Carboneto cimentado (metal duro) é um termo geral para ligas compostas de carbonetos, nitretos, boretos ou silicidas de metais com alto ponto de fus?o (W, Mo, Ti, V, Ta, etc.). Dividido em duas categorias principais de fundi??o e sinteriza??o. A liga fundida possui alta fragilidade e baixa tenacidade, além de pouco valor prático de aplica??o. Amplamente utilizadas s?o as ligas sinterizadas, geralmente sinterizadas a partir de carboneto de tungstênio ou carboneto de titanio e pó de cobalto, com alta dureza, resistência ao desgaste e dureza a quente. Usado principalmente para a fabrica??o de alta velocidade de corte e processamento de materiais duros, nos últimos anos, o uso de carboneto na indústria de moldes também está aumentando, por isso é de importancia prática discutir e estudar o tratamento térmico de liga dura.

O carboneto é produzido pelo método de metalurgia do pó a partir do composto duro de metal refratário e da fase de liga??o do metal. Os compostos duros comumente usados s?o os carbonetos. Como liga dura para ferramentas de corte, WC, TiC, TaC, NbC, etc. comumente usados, o aglutinante é Co, e a resistência do carboneto cimentado depende principalmente do conteúdo de Co. Como o carboneto no carboneto cimentado tem uma alto ponto de fus?o (como um ponto de fus?o de 3140 ° C de Ti C), uma alta dureza (como uma dureza de 3200 HV de TiC), uma boa estabilidade química e uma boa estabilidade térmica, a dureza e resistência ao desgaste disso s?o altos. A estabilidade química e do sexo é muito maior do que os a?os-ferramenta de alta velocidade.

A fase dura de metal duro comumente usada é principalmente WC, que tem boa resistência ao desgaste. Embora alguns carbonetos tenham dureza semelhante ao WC, eles n?o possuem a mesma resistência ao desgaste. O WC tem um limite de escoamento superior (6000 MPa), pelo que é mais resistente à deforma??o plástica. A condutividade térmica do WC também é boa, e a condutividade térmica é um importante índice de desempenho do ferramental. O WC tem um coeficiente de dilata??o térmica mais baixo, cerca de 1/3 do do a?o; seu módulo de elasticidade é 3 vezes maior que o do a?o, e sua resistência à compress?o também é maior que a do a?o. Além disso, o WC tem boa resistência à corros?o e oxida??o à temperatura ambiente, boa resistência elétrica e alta resistência à flex?o.

Fig.1 O diagrama de quase-equilíbrio da liga WC-Co

Foi estudado nas fases de liga??o de ligas WC-Co com diferentes propor??es C / W de 5% a 35% WC. As conclus?es s?o tiradas da seguinte forma: as fases γ-fase ou (γ + WC) s?o geradas na liga com resfriamento lento; Quando houver (γ + η) as fases aparecer?o. Entretanto, como a fase (γ + η) é instável, a fase (γ + η) se transformará em uma fase estável (γ + WC) após o recozimento. De acordo com os resultados do teste, o diagrama de fase de quase-equilíbrio mostrado na Fig. 1 é desenhado (a linha sólida é o diagrama de fases do sistema estável e a linha tracejada é o diagrama de fases local que ilustra as características η do quase-estável Estágio).

O recozimento (resfriamento lento) do carboneto cimentado típico depende principalmente do teor de carbono: quando C / W> 1, o carbono livre precipita no limite da fase WC-Co; quando C / W <1, a microestrutura da liga possui Em ambos os casos: Um está na regi?o trifásica (WC + γ + η). é inevitável que a fase η apare?a após a liga ser resfriada lentamente. Se existe uma quantidade t?o grande de fase η na fase cimentícia, aparecem gr?os de cristal ramificado e os gr?os pequenos s?o distribuídos de maneira desigual; se houver um gr?o grande da fase η, os gr?os s?o separados por uma longa distancia; portanto, há informa??es de que a fase η é que Temperaturas mais altas come?aram a se formar.

No outro caso, quando a liga estiver na regi?o de duas fases (WC + γ), a liga W será precipitada como Co3W a partir da fase de liga??o após o recozimento da liga de baixo carbono. O processo de rea??o pode ser expresso pela seguinte fórmula. Cúbico centrado na face → Co cúbico centrado na face + Co3W Portanto, esta liga WC-Co bifásica de baixo carbono será transformada em uma estrutura trifásica (WC + γ + CoW) após o recozimento. A Figura 2 mostra as curvas de dissolu??o de W para ligas WC-Co bifásicas a diferentes temperaturas de recozimento. A curva é a curva crítica de temperatura para ligas bifásicas transformadas em ligas trifásicas (WC + γ + CoW): acima da temperatura da curva O recozimento resulta em uma liga de microestrutura bifásica; o recozimento a temperaturas abaixo da curva produz uma estrutura trifásica contendo Co3W.

