{"id":1857,"date":"2019-05-22T02:48:24","date_gmt":"2019-05-22T02:48:24","guid":{"rendered":"http:\/\/www.meetyoucarbide.com\/single-post-heat-treatment-of-tungsten-carbide-products\/"},"modified":"2020-05-04T13:12:03","modified_gmt":"2020-05-04T13:12:03","slug":"heat-treatment-of-tungsten-carbide-products","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/pl\/obrobka-cieplna-produktow-weglika-wolframu\/","title":{"rendered":"Obr\u00f3bka cieplna produkt\u00f3w z w\u0119glika wolframu"},"content":{"rendered":"
\n
\n
W\u0119glik spiekany (twardy metal) to og\u00f3lny termin na stopy sk\u0142adaj\u0105ce si\u0119 z w\u0119glik\u00f3w, azotk\u00f3w, bork\u00f3w lub krzemk\u00f3w metali o wysokiej temperaturze topnienia (W, Mo, Ti, V, Ta itp.). Podzielony na dwie g\u0142\u00f3wne kategorie odlewania i spiekania. Odlew stopowy ma wysok\u0105 krucho\u015b\u0107 i nisk\u0105 wytrzyma\u0142o\u015b\u0107, a tak\u017ce ma niewielk\u0105 praktyczn\u0105 warto\u015b\u0107 u\u017cytkow\u0105. Powszechnie stosowane s\u0105 stopy spiekane, kt\u00f3re s\u0105 na og\u00f3\u0142 spiekane z w\u0119glika wolframu lub w\u0119glika tytanu i proszku kobaltowego i maj\u0105 wysok\u0105 twardo\u015b\u0107, odporno\u015b\u0107 na zu\u017cycie i twardo\u015b\u0107 na gor\u0105co. Stosowane g\u0142\u00f3wnie do produkcji szybkich ci\u0119\u0107 i obr\u00f3bki twardych materia\u0142\u00f3w, w ostatnich latach wzrasta r\u00f3wnie\u017c wykorzystanie w\u0119glik\u00f3w w przemy\u015ble form, dlatego praktyczne om\u00f3wienie i badanie obr\u00f3bki cieplnej stop\u00f3w twardych ma praktyczne znaczenie.<\/div>\n

1. Cechy w\u0119glika spiekanego<\/h2>\n
W\u0119glik wytwarza si\u0119 metod\u0105 metalurgii proszk\u00f3w z ogniotrwa\u0142ego twardego metalu i fazy wi\u0105zania metalu. Powszechnie stosowanymi twardymi zwi\u0105zkami s\u0105 w\u0119gliki. Jako twardy stop do narz\u0119dzi skrawaj\u0105cych, powszechnie stosowany WC, TiC, TaC, NbC itp., Spoiwo to Co, a wytrzyma\u0142o\u015b\u0107 w\u0119glika spiekanego zale\u017cy g\u0142\u00f3wnie od zawarto\u015bci Co. Poniewa\u017c w\u0119glik spiekany ma w\u0119glik spiekany wysoka temperatura topnienia (taka jak temperatura topnienia 3140 \u00b0 C TiC), wysoka twardo\u015b\u0107 (taka jak twardo\u015b\u0107 3200 HV TiC), dobra stabilno\u015b\u0107 chemiczna i dobra stabilno\u015b\u0107 termiczna, twardo\u015b\u0107 i odporno\u015b\u0107 na zu\u017cycie ich s\u0105 wysokie. P\u0142e\u0107 i stabilno\u015b\u0107 chemiczna s\u0105 znacznie wy\u017csze ni\u017c w przypadku stali szybkotn\u0105cych.<\/div>\n
Powszechnie stosowan\u0105 tward\u0105 faz\u0105 z w\u0119glika spiekanego jest g\u0142\u00f3wnie WC, kt\u00f3ra ma dobr\u0105 odporno\u015b\u0107 na zu\u017cycie. Chocia\u017c niekt\u00f3re w\u0119gliki maj\u0105 podobn\u0105 twardo\u015b\u0107 jak WC, nie maj\u0105 takiej samej odporno\u015bci na zu\u017cycie. WC ma wy\u017csz\u0105 granic\u0119 plastyczno\u015bci (6000 MPa), dzi\u0119ki czemu jest bardziej odporne na odkszta\u0142cenia plastyczne. Przewodno\u015b\u0107 cieplna WC jest r\u00f3wnie\u017c dobra, a przewodno\u015b\u0107 cieplna jest wa\u017cnym wska\u017anikiem wydajno\u015bci oprzyrz\u0105dowania. WC ma ni\u017cszy wsp\u00f3\u0142czynnik rozszerzalno\u015bci cieplnej, oko\u0142o 1\/3 wsp\u00f3\u0142czynnika rozszerzalno\u015bci stali; jego modu\u0142 spr\u0119\u017cysto\u015bci jest 3 razy wi\u0119kszy ni\u017c stali, a jego wytrzyma\u0142o\u015b\u0107 na \u015bciskanie jest r\u00f3wnie\u017c wy\u017csza ni\u017c stali. Ponadto WC ma dobr\u0105 odporno\u015b\u0107 na korozj\u0119 i utlenianie w temperaturze pokojowej, dobr\u0105 odporno\u015b\u0107 elektryczn\u0105 i wysok\u0105 wytrzyma\u0142o\u015b\u0107 na zginanie.<\/div>\n

