W?glik spiekany (twardy metal) to ogólny termin na stopy sk?adaj?ce si? z w?glików, azotków, borków lub krzemków metali o wysokiej temperaturze topnienia (W, Mo, Ti, V, Ta itp.). Podzielony na dwie g?ówne kategorie odlewania i spiekania. Odlew stopowy ma wysok? krucho?? i nisk? wytrzyma?o??, a tak?e ma niewielk? praktyczn? warto?? u?ytkow?. Powszechnie stosowane s? stopy spiekane, które s? na ogó? spiekane z w?glika wolframu lub w?glika tytanu i proszku kobaltowego i maj? wysok? twardo??, odporno?? na zu?ycie i twardo?? na gor?co. Stosowane g?ównie do produkcji szybkich ci?? i obróbki twardych materia?ów, w ostatnich latach wzrasta równie? wykorzystanie w?glików w przemy?le form, dlatego praktyczne omówienie i badanie obróbki cieplnej stopów twardych ma praktyczne znaczenie.

W?glik wytwarza si? metod? metalurgii proszków z ogniotrwa?ego twardego metalu i fazy wi?zania metalu. Powszechnie stosowanymi twardymi zwi?zkami s? w?gliki. Jako twardy stop do narz?dzi skrawaj?cych, powszechnie stosowany WC, TiC, TaC, NbC itp., Spoiwo to Co, a wytrzyma?o?? w?glika spiekanego zale?y g?ównie od zawarto?ci Co. Poniewa? w?glik spiekany ma w?glik spiekany wysoka temperatura topnienia (taka jak temperatura topnienia 3140 ° C TiC), wysoka twardo?? (taka jak twardo?? 3200 HV TiC), dobra stabilno?? chemiczna i dobra stabilno?? termiczna, twardo?? i odporno?? na zu?ycie ich s? wysokie. P?e? i stabilno?? chemiczna s? znacznie wy?sze ni? w przypadku stali szybkotn?cych.

Powszechnie stosowan? tward? faz? w?glika spiekanego jest g?ównie WC, który ma dobr? odporno?? na zu?ycie. Chocia? niektóre w?gliki maj? zbli?on? twardo?? do WC, nie maj? takiej samej odporno?ci na zu?ycie. WC ma wy?sz? granic? plastyczno?ci (6000 MPa), dzi?ki czemu jest bardziej odporny na odkszta?cenia plastyczne. Przewodno?? cieplna WC jest równie? dobra, a przewodno?? cieplna jest wa?nym wska?nikiem wydajno?ci oprzyrz?dowania. WC ma ni?szy wspó?czynnik rozszerzalno?ci cieplnej, oko?o 1/3 wspó?czynnika stali; jego modu? spr??ysto?ci jest 3 razy wi?kszy ni? w przypadku stali, a jego wytrzyma?o?? na ?ciskanie jest równie? wy?sza ni? w przypadku stali. Ponadto WC ma dobr? odporno?? na korozj? i utlenianie w temperaturze pokojowej, dobr? oporno?? elektryczn? i wysok? wytrzyma?o?? na zginanie.

Ryc.1 Schemat quasi-równowagi stopu WC-Co

Zosta? on zbadany na fazach ??czenia stopów WC-Co o ró?nych stosunkach C / W od 5% do 35% WC. Wnioski s? nast?puj?ce: faza γ lub (γ + WC) fazy powstaj? w stopie przy powolnym ch?odzeniu; Gdy wyst?puj? (γ + η), pojawiaj? si? fazy. Poniewa? jednak faza (γ + η) jest niestabilna, faza (γ + η) przekszta?ci si? w faz? stabiln? (γ + WC) po wy?arzaniu. Zgodnie z wynikami testu narysowany jest quasi-równowagowy wykres fazowy pokazany na ryc. 1 (linia ci?g?a to schemat fazowy uk?adu stabilnego, a linia przerywana to lokalny schemat fazowy ilustruj?cy η charakterystyki quasi-stabilnej faza).

Wy?arzanie (powolne ch?odzenie) typowego w?glika spiekanego zale?y g?ównie od zawarto?ci w?gla: gdy C / W> 1, wolny w?giel wytr?ca si? na granicy faz WC-Co; gdy C / W <1, mikrostruktura stopu W obu przypadkach: Jeden znajduje si? w obszarze trójfazowym (WC + γ + η). Jest nieuniknione, ?e faza η pojawia si? po powolnym ch?odzeniu stopu. Je?li w fazie cementowej istnieje tak du?a ilo?? fazy η, pojawiaj? si? rozga??zione ziarna kryszta?ów, a ma?e ziarna s? nierównomiernie rozmieszczone; je?li jest du?e ziarno fazy η, ziarna s? oddzielone na du?? odleg?o??, wi?c istnieje informacja, ?e faza η to Wy?sze temperatury zacz??y powstawa?.

