کاربید سیمانی، کاربید تنگستن، فلز سخت، آلیاژ سخت چیست؟؟

ماده‌ای آلیاژی که از ترکیب سختی از یک فلز نسوز و یک فلز چسبنده از طریق فرآیند متالورژی پودر ساخته می‌شود. کاربید سیمانی دارای مجموعه‌ای از خواص عالی مانند سختی بالا، مقاومت در برابر سایش، استحکام و چقرمگی خوب، مقاومت در برابر حرارت و مقاومت در برابر خوردگی است، به خصوص سختی و مقاومت بالای سایش آن که حتی در دمای 500 درجه سانتیگراد نیز اساساً بدون تغییر باقی می‌ماند و در دمای 1000 درجه سانتیگراد نیز سختی بالایی دارد. کاربید به طور گسترده به عنوان ماده ابزار، مانند ابزارهای تراشکاری، فرزها، رنده‌ها، مته‌ها، ابزارهای سوراخکاری و غیره، برای برش چدن، فلزات غیر آهنی، پلاستیک‌ها، الیاف شیمیایی، گرافیت، شیشه، سنگ و فولاد معمولی استفاده می‌شود و همچنین می‌تواند برای برش موادی که ماشینکاری آنها دشوار است مانند فولاد مقاوم در برابر حرارت، فولاد ضد زنگ، فولاد منگنز بالا، فولاد ابزار و غیره استفاده شود. سرعت برش ابزارهای کاربیدی جدید اکنون صدها برابر فولاد کربنی است.

کاربرد کاربید سیمانی

(1) جنس ابزار

کاربید بیشترین مقدار ماده ابزار را تشکیل می‌دهد که می‌تواند برای ساخت ابزارهای تراشکاری، فرز، رنده، مته و غیره استفاده شود. در میان آنها، کاربید تنگستن-کبالت برای پردازش کوتاه مدت براده فلزات آهنی و غیر آهنی و پردازش مواد غیرفلزی مانند چدن، برنج ریخته‌گری، باکلیت و غیره مناسب است. کاربید تنگستن-تیتانیوم-کبالت برای پردازش طولانی مدت فلزات آهنی مانند فولاد مناسب است. ماشینکاری براده. در میان آلیاژهای مشابه، آنهایی که محتوای کبالت بیشتری دارند برای ماشینکاری خشن و آنهایی که محتوای کبالت کمتری دارند برای پرداخت مناسب هستند. کاربیدهای سمانته با کاربرد عمومی، عمر ماشینکاری بسیار طولانی‌تری نسبت به سایر کاربیدهای سمانته برای موادی که ماشینکاری آنها دشوار است مانند فولاد ضد زنگ دارند.

(2) مواد قالب

کاربید سمانته عمدتاً برای قالب‌های کار سرد مانند قالب‌های کشش سرد، قالب‌های پانچ سرد، قالب‌های اکستروژن سرد و قالب‌های اسکله سرد استفاده می‌شود.

قالب‌های فورج سرد کاربیدی باید در شرایط کاری مقاوم در برابر سایش مانند ضربه یا ضربه قوی، چقرمگی ضربه، چقرمگی شکست، استحکام خستگی، استحکام خمشی و مقاومت سایشی خوبی داشته باشند. معمولاً از گریدهای آلیاژی با کبالت متوسط ​​و بالا و آلیاژهای دانه متوسط ​​و درشت مانند YG15C استفاده می‌شود.

به طور کلی، رابطه بین مقاومت سایشی و چقرمگی کاربید سیمانی متناقض است: افزایش مقاومت سایشی منجر به کاهش چقرمگی می‌شود و افزایش چقرمگی ناگزیر منجر به کاهش مقاومت سایشی می‌شود. بنابراین، هنگام انتخاب گریدهای آلیاژی، لازم است الزامات خاص استفاده با توجه به شیء پردازش و شرایط کاری پردازش رعایت شود.

اگر گرید انتخاب شده مستعد ترک خوردگی و آسیب زودهنگام در حین استفاده باشد، گریدی با چقرمگی بالاتر باید انتخاب شود؛ اگر گرید انتخاب شده مستعد سایش و آسیب زودهنگام در حین استفاده باشد، گریدی با سختی بالاتر و مقاومت سایشی بهتر باید انتخاب شود. گریدهای زیر: YG15C، YG18C، YG20C، YL60، YG22C، YG25C از چپ به راست، سختی کاهش می‌یابد، مقاومت سایشی کاهش می‌یابد و چقرمگی افزایش می‌یابد؛ برعکس، عکس این قضیه صادق است.

