Ett legeringsmaterial tillverkat av en hård förening av en eldfast metall och en bindemetall genom en pulvermetallurgisk process. Hårdmetall har en rad utmärkta egenskaper såsom hög hårdhet, slitstyrka, god hållfasthet och seghet, värmebeständighet och korrosionsbeständighet, särskilt dess höga hårdhet och slitstyrka, som i princip förblir oförändrade även vid en temperatur på 500 °C, och har fortfarande hög hårdhet vid 1000 ℃. Hårdmetall används ofta som verktygsmaterial, såsom svarvverktyg, fräsar, hyvlar, borrar, arborrverktyg etc., för skärning av gjutjärn, icke-järnmetaller, plast, kemiska fibrer, grafit, glas, sten och vanligt stål, och kan även användas för skärning av svårbearbetade material såsom värmebeständigt stål, rostfritt stål, högmanganstål, verktygsstål etc. Skärhastigheten för nya hårdmetallverktyg är nu hundratals gånger högre än för kolstål.
Applicering av hårdmetall
(1) Verktygsmaterial
Karbid är den största mängden verktygsmaterial, som kan användas för att tillverka svarvverktyg, fräsar, hyvlar, borrar etc. Bland dessa är volfram-koboltkarbid lämplig för kortspånbearbetning av järn- och icke-järnmetaller och bearbetning av icke-metalliska material, såsom gjutjärn, gjuten mässing, bakelit etc.; volfram-titan-koboltkarbid är lämplig för långvarig bearbetning av järnmetaller såsom stål. Spånbearbetning. Bland liknande legeringar är de med mer kobolthalt lämpliga för grovbearbetning, och de med lägre kobolthalt är lämpliga för finbearbetning. Allmänna hårdmetaller har en mycket längre bearbetningslivslängd än andra hårdmetaller för svårbearbetade material såsom rostfritt stål.
(2) Formmaterial
Hårdmetall används huvudsakligen för kallbearbetningsverktyg såsom kalldragningsverktyg, kallstansverktyg, kallextruderingsverktyg och kalla hålverktyg.
Hårdmetallkallprofileringsverktyg måste ha god slagseghet, brottseghet, utmattningshållfasthet, böjhållfasthet och god slitstyrka under slitstarka arbetsförhållanden som slag eller hårda slag. Vanligtvis används legeringskvaliteter med medelhög och hög kobolthalt samt medellåga och grovkorniga legeringar, såsom YG15C.
Generellt sett är förhållandet mellan slitstyrka och seghet hos hårdmetall motsägelsefullt: ökningen av slitstyrkan leder till minskad seghet, och ökningen av segheten leder oundvikligen till minskad slitstyrka. Därför är det nödvändigt att uppfylla specifika användningskrav beroende på bearbetningsobjektet och bearbetningsförhållandena vid val av legeringskvaliteter.
Om den valda sorten är benägen att spricka och skadas tidigt under användning, bör sorten med högre seghet väljas. Om den valda sorten är benägen att slitas och skadas tidigt under användning, bör sorten med högre hårdhet och bättre slitstyrka väljas. Följande sorter: YG15C, YG18C, YG20C, YL60, YG22C, YG25C Från vänster till höger minskar hårdheten, slitstyrkan minskar och segheten ökar; tvärtom gäller det motsatta.
(3) Mätverktyg och slitstarka delar
Karbid används för slitstarka ytinlägg och delar av mätverktyg, precisionslager i slipmaskiner, styrplattor och styrstänger i centerlösa slipmaskiner, överdelar på svarvar och andra slitstarka delar.
Bindemetaller är i allmänhet järngruppmetaller, vanligtvis kobolt och nickel.