W drugim przypadku, gdy stop znajduje si? w obszarze dwufazowym (WC + γ), stop W zostanie wytr?cony jako Co3W z fazy wi?zania po wy?arzeniu stopu niskow?glowego. Proces reakcji mo?na wyrazi? za pomoc? nast?puj?cego wzoru. Co Sze?cienny ze?rodkowywany → Co Sze?cienny ze?rodkowywany + Co3W Dlatego ten dwufazowy stop WC-Co o niskiej zawarto?ci w?gla zostanie przekszta?cony w struktur? trójfazow? (WC + γ + CoW) po wy?arzeniu. Rysunek 2 pokazuje krzywe rozpuszczania W dla dwufazowych stopów WC-Co w ró?nych temperaturach wy?arzania. Krzywa jest krzyw? temperatury krytycznej dla stopów dwufazowych przekszta?conych w stopy trójfazowe (WC + γ + CoW): powy?ej temperatury krzywej Wy?arzanie prowadzi do uzyskania dwufazowego stopu mikrostruktury; wy?arzanie w temperaturach poni?ej krzywej daje trójfazow? struktur? zawieraj?c? Co3W.

(1) Wp?yw na wytrzyma?o?? Poniewa? WC ma ró?n? rozpuszczalno?? cia?a sta?ego w ró?nych temperaturach w Co, zapewnia mo?liwo?? utwardzania przez wytr?canie fazy spoiwa przez hartowanie w temperaturze roztworu sta?ego, a nast?pnie starzenie. Hartowanie mo?e hamowa? wytr?canie si? WC i przej?cie homotropii Co (g?sty sze?ciok?tny Co, sze?cienny wy?rodkowany Co). Doniesiono, ?e wytrzyma?o?? stopu zawieraj?cego kobalt 40% mo?na zwi?kszy? o oko?o 10% po hartowaniu, ale wytrzyma?o?? stopu zawieraj?cego kobalt 10% zmniejsza si? po hartowaniu. Bior?c pod uwag?, ?e ilo?? kobaltu zawarta w w?glikach spiekanych powszechnie stosowanych w in?ynierii wynosi na ogó? od 10% do 37%, wp?yw obróbki cieplnej na wytrzyma?o?? stopu jest bardzo niewielki. Wi?c kto? odwa?y? si? twierdzi?, ?e hartowanie nie jest sposobem na zwi?kszenie wytrzyma?o?ci stopów W-Co. Wy?arzanie powoduje równie? spadek wytrzyma?o?ci stopu, jak pokazano w tabelach 1 i 3. W?a?ciwo?ci w?glika wolframu zmieniaj? si? wraz z zawarto?ci? Co i grubo?ci? ziaren, jak pokazano na rycinie 4.

Ryc. 2 Krzywa sta?ej rozpuszczalno?ci wolframu w stopie dwufazowym WC-10%Co

Ryc. 3 Wp?yw wy?arzania w temperaturze 800 ° C na wytrzyma?o?? na zginanie zawarto?ci WC-10%Co

Tabela 1 Wp?yw wy?arzania w 650 ° C na wytrzyma?o?? na zginanie stopu WC-11% Co

(2) Wp?yw na twardo?? Gdy starzenie stopu WC-Co, Co3WCX i Co3WCX wytr?caj? si? w g?stej fazie tkankowej, wi?c twardo?? stopu wzro?nie, ale twardo?? stopu zmniejszy si?, gdy zostanie on nast?pnie przekszta?cony w Co3W. Dane testowe H.Jonssona pokazano na ryc. 5 i ryc. 6. Chocia? istnienie Co3WCX po obróbce cieplnej nieznacznie poprawia twardo?? stopu, bior?c pod uwag? d?u?szy czas obróbki cieplnej i obni?enie wytrzyma?o?ci na zginanie, uwa?a si?, ?e wytr?canie fazy Co3WCX, aby faza spoiwa rozproszy?a si? i stwardnia?a, nie jest skuteczn? metod? opracowywania nowych gatunków. Nale?y znale?? inny sposób. .

(3) Typow? obróbk? ciepln? w?glika spiekanego pokazano w tabeli 2.