\"\"<\/p>\n

Ryc.1 Schemat quasi-r\u00f3wnowagi stopu WC-Co<\/div>\n

2. Obr\u00f3bka cieplna i organizacja stopu<\/h2>\n
Zosta\u0142 on zbadany na fazach \u0142\u0105czenia stop\u00f3w WC-Co o r\u00f3\u017cnych stosunkach C \/ W od 5% do 35% WC. Wnioski s\u0105 nast\u0119puj\u0105ce: faza \u03b3 lub (\u03b3 + WC) fazy powstaj\u0105 w stopie przy powolnym ch\u0142odzeniu; Gdy wyst\u0119puj\u0105 (\u03b3 + \u03b7), pojawiaj\u0105 si\u0119 fazy. Poniewa\u017c jednak faza (\u03b3 + \u03b7) jest niestabilna, faza (\u03b3 + \u03b7) przekszta\u0142ci si\u0119 w faz\u0119 stabiln\u0105 (\u03b3 + WC) po wy\u017carzaniu. Zgodnie z wynikami testu narysowany jest quasi-r\u00f3wnowagowy wykres fazowy pokazany na ryc. 1 (linia ci\u0105g\u0142a to schemat fazowy uk\u0142adu stabilnego, a linia przerywana to lokalny schemat fazowy ilustruj\u0105cy \u03b7 charakterystyki quasi-stabilnej faza).<\/div>\n
Wy\u017carzanie (powolne ch\u0142odzenie) typowego w\u0119glika spiekanego zale\u017cy g\u0142\u00f3wnie od zawarto\u015bci w\u0119gla: gdy C \/ W> 1, wolny w\u0119giel wytr\u0105ca si\u0119 na granicy faz WC-Co; gdy C \/ W <1, mikrostruktura stopu W obu przypadkach: Jeden znajduje si\u0119 w obszarze tr\u00f3jfazowym (WC + \u03b3 + \u03b7). Jest nieuniknione, \u017ce faza \u03b7 pojawia si\u0119 po powolnym ch\u0142odzeniu stopu. Je\u015bli w fazie cementowej istnieje tak du\u017ca ilo\u015b\u0107 fazy \u03b7, pojawiaj\u0105 si\u0119 rozga\u0142\u0119zione ziarna kryszta\u0142\u00f3w, a ma\u0142e ziarna s\u0105 nier\u00f3wnomiernie rozmieszczone; je\u015bli jest du\u017ce ziarno fazy \u03b7, ziarna s\u0105 oddzielone na du\u017c\u0105 odleg\u0142o\u015b\u0107, wi\u0119c istnieje informacja, \u017ce faza \u03b7 to Wy\u017csze temperatury zacz\u0119\u0142y powstawa\u0107.<\/div>\n
W drugim przypadku, gdy stop znajduje si\u0119 w obszarze dwufazowym (WC + \u03b3), stop W zostanie wytr\u0105cony jako Co3W z fazy wi\u0105zania po wy\u017carzeniu stopu niskow\u0119glowego. Proces reakcji mo\u017cna wyrazi\u0107 za pomoc\u0105 nast\u0119puj\u0105cego wzoru. Co Sze\u015bcienny ze\u015brodkowywany \u2192 Co Sze\u015bcienny ze\u015brodkowywany + Co3W Dlatego ten dwufazowy stop WC-Co o niskiej zawarto\u015bci w\u0119gla zostanie przekszta\u0142cony w struktur\u0119 tr\u00f3jfazow\u0105 (WC + \u03b3 + CoW) po wy\u017carzeniu. Rysunek 2 pokazuje krzywe rozpuszczania W dla dwufazowych stop\u00f3w WC-Co w r\u00f3\u017cnych temperaturach wy\u017carzania. Krzywa jest krzyw\u0105 temperatury krytycznej dla stop\u00f3w dwufazowych przekszta\u0142conych w stopy tr\u00f3jfazowe (WC + \u03b3 + CoW): powy\u017cej temperatury krzywej Wy\u017carzanie prowadzi do uzyskania dwufazowego stopu mikrostruktury; wy\u017carzanie w temperaturach poni\u017cej krzywej daje tr\u00f3jfazow\u0105 struktur\u0119 zawieraj\u0105c\u0105 Co3W.<\/div>\n