(1) Efeito sobre a resistência Como o WC possui solubilidade sólida diferente a diferentes temperaturas em Co, ele oferece a possibilidade de endurecimento por precipita??o da fase aglutinante por têmpera da temperatura da solu??o sólida e envelhecimento subsequente. A têmpera pode inibir a precipita??o da CC e a transi??o homotrópica do Co (hexagonal denso, cúbico centrado na face do Co). Foi relatado que a resistência da liga contendo cobalto 40% pode ser aumentada em cerca de 10% após a têmpera, mas a resistência da liga contendo cobalto 10% é reduzida após a têmpera. Considerando que a quantidade de cobalto contida nos carbonetos cimentados comumente usados na engenharia é geralmente 10% a 37%, o efeito do tratamento térmico na resistência da liga é muito pequeno. Portanto, alguém se atreveu a afirmar que a têmpera n?o é uma maneira de aumentar a for?a das ligas W-Co. O recozimento também causa uma diminui??o na resistência da liga, como mostrado nas Tabelas 1 e 3. As propriedades do carboneto de tungstênio variam com a quantidade de Co contida e a espessura dos gr?os, como mostra a Figura 4.

Fig. 2 A curva de solubilidade sólida do tungstênio na liga bifásica WC-10%Co

Fig.3 Efeito do recozimento a 800 ° C na resistência à flex?o do conteúdo de WC-10%Co

Tabela 1 Efeito do recozimento a 650 ° C na resistência à flex?o da liga Co WC-11%

(2) Efeito na dureza Quando a liga WC-Co envelhece, o Co3WCX e o Co3WCX precipitam na fase densa do tecido; portanto, a dureza da liga aumenta, mas a dureza da liga diminui quando é posteriormente convertida em Co3W. Os dados do teste de H.Jonsson s?o mostrados na Figura 5 e Figura 6. Embora a existência de Co3WCX após o tratamento térmico melhore ligeiramente a dureza da liga, considerando o maior tempo de tratamento térmico e a diminui??o da resistência à flex?o, acredita-se que a precipita??o da fase Co3WCX para dispersar e endurecer a fase aglutinante n?o é um método eficaz para o desenvolvimento de novas classes. Outra maneira deve ser encontrada. .

(3) O tratamento térmico típico do carboneto cimentado é mostrado na tabela 2.

Tabela 2 processo típico de tratamento térmico de liga dura

Figura 4 As propriedades do carboneto cimentado WC variam com a quantidade de Co e o tamanho do gr?o

Fig. 5 Rela??o entre dureza e tempo de envelhecimento da fase ligante de liga WC-Co

Fig. 6 Rela??o entre dureza e tempo de envelhecimento da liga WC-Co

A fim de melhorar ainda mais a resistência ao desgaste da liga dura, um material duro como TiC ou TiN pode ser depositado por vapor na superfície da mesma. O material de revestimento deve atender aos seguintes requisitos:

1 Deve ter alta dureza a baixa temperatura e alta temperatura.

2 tem boa estabilidade química.

3 deve ter permeabilidade e sem orifício de ar.

4 O material a ser processado deve ter um baixo fator de atrito.

5 Para unir firmemente ao corpo da ferramenta. 6 é econ?mico e fácil de produzir. No mundo de hoje, o metal duro também é o principal material das ferramentas de corte. Também está expandindo sua participa??o em moldes, ferramentas de medi??o e outros campos.

Em resumo, é usado principalmente nos seguintes aspectos:

1 Torneamento em corte contínuo.

2 Torneamento de perfil com pouca altera??o na profundidade da faca.

3 requerem veículos intermitentes com baixa intensidade.

As vantagens do carboneto cimentado revestido s?o muitas e resumidas da seguinte forma:

1 Boa versatilidade.

2 pode melhorar a precis?o da superfície de corte da pe?a.

3 A velocidade de corte aumenta bastante com a mesma vida útil da ferramenta.

4 Na mesma velocidade de corte, a vida da ferramenta pode ser aumentada.

(1) Material de revestimento A maioria dos fabricantes estrangeiros usa revestimento de TiC para insertos revestidos, seguido pelo revestimento de TiN. O revestimento composto de TiC-TiN e o revestimento de solu??o sólida de Ti (C ? N) aumentaram gradualmente. Nos últimos anos, muitos novos revestimentos compostos também foram desenvolvidos.