Vid tillverkning av hårdmetall är partikelstorleken på det valda råmaterialpulvret mellan 1 och 2 mikron, och renheten är mycket hög. Råmaterialen blandas enligt det föreskrivna sammansättningsförhållandet, och alkohol eller andra medier tillsätts till våtmalning i en våtkulkvarn för att göra dem fullständigt blandade och pulveriserade. Sikta blandningen. Därefter granuleras blandningen, pressas och värms upp till en temperatur nära bindemetallens smältpunkt (1300-1500 °C), varvid den härdade fasen och bindemetallen bildar en eutektisk legering. Efter kylning fördelas de härdade faserna i nätet som består av bindemetallen och är nära sammankopplade med varandra för att bilda en fast helhet. Hårdmetallens hårdhet beror på den härdade fashalten och kornstorleken, det vill säga ju högre den härdade fashalten och ju finare kornen är, desto större är hårdheten. Hårdmetallens seghet bestäms av bindemetallen. Ju högre bindemetallhalten är, desto högre är böjhållfastheten.
År 1923 tillsatte Schlerter i Tyskland 10 % till 20 % kobolt till volframkarbidpulver som bindemedel och uppfann en ny legering av volframkarbid och kobolt. Hårdheten är näst efter diamant. Den första hårdmetallen tillverkades. Vid skärning av stål med ett verktyg tillverkat av denna legering slits skäreggen snabbt ut, och till och med skäreggen spricker. År 1929 tillsatte Schwarzkov i USA en viss mängd volframkarbid- och titankarbidföreningar till den ursprungliga sammansättningen, vilket förbättrade verktygets prestanda vid skärning av stål. Detta är ytterligare en prestation i hårdmetallutvecklingens historia.
Hårdmetall har en rad utmärkta egenskaper såsom hög hårdhet, slitstyrka, god hållfasthet och seghet, värmebeständighet och korrosionsbeständighet, särskilt dess höga hårdhet och slitstyrka, som i princip förblir oförändrade även vid en temperatur på 500 °C, har fortfarande hög hårdhet vid 1000 ℃. Hårdmetall används ofta som verktygsmaterial, såsom svarvverktyg, fräsar, hyvlar, borrar, arborrverktyg etc., för skärning av gjutjärn, icke-järnmetaller, plast, kemiska fibrer, grafit, glas, sten och vanligt stål, och kan även användas för skärning av svårbearbetade material såsom värmebeständigt stål, rostfritt stål, högmanganstål, verktygsstål etc. Skärhastigheten för nya hårdmetallverktyg är nu hundratals gånger högre än för kolstål.
Karbid kan också användas för att tillverka bergborrverktyg, gruvverktyg, borrverktyg, mätverktyg, slitstarka delar, metallslipmedel, cylinderfoder, precisionslager, munstycken, metallformar (såsom tråddragningsmatriser, bultmatriser, muttermatriser och olika fästelementformar, där hårdmetallens utmärkta prestanda gradvis ersatte de tidigare stålformarna).
Senare kom även belagd hårdmetall. År 1969 utvecklade Sverige framgångsrikt ett titankarbidbelagt verktyg. Verktygets bas är volfram-titan-koboltkarbid eller volfram-koboltkarbid. Tjockleken på titankarbidbeläggningen på ytan är bara några få mikrometer, men jämfört med samma märke av legeringsverktyg förlängs livslängden med 3 gånger och skärhastigheten ökas med 25 % till 50 %. På 1970-talet dök en fjärde generation av belagda verktyg upp för skärning av svårbearbetade material.
Hur sintras hårdmetall?
Hårdmetall är ett metallmaterial som framställs genom pulvermetallurgi av karbider och bindemetaller från en eller flera eldfasta metaller.
Mstörre produktionsländer
Det finns fler än 50 länder i världen som producerar hårdmetall, med en total produktion på 27 000–28 000 ton. De största producenterna är USA, Ryssland, Sverige, Kina, Tyskland, Japan, Storbritannien, Frankrike etc. Världsmarknaden för hårdmetall är i princip mättad och konkurrensen på marknaden är mycket hård. Kinas hårdmetallindustri började ta form i slutet av 1950-talet. Från 1960-talet till 1970-talet utvecklades Kinas hårdmetallindustri snabbt. I början av 1990-talet nådde Kinas totala produktionskapacitet för hårdmetall 6 000 ton, och den totala produktionen av hårdmetall nådde 5 000 ton, näst efter Ryssland och USA, rankas landet trea i världen.
WC-skärare
①Volfram- och kobolthårdmetall
Huvudkomponenterna är volframkarbid (WC) och bindemedlet kobolt (Co).