Tabela 2 typowy proces obróbki cieplnej twardego stopu

Rycina 4 W?a?ciwo?ci w?glika spiekanego WC ró?ni? si? w zale?no?ci od ilo?ci Co i wielko?ci ziarna

Ryc. 5 Zale?no?? mi?dzy twardo?ci? a czasem starzenia fazy spoiwa stopu WC-Co

Ryc. 6 Zale?no?? mi?dzy twardo?ci? a czasem starzenia stopu WC-Co

W celu dalszej poprawy odporno?ci na zu?ycie twardego stopu, twardy materia?, taki jak TiC lub TiN, mo?e osadza? si? na jego powierzchni parami. Materia? pow?okowy powinien spe?nia? nast?puj?ce wymagania:

1 Powinien mie? wysok? twardo?? w niskiej temperaturze i wysokiej temperaturze.

2 ma dobr? stabilno?? chemiczn?.

3 powinien mie? przepuszczalno?? i brak otworu wentylacyjnego.

4 Obrabiany materia? powinien mie? niski wspó?czynnik tarcia.

5 Mocne wi?zanie z korpusem narz?dzia. 6 Jest ekonomiczny i ?atwy w produkcji. W dzisiejszym ?wiecie w?glik spiekany jest równie? g?ównym materia?em narz?dzi skrawaj?cych. Rozszerza równie? swój udzia? w zastosowaniach w formach, narz?dziach pomiarowych i innych dziedzinach.

Podsumowuj?c, stosuje si? go g?ównie w nast?puj?cych aspektach:

1 Toczenie w ci?g?ym ci?ciu.

2 Toczenie profilowe z niewielk? zmian? g??boko?ci no?a.

3 wymagaj? przerywanych pojazdów o niskiej intensywno?ci.

Zalety powlekanego w?glika spiekanego s? liczne i mo?na je podsumowa? nast?puj?co:

1 Dobra wszechstronno??.

2 mo?e poprawi? dok?adno?? powierzchni ci?cia przedmiotu obrabianego.

3 Pr?dko?? skrawania jest znacznie zwi?kszona przy tej samej trwa?o?ci narz?dzia.

4 Przy tej samej pr?dko?ci skrawania ?ywotno?? narz?dzia mo?na zwi?kszy?.

(1) Materia? pow?oki Wi?kszo?? zagranicznych producentów stosuje pow?ok? TiC do powlekanych wk?adek, a nast?pnie pow?ok? TiN. Pow?oka kompozytowa TiC-TiN i pow?oka sta?ego roztworu Ti (C ? N) stopniowo ros?y. W ostatnich latach opracowano równie? wiele nowych pow?ok kompozytowych.

TiC jest obecnie idealnym materia?em do powlekania, jego zaletami s? twardo?? w wysokiej temperaturze, wysoka wytrzyma?o??, dobra odporno?? na utlenianie i odporno?? na zu?ycie kraterowe; jego wad? jest to, ?e wspó?czynnik rozszerzalno?ci cieplnej i korpus jest wi?kszy, a odporno?? na zu?ycie boczne jest s?aba. W porównaniu z pow?ok? TiC pow?oka TiN ma nast?puj?ce zalety: powlekane ostrze ma nisk? tendencj? do tworzenia krateru podczas ci?cia, a jego wspó?czynnik rozszerzalno?ci cieplnej jest zbli?ony do wspó?czynnika pod?o?a i ma nisk? wra?liwo?? na szok termiczny i prawdopodobnie nie powstanie guz. Przeciwzu?yciowe zu?ycie jest dobre i mo?na je ?atwo zdeponowa? i kontrolowa?. Wad? jest to, ?e przyczepno?? do pod?o?a jest mniej sta?a. Pow?oka kompozytowa TiC-TiN i pow?oka w postaci sta?ego roztworu Ti (C ? N) s? nowymi pow?okami opracowanymi w latach 70. XX wieku i zosta?y z powodzeniem zastosowane w produkcji.

Twarda pow?oka kompozytowa ma obiecuj?c? przysz?o??.

(2) Proces powlekania Proces i sprz?t do produkcji wk?adek powlekaj?cych TiC w kraju i za granic? s? podobne. Wspóln? cech? jest to, ?e poddane obróbce wk?adki z w?glika spiekanego umieszcza si? w komorze reakcyjnej do osadzania, a nast?pnie H2 stosuje si? jako no?nik do wprowadzania TiCl4 i metanu do komory reakcyjnej. Reakcja osadzania. Temperatura reakcji jest z grubsza kontrolowana przy oko?o 1000 ° C. Metod? ogrzewania jest prawie zawsze to samo ogrzewanie indukcyjne o wysokiej cz?stotliwo?ci, a ci?nienie osadzania jest w wi?kszo?ci podci?nieniem. Chocia? pow?ok? dobrej jako?ci mo?na osadza? pod normalnym ci?nieniem, zastosowanie osadzania podci?nieniowego jest bardziej wydajne, a pow?oka jest bardziej jednorodna i g?sta. Zw?aszcza gdy liczba ostrzy do osadzania jest du?a, zalety stosowania osadzania podci?nieniowego s? szczególnie znacz?ce.