(3) ابزارهای اندازه‌گیری و قطعات مقاوم در برابر سایش

کاربید برای روکش‌های سطحی مقاوم در برابر سایش و قطعات ابزارهای اندازه‌گیری، یاتاقان‌های دقیق سنگ‌زنی، صفحات راهنما و میله‌های راهنمای سنگ‌زنی‌های بدون مرکز، رویه‌های ماشین‌های تراش و سایر قطعات مقاوم در برابر سایش استفاده می‌شود.

فلزات چسباننده معمولاً فلزات گروه آهن، معمولاً کبالت و نیکل هستند.

هنگام تولید کاربید سیمانی، اندازه ذرات پودر مواد اولیه انتخاب شده بین 1 تا 2 میکرون است و خلوص آن بسیار بالا است. مواد اولیه طبق نسبت ترکیب تعیین شده، بسته بندی می شوند و الکل یا سایر مواد به آسیاب مرطوب در آسیاب گلوله ای مرطوب اضافه می شوند تا کاملاً مخلوط و پودر شوند. مخلوط را الک کنید. سپس مخلوط دانه بندی، پرس و تا دمای نزدیک به نقطه ذوب فلز چسب (1300-1500 درجه سانتیگراد) گرم می شود، فاز سخت شده و فلز چسب یک آلیاژ یوتکتیک تشکیل می دهند. پس از خنک شدن، فازهای سخت شده در شبکه تشکیل شده از فلز پیوند دهنده توزیع می شوند و از نزدیک به یکدیگر متصل می شوند تا یک کل جامد تشکیل دهند. سختی کاربید سیمانی به محتوای فاز سخت شده و اندازه دانه بستگی دارد، یعنی هرچه محتوای فاز سخت شده بیشتر و دانه ها ریزتر باشند، سختی بیشتر است. چقرمگی کاربید سیمانی توسط فلز چسب تعیین می شود. هرچه محتوای فلز چسب بیشتر باشد، استحکام خمشی بیشتر است.

در سال ۱۹۲۳، شلرتر آلمانی ۱۰ تا ۲۰ درصد کبالت را به پودر کاربید تنگستن به عنوان چسب اضافه کرد و آلیاژ جدیدی از کاربید تنگستن و کبالت اختراع کرد. سختی آن پس از الماس در رتبه دوم قرار دارد. اولین کاربید سیمانی ساخته شده. هنگام برش فولاد با ابزاری ساخته شده از این آلیاژ، لبه برش به سرعت ساییده می‌شود و حتی لبه برش ترک می‌خورد. در سال ۱۹۲۹، شوارتزکوف در ایالات متحده مقدار مشخصی از کاربیدهای ترکیبی کاربید تنگستن و کاربید تیتانیوم را به ترکیب اصلی اضافه کرد که عملکرد ابزار را در برش فولاد بهبود بخشید. این دستاورد دیگری در تاریخ توسعه کاربید سیمانی است.

کاربید سیمانی دارای مجموعه‌ای از خواص عالی مانند سختی بالا، مقاومت در برابر سایش، استحکام و چقرمگی خوب، مقاومت در برابر حرارت و مقاومت در برابر خوردگی است، به خصوص سختی و مقاومت بالای آن در برابر سایش که حتی در دمای 500 درجه سانتیگراد نیز اساساً بدون تغییر باقی می‌ماند و در دمای 1000 درجه سانتیگراد نیز سختی بالایی دارد. کاربید به طور گسترده به عنوان ماده ابزار مانند ابزارهای تراشکاری، فرز، رنده، مته، ابزارهای سوراخکاری و غیره برای برش چدن، فلزات غیر آهنی، پلاستیک، الیاف شیمیایی، گرافیت، شیشه، سنگ و فولاد معمولی استفاده می‌شود و همچنین می‌تواند برای برش موادی که ماشینکاری آنها دشوار است مانند فولاد مقاوم در برابر حرارت، فولاد ضد زنگ، فولاد منگنز بالا، فولاد ابزار و غیره استفاده شود. سرعت برش ابزارهای کاربیدی جدید اکنون صدها برابر فولاد کربنی است.