Atualmente, o TiC é um material de revestimento ideal; suas vantagens s?o dureza a alta temperatura, alta resistência, boa resistência à oxida??o e resistência ao desgaste de crateras; sua desvantagem é que o coeficiente de expans?o térmica e o corpo s?o maiores e a resistência ao desgaste lateral é baixa. Comparado com o revestimento de TiC, o revestimento de TiN tem as seguintes vantagens: a lamina revestida tem uma baixa tendência a formar uma cratera ao cortar, e seu coeficiente de expans?o térmica é próximo ao do substrato e tem uma baixa sensibilidade ao choque térmico e n?o é provável que forme um tumor. O desgaste antiderrapante é bom e é fácil de depositar e controlar. A desvantagem é que a ades?o ao substrato é menos sólida. O revestimento composto de TiC-TiN e o revestimento de solu??o sólida de Ti (C ? N) s?o novos revestimentos desenvolvidos na década de 1970 e foram aplicados com sucesso na produ??o.

O revestimento duro de revestimento composto tem um futuro promissor.

(2) Processo de revestimento O processo e o equipamento para a produ??o de pastilhas de revestimento de TiC em casa e no exterior s?o semelhantes. A característica comum é que as pastilhas de metal duro tratadas s?o colocadas em uma camara de rea??o de deposi??o e, em seguida, H2 é usado como veículo para introduzir TiCl4 e metano na camara de rea??o. Rea??o de deposi??o. A temperatura da rea??o é aproximadamente controlada a cerca de 1000 ° C. O método de aquecimento é quase sempre o mesmo aquecimento por indu??o de alta frequência, e a press?o de deposi??o é principalmente press?o negativa. Embora um revestimento de boa qualidade possa ser depositado sob press?o normal, o uso de deposi??o de press?o negativa é mais eficiente e o revestimento é mais uniforme e denso. Especialmente quando o número de laminas de deposi??o é grande, as vantagens do uso da deposi??o de press?o negativa s?o particularmente significativas.

(3) Espessura do revestimento A espessura do revestimento de TiC é geralmente de 5 a 8 μm para as pastilhas de revestimento produzidas em casa e no exterior. A espessura do revestimento de TiN está na faixa de 8 ~ 12μm. (4) O desempenho do revestimento da matriz de revestimento é muito afetado pela composi??o da matriz; a matriz da lamina revestida deve atender aos seguintes requisitos: 1 possui boa tenacidade e resistência à deforma??o plástica. 2 tem uma dureza alta. 3 Sua composi??o química deve corresponder ao material de revestimento e a ades?o mútua deve ser firme. 4 n?o é danificado em altas temperaturas de deposi??o. 5 O coeficiente de expans?o é semelhante ao do material de revestimento. 6 tem boa condutividade térmica. Ao usinar materiais de a?o, as ligas WiC-TC-Co ou WC-TiC-TaC-Co devem ser selecionadas; Ao usinar ferro fundido ou metais n?o ferrosos, as ligas WC-Co devem ser selecionadas. Diferentes materiais de processamento, os requisitos da matriz de liga de revestimento também s?o diferentes, o que significa que o revestimento também deve ser personalizado, qualquer processo de tratamento térmico n?o é uma panacéia, desde que sob condi??es específicas para maximizar sua eficácia.

(1) No campo das ferramentas de corte, o metal duro mantém excelente desempenho de corte mesmo em altas temperaturas de 800-1000 ° C. é adequado para corte rápido em altas temperaturas e tem um significado prático para melhorar a eficiência econ?mica. Portanto, está substituindo gradualmente os a?os para ferramentas de alta velocidade. Fa?a ferramentas. Em 2017, foi amplamente utilizado n?o apenas em tornos, plaina, facas de mandrilar, fresas de três laminas, fresas e fresas de topo, mas também com a promo??o contínua da fabrica??o inteligente e da indústria 4.0. Mais amplo, ansioso pelo futuro O material da ferramenta é, sem dúvida, o mundo das ligas duras.

(2) No campo dos moldes, vários tipos de matriz de trefila??o e matriz de trefila??o s?o basicamente feitos de carboneto cimentado. A matriz progressiva para fabricar dentes com zíper usa as ligas duras YG8 e YG15 para fazer matrizes de grande diametro e matrizes duras YG20C. Ligas para matriz progressiva de múltiplas posi??es. O modo n?o magnético é geralmente feito de carboneto cimentado YG15 e YG20. A vida útil da matriz de trefilagem implantada com íons de nitrogênio YG8 é mais do que duplicada. Em suma, a aplica??o de carboneto cimentado em moldes está se tornando cada vez mais comum. Também é usado no setor de instrumentos de medi??o e outras ferramentas e n?o será descrito em detalhes.

Após o tratamento térmico adequado da liga dura, embora possa melhorar um pouco da dureza, mas levando em considera??o o tempo de tratamento térmico mais longo e prejudicial à resistência à flex?o, o tratamento térmico deve ter um certo grau de especificidade. O revestimento de superfície fortalece o novo caminho para o uso de carboneto cimentado, e o substrato, material, processo e espessura do revestimento também devem ser individualizados.