(3) Grubo?? pow?oki Grubo?? pow?oki TiC wynosi zwykle 5 ~ 8 μm dla wk?adek powlekaj?cych produkowanych w kraju i za granic?. Grubo?? pow?oki TiN jest w zakresie 8 ~ 12 μm. (4) Na wydajno?? powlekania matrycy pow?okowej du?y wp?yw ma sk?ad matrycy, powleczona matryca ?opatki powinna spe?nia? nast?puj?ce wymagania: 1 ma dobr? wytrzyma?o?? i odporno?? na odkszta?cenie plastyczne. 2 ma wysok? twardo??. 3 Jego sk?ad chemiczny musi pasowa? do materia?u pow?okowego, a wzajemne przyleganie powinno by? mocne. 4 nie ulega uszkodzeniu w wysokich temperaturach osadzania. 5 Wspó?czynnik rozszerzalno?ci jest podobny do wspó?czynnika rozszerzalno?ci materia?u. 6 ma dobr? przewodno?? ciepln?. Podczas obróbki materia?ów stalowych nale?y wybra? stopy WiC-TC-Co lub WC-TiC-TaC-Co; podczas obróbki ?eliwa lub metali nie?elaznych nale?y wybra? stopy WC-Co. Ró?ne materia?y do obróbki, wymagania matrycy stopu powlekaj?cego s? równie? ró?ne, co oznacza, ?e pow?oka powinna by? równie? spersonalizowana, ka?dy proces obróbki cieplnej nie jest panaceum, o ile w okre?lonych warunkach, aby zmaksymalizowa? ich skuteczno??.

(1) W dziedzinie narz?dzi skrawaj?cych w?glik spiekany zachowuje doskona?? wydajno?? ci?cia nawet w wysokich temperaturach 800–1000 ° C. Nadaje si? do szybkiego ci?cia w wysokich temperaturach i ma praktyczne znaczenie dla poprawy efektywno?ci ekonomicznej. Dlatego stopniowo zast?puje stale narz?dziowe o du?ej pr?dko?ci. Twórz narz?dzia. W 2017 roku by? szeroko stosowany nie tylko w tokarkach, strugarkach, no?ach wiertniczych, no?ach trzy ostrzy, sztancach i frezach końcowych, ale tak?e w ci?g?ej promocji inteligentnej produkcji i przemys?owej wersji 4.0. Szerszy, patrz?c w przysz?o?? Materia?em narz?dziowym jest niew?tpliwie ?wiat twardych stopów.

(2) W dziedzinie form ró?ne rodzaje matryc do ci?gnienia drutu i matryc do ci?gnienia drutu s? zasadniczo wykonane z w?glika spiekanego. Progresywna matryca do robienia z?bów zamków b?yskawicznych wykorzystuje twarde stopy YG8 i YG15 do wykonywania matryc o du?ej ?rednicy i twardych matryc YG20C. Stopy do progresywnej matrycy wielopozycyjnej. Tryb niemagnetyczny jest zwykle wykonany z w?glika spiekanego YG15 i YG20. ?ywotno?? matrycy ci?gn?cej drut z wszczepionym jonem azotowym YG8 jest ponad dwukrotnie wi?ksza. Krótko mówi?c, zastosowanie w?glika spiekanego w formach staje si? coraz bardziej powszechne. Jest równie? stosowany w przyrz?dach pomiarowych i innych narz?dziach i nie b?dzie szczegó?owo opisywany.

Po odpowiedniej obróbce cieplnej twardego stopu, chocia? mo?e on poprawi? nieco twardo??, ale bior?c pod uwag? d?u?szy czas obróbki cieplnej i szkodliwy dla wytrzyma?o?ci na zginanie, obróbka cieplna powinna mie? pewien stopień specyficzno?ci. Pow?oka powierzchniowa wzmacnia now? ?cie?k? stosowania w?glika spiekanego, a pod?o?e, materia?, proces i grubo?? pow?oki powinny by? równie? zindywidualizowane.