کاربید همچنین می‌تواند برای ساخت ابزارهای حفاری سنگ، ابزارهای معدن، ابزارهای حفاری، ابزارهای اندازه‌گیری، قطعات مقاوم در برابر سایش، ساینده‌های فلزی، آسترهای سیلندر، یاتاقان‌های دقیق، نازل‌ها، قالب‌های فلزی (مانند قالب‌های کشش سیم، قالب‌های پیچ، قالب‌های مهره و قالب‌های مختلف بست، عملکرد عالی کاربید سیمانی به تدریج جایگزین قالب‌های فولادی قبلی شد) استفاده شود.

بعدها، کاربید سیمانی روکش‌دار نیز عرضه شد. در سال ۱۹۶۹، سوئد با موفقیت ابزاری با روکش کاربید تیتانیوم توسعه داد. پایه این ابزار کاربید تنگستن-تیتانیوم-کبالت یا کاربید تنگستن-کبالت است. ضخامت پوشش کاربید تیتانیوم روی سطح تنها چند میکرون است، اما در مقایسه با ابزارهای آلیاژی مشابه، عمر مفید ۳ برابر افزایش یافته و سرعت برش ۲۵ تا ۵۰ درصد افزایش یافته است. در دهه ۱۹۷۰، نسل چهارم ابزارهای روکش‌دار برای برش موادی که ماشینکاری آنها دشوار بود، ظاهر شدند.

کاربید سمانته چگونه زینتر می‌شود؟

کاربید سیمانی یک ماده فلزی است که توسط متالورژی پودر کاربیدها و فلزات چسبنده یک یا چند فلز نسوز ساخته می‌شود.

Mکشورهای تولیدکننده آجر

بیش از ۵۰ کشور در جهان کاربید سیمانی تولید می‌کنند که مجموع تولید آنها ۲۷۰۰۰ تا ۲۸۰۰۰ تن است. تولیدکنندگان اصلی ایالات متحده، روسیه، سوئد، چین، آلمان، ژاپن، انگلستان، فرانسه و غیره هستند. بازار جهانی کاربید سیمانی اساساً اشباع شده است و رقابت در بازار بسیار شدید است. صنعت کاربید سیمانی چین در اواخر دهه ۱۹۵۰ شکل گرفت. از دهه ۱۹۶۰ تا ۱۹۷۰، صنعت کاربید سیمانی چین به سرعت توسعه یافت. در اوایل دهه ۱۹۹۰، ظرفیت کل تولید کاربید سیمانی چین به ۶۰۰۰ تن و کل تولید کاربید سیمانی به ۵۰۰۰ تن رسید که پس از روسیه و ایالات متحده، در رتبه دوم و سوم جهان قرار دارد.

برش دهنده توالت

① کاربید سیمانی تنگستن و کبالت
اجزای اصلی کاربید تنگستن (WC) و کبالت چسبنده (Co) هستند.
درجه آن از "YG" ("سخت و کبالت" در پینیین چینی) و درصد میانگین کبالت تشکیل شده است.
برای مثال، YG8 به معنی میانگین WCo=8% است و بقیه آن کاربید تنگستن-کبالت از کاربید تنگستن است.
چاقوهای TIC

② کاربید تنگستن-تیتانیوم-کبالت
اجزای اصلی کاربید تنگستن، کاربید تیتانیوم (TiC) و کبالت هستند.
درجه آن از "YT" ("سخت، تیتانیوم" دو کاراکتر در پیشوند پینیین چینی) و محتوای متوسط ​​کاربید تیتانیوم تشکیل شده است.
برای مثال، YT15 به معنی میانگین WTi=15% است و بقیه آن کاربید تنگستن و کاربید تنگستن-تیتانیوم-کبالت با محتوای کبالت است.
ابزار تنگستن تیتانیوم تانتالوم

③ کاربید سیمانی شده تنگستن-تیتانیوم-تانتالوم (نیوبیوم)
اجزای اصلی کاربید تنگستن، کاربید تیتانیوم، کاربید تانتالوم (یا کاربید نیوبیوم) و کبالت هستند. این نوع کاربید سیمانی، کاربید سیمانی عمومی یا کاربید سیمانی جهانی نیز نامیده می‌شود.
درجه آن از «YW» (پیشوند آوایی چینی «hard» و «wan») به علاوه یک شماره ترتیب، مانند YW1، تشکیل شده است.