Dess kvalitet består av "YG" ("hård och kobolt" på kinesiska pinyin) och procentandelen av genomsnittlig kobolthalt.
Till exempel betyder YG8 att genomsnittet WCo = 8%, och resten är volfram-koboltkarbid av volframkarbid.
TIC-knivar
②Volfram-titan-koboltkarbid
Huvudkomponenterna är volframkarbid, titankarbid (TiC) och kobolt.
Dess kvalitet består av "YT" ("hård, titan" två tecken i kinesisk pinyin-prefix) och det genomsnittliga innehållet av titankarbid.
Till exempel betyder YT15 genomsnittlig WTi = 15 %, och resten är volframkarbid och volfram-titan-koboltkarbid med koboltinnehåll.
Volfram Titan Tantal Verktyg
③ Volfram-titan-tantal (niob) hårdmetall
Huvudkomponenterna är volframkarbid, titankarbid, tantalkarbid (eller niobkarbid) och kobolt. Denna typ av hårdmetall kallas även allmän hårdmetall eller universal hårdmetall.
Dess betyg består av "YW" (det kinesiska fonetiska prefixet för "hard" och "wan") plus ett sekvensnummer, såsom YW1.
Prestandaegenskaper
Karbidsvetsade skärinsatser
Hög hårdhet (86～93HRA, motsvarande 69～81HRC);
God termisk hårdhet (upp till 900～1000 ℃, håll 60HRC);
Bra nötningsbeständighet.
Hårdmetallskärverktyg är 4 till 7 gånger snabbare än snabbstål, och verktygens livslängd är 5 till 80 gånger högre. Vid tillverkning av formar och mätverktyg är livslängden 20 till 150 gånger högre än för legerat verktygsstål. Det kan skära hårda material med en tjocklek på cirka 50 HRC.
Hårdmetall är dock spröd och kan inte bearbetas, och det är svårt att tillverka integrerade verktyg med komplexa former. Därför tillverkas ofta blad med olika former, som monteras på verktygskroppen eller formkroppen genom svetsning, limning, mekanisk fastspänning etc.
Specialformad stång
Sintring
Sintring av hårdmetall går ut på att pressa pulvret till en bits, som sedan förs in i sinterugnen för att värmas upp till en viss temperatur (sintringstemperatur), hållas där under en viss tid (hålltid) och sedan kyls ner för att få ett hårdmetallmaterial med de erforderliga egenskaperna.
Sintringsprocessen av hårdmetall kan delas in i fyra grundläggande steg:
1: I steget att avlägsna formningsmedlet och försintra förändras den sintrade kroppen enligt följande:
Avlägsnandet av formningsmedlet, med ökande temperatur i sintringens inledande skede, sönderfaller eller förångas formningsmedlet gradvis, och den sintrade kroppen exkluderas. Typ, mängd och sintringsprocessen är olika.
Oxiderna på pulvrets yta reduceras. Vid sintringstemperaturen kan väte reducera oxiderna av kobolt och volfram. Om formningsmedlet avlägsnas i vakuum och sintras blir kol-syre-reaktionen inte stark. Kontaktspänningen mellan pulverpartiklarna elimineras gradvis, bindningsmetallpulvret börjar återhämta sig och omkristallisera, ytdiffusion börjar ske och briketteringsstyrkan förbättras.
2: Sintringssteg i fast fas (800 ℃ – eutektisk temperatur)
Vid temperaturen före uppkomsten av vätskefasen, förutom att fortsätta processen från föregående steg, intensifieras fastfasreaktionen och diffusionen, det plastiska flödet förbättras och den sintrade kroppen krymper avsevärt.
3: Sintringssteg i vätskefas (eutektisk temperatur – sintringstemperatur)
När den flytande fasen uppträder i den sintrade kroppen avslutas krympningen snabbt, följt av kristallografisk omvandling för att bilda legeringens grundstruktur och struktur.
4: Kylningssteg (sintringstemperatur – rumstemperatur)
I detta skede förändras legeringens struktur och fassammansättning vissa gånger med olika kylförhållanden. Denna egenskap kan användas för att värma hårdmetallen för att förbättra dess fysikaliska och mekaniska egenskaper.
Publiceringstid: 11 april 2022
