومت خوب در برابر تغییر شکل پلاستیک در دماهای بالا انجام دهد.

افزودن TiC سختی در دمای بالا را افزایش می‌دهد. از آنجایی که دمای نرم شدن TiC بالاتر از WC است، سختی آلیاژهای WC-TiC-Co با افزایش دما کندتر از آلیاژهای WC-Co کاهش می‌یابد. هرچه TiC بیشتر و کبالت کمتر باشد، این کاهش کمتر است.

افزودن TaC یا NbC (با دمای نرم شدن بالاتر از TiC) سختی و استحکام در دمای بالا را بیشتر افزایش می‌دهد.

۶. خواص ضد چسبندگی دمای چسبندگی کاربید سمانته بالاتر از فولاد تندبر است و به آن مقاومت بهتری در برابر سایش چسبندگی می‌دهد.

دمای چسبندگی کبالت با فولاد بسیار پایین‌تر از WC است؛ با افزایش مقدار کبالت، دمای چسبندگی کاهش می‌یابد.

دمای چسبندگی TiC بالاتر از WC است، بنابراین آلیاژهای WC-TiC-Co دمای چسبندگی بالاتری (حدود ۱۰۰ درجه سانتیگراد بالاتر) نسبت به آلیاژهای WC-Co دارند. TiO2 تشکیل شده در دماهای بالا در حین برش، چسبندگی را کاهش می‌دهد.

TaC و NbC دمای چسبندگی بالاتری نسبت به TiC دارند که باعث بهبود خواص ضد چسبندگی می‌شود. میل ترکیبی TaC با مواد قطعه کار تنها کسری از چند دهم WC است.

۷. پایداری شیمیایی مقاومت سایشی ابزارهای کاربید سمانته ارتباط نزدیکی با پایداری فیزیکی و شیمیایی آنها در دماهای کاری دارد.

دمای اکسیداسیون کاربید سیمانی بالاتر از فولاد تندبر است.

دمای اکسیداسیون TiC بسیار بالاتر از WC است، بنابراین آلیاژهای WC-TiC-Co در دماهای بالا وزن اکسیداسیون کمتری نسبت به آلیاژهای WC-Co به دست می‌آورند؛ هرچه TiC بیشتر باشد، مقاومت در برابر اکسیداسیون قوی‌تر است.

دمای اکسیداسیون TaC نیز بالاتر از WC است و آلیاژهای حاوی TaC و NbC مقاومت بهتری در برابر اکسیداسیون در دمای بالا دارند. با این حال، محتوای کبالت بالاتر، اکسیداسیون را آسان‌تر می‌کند.