ویژگی‌های عملکرد

درج های جوش داده شده کاربید

سختی بالا (86 ~ 93HRA، معادل 69 ~ 81HRC)؛

سختی حرارتی خوب (تا 900 تا 1000 درجه سانتیگراد، 60HRC را حفظ کنید)؛

مقاومت در برابر سایش خوب.

ابزارهای برش کاربیدی ۴ تا ۷ برابر سریع‌تر از فولاد تندبر هستند و عمر ابزار ۵ تا ۸۰ برابر بیشتر است. در ساخت قالب‌ها و ابزارهای اندازه‌گیری، عمر مفید ۲۰ تا ۱۵۰ برابر بیشتر از فولاد ابزار آلیاژی است. این فولاد می‌تواند مواد سخت حدود ۵۰ راکول آرسی را برش دهد.

با این حال، کاربید سمانته شکننده است و نمی‌توان آن را ماشینکاری کرد و ساخت ابزارهای یکپارچه با اشکال پیچیده دشوار است. بنابراین، اغلب تیغه‌هایی با اشکال مختلف ساخته می‌شوند که با جوشکاری، اتصال، گیره مکانیکی و غیره روی بدنه ابزار یا بدنه قالب نصب می‌شوند.

میله با شکل خاص

پخت

قالب گیری تف جوشی کاربید سیمانی به این صورت است که پودر را به داخل یک شمش فشار داده و سپس وارد کوره تف جوشی می کنند تا تا دمای معینی (دمای تف جوشی) گرم شود، آن را برای مدت معینی (زمان نگهداری) نگه دارند و سپس آن را خنک کنند تا یک ماده کاربید سیمانی با خواص مورد نیاز به دست آید.

فرآیند تف جوشی کاربید سمانته را می‌توان به چهار مرحله اساسی تقسیم کرد:

۱: در مرحله حذف عامل شکل‌دهنده و پیش‌پخت، جسم پخته‌شده به شرح زیر تغییر می‌کند:
حذف عامل قالب‌گیری، با افزایش دما در مرحله اولیه پخت، عامل قالب‌گیری به تدریج تجزیه یا تبخیر می‌شود و جسم پخت شده از بین می‌رود. نوع، مقدار و فرآیند پخت متفاوت است.
اکسیدهای روی سطح پودر کاهش می‌یابند. در دمای تف‌جوشی، هیدروژن می‌تواند اکسیدهای کبالت و تنگستن را کاهش دهد. اگر عامل تشکیل‌دهنده در خلاء حذف و تف‌جوشی شود، واکنش کربن-اکسیژن قوی نیست. تنش تماسی بین ذرات پودر به تدریج از بین می‌رود، پودر فلز پیوند دهنده شروع به بازیابی و تبلور مجدد می‌کند، نفوذ سطحی شروع می‌شود و استحکام بریکت‌سازی بهبود می‌یابد.

۲: مرحله تف‌جوشی فاز جامد (۸۰۰ درجه سانتیگراد - دمای یوتکتیک)
در دمای قبل از ظهور فاز مایع، علاوه بر ادامه روند مرحله قبل، واکنش و انتشار فاز جامد تشدید می‌شود، جریان پلاستیک افزایش می‌یابد و جسم تف‌جوشی شده به طور قابل توجهی منقبض می‌شود.

۳: مرحله تف‌جوشی فاز مایع (دمای یوتکتیک - دمای تف‌جوشی)
وقتی فاز مایع در جسم تف‌جوشی‌شده ظاهر می‌شود، انقباض به سرعت تکمیل می‌شود و به دنبال آن، دگرگونی کریستالوگرافی برای تشکیل ساختار و ساختار اولیه آلیاژ انجام می‌شود.

۴: مرحله خنک‌سازی (دمای تف‌جوشی - دمای اتاق)
در این مرحله، ساختار و ترکیب فازی آلیاژ با شرایط مختلف خنک‌سازی تغییراتی می‌کند. از این ویژگی می‌توان برای گرم کردن کاربید سمانته جهت بهبود خواص فیزیکی و مکانیکی آن استفاده کرد.