3. Wp\u0142yw procesu obr\u00f3bki cieplnej na w\u0142a\u015bciwo\u015bci mechaniczne stopu twardo\u015bci<\/h2>\n
(1) Wp\u0142yw na wytrzyma\u0142o\u015b\u0107 Poniewa\u017c WC ma r\u00f3\u017cn\u0105 rozpuszczalno\u015b\u0107 cia\u0142a sta\u0142ego w r\u00f3\u017cnych temperaturach w Co, zapewnia mo\u017cliwo\u015b\u0107 utwardzania przez wytr\u0105canie fazy spoiwa przez hartowanie w temperaturze roztworu sta\u0142ego, a nast\u0119pnie starzenie. Hartowanie mo\u017ce hamowa\u0107 wytr\u0105canie si\u0119 WC i przej\u015bcie homotropii Co (g\u0119sty sze\u015bciok\u0105tny Co, sze\u015bcienny wy\u015brodkowany Co). Doniesiono, \u017ce wytrzyma\u0142o\u015b\u0107 stopu zawieraj\u0105cego kobalt 40% mo\u017cna zwi\u0119kszy\u0107 o oko\u0142o 10% po hartowaniu, ale wytrzyma\u0142o\u015b\u0107 stopu zawieraj\u0105cego kobalt 10% zmniejsza si\u0119 po hartowaniu. Bior\u0105c pod uwag\u0119, \u017ce ilo\u015b\u0107 kobaltu zawarta w w\u0119glikach spiekanych powszechnie stosowanych w in\u017cynierii wynosi na og\u00f3\u0142 od 10% do 37%, wp\u0142yw obr\u00f3bki cieplnej na wytrzyma\u0142o\u015b\u0107 stopu jest bardzo niewielki. Wi\u0119c kto\u015b odwa\u017cy\u0142 si\u0119 twierdzi\u0107, \u017ce hartowanie nie jest sposobem na zwi\u0119kszenie wytrzyma\u0142o\u015bci stop\u00f3w W-Co. Wy\u017carzanie powoduje r\u00f3wnie\u017c spadek wytrzyma\u0142o\u015bci stopu, jak pokazano w tabelach 1 i 3. W\u0142a\u015bciwo\u015bci w\u0119glika wolframu zmieniaj\u0105 si\u0119 wraz z zawarto\u015bci\u0105 Co i grubo\u015bci\u0105 ziaren, jak pokazano na rycinie 4.<\/div>\n

\"\"<\/p>\n

Ryc. 2 Krzywa sta\u0142ej rozpuszczalno\u015bci wolframu w stopie dwufazowym WC-10%Co<\/div>\n

\"\"<\/p>\n

Ryc. 3 Wp\u0142yw wy\u017carzania w temperaturze 800 \u00b0 C na wytrzyma\u0142o\u015b\u0107 na zginanie zawarto\u015bci WC-10%Co<\/div>\n