Et legeringsmateriale fremstillet af en hård forbindelse af et ildfast metal og et bindemetal gennem en pulvermetallurgisk proces. Hårdmetal har en række fremragende egenskaber såsom høj hårdhed, slidstyrke, god styrke og sejhed, varmebestandighed og korrosionsbestandighed, især dets høje hårdhed og slidstyrke, som stort set forbliver uændrede selv ved en temperatur på 500 °C, og har stadig høj hårdhed ved 1000 ℃. Hårdmetal anvendes i vid udstrækning som værktøjsmateriale, såsom drejeværktøjer, fræsere, høvle, bor, boreværktøjer osv., til skæring af støbejern, ikke-jernholdige metaller, plast, kemiske fibre, grafit, glas, sten og almindeligt stål, og kan også bruges til skæring af vanskeligt bearbejdelige materialer såsom varmebestandigt stål, rustfrit stål, højmanganstål, værktøjsstål osv. Skærehastigheden for nye hårdmetalværktøjer er nu hundredvis gange højere end for kulstofstål.
Anvendelse af hårdmetal
(1) Værktøjsmateriale
Hårdmetal er den største mængde værktøjsmateriale, der kan bruges til at fremstille drejeværktøjer, fræsere, høvle, bor osv. Blandt dem er wolfram-koboltkarbid velegnet til kortspånbearbejdning af jernholdige og ikke-jernholdige metaller og bearbejdning af ikke-metalliske materialer, såsom støbejern, støbt messing, bakelit osv.; wolfram-titanium-koboltkarbid er velegnet til langvarig bearbejdning af jernholdige metaller såsom stål. Spånbearbejdning. Blandt lignende legeringer er dem med mere koboltindhold velegnede til grovbearbejdning, og dem med mindre koboltindhold er velegnede til sletbearbejdning. Universalhårdmetal har en meget længere bearbejdningslevetid end andre hårdmetal til vanskeligt bearbejdelige materialer såsom rustfrit stål.
(2) Formmateriale
Hårdmetal anvendes hovedsageligt til koldbearbejdningsmatrices, såsom koldtrækningsmatricer, koldstansematricer, koldekstruderingsmatrices og koldpiermatrices.
Koldstyrede hårdmetalmatriser skal have god slagsejhed, brudstyrke, udmattelsesstyrke, bøjningsstyrke og god slidstyrke under slidstærke arbejdsforhold som slag eller hård slag. Der anvendes normalt legeringskvaliteter med medium og højt koboltindhold samt legeringer med medium og grovkornet korn, såsom YG15C.
Generelt set er forholdet mellem slidstyrke og sejhed af hårdmetal modstridende: en stigning i slidstyrken vil føre til et fald i sejheden, og en stigning i sejheden vil uundgåeligt føre til et fald i slidstyrken. Derfor er det nødvendigt at opfylde specifikke anvendelseskrav i henhold til bearbejdningsobjektet og bearbejdningsforholdene ved valg af legeringskvaliteter.
Hvis den valgte kvalitet er tilbøjelig til tidlig revnedannelse og beskadigelse under brug, bør kvaliteten med højere sejhed vælges. Hvis den valgte kvalitet er tilbøjelig til tidlig slid og beskadigelse under brug, bør kvaliteten med højere hårdhed og bedre slidstyrke vælges. Følgende kvaliteter: YG15C, YG18C, YG20C, YL60, YG22C, YG25C. Fra venstre mod højre falder hårdheden, slidstyrken falder, og sejheden øges; tværtimod er det modsatte tilfældet.
(3) Måleværktøjer og slidstærke dele
Hårdmetal anvendes til slidstærke overfladeindlæg og dele af måleværktøjer, præcisionslejer i slibere, føringsplader og føringsstænger i centerløse slibere, toppen af drejebænke og andre slidstærke dele.
Bindemetaller er generelt jerngruppemetaller, almindeligvis kobolt og nikkel.
Ved fremstilling af hårdmetal er partikelstørrelsen af det valgte råmaterialepulver mellem 1 og 2 mikron, og renheden er meget høj. Råmaterialerne blandes i henhold til det foreskrevne sammensætningsforhold, og alkohol eller andre medier tilsættes vådmalning i en vådkuglemølle for at gøre dem fuldstændigt blandede og pulveriserede. Blandingen sigtes. Derefter granuleres blandingen, presses og opvarmes til en temperatur tæt på bindemetallets smeltepunkt (1300-1500 °C), hvorefter den hærdede fase og bindemetallet danner en eutektisk legering. Efter afkøling fordeles de hærdede faser i gitteret bestående af bindemetallet og er tæt forbundet med hinanden for at danne en fast helhed. Hårdheden af hårdmetal afhænger af indholdet af den hærdede fase og kornstørrelsen, dvs. jo højere indholdet af den hærdede fase og jo finere kornene er, desto større er hårdheden. Hårdmetalets sejhed bestemmes af bindemetallet. Jo højere indholdet af bindemetallet er, desto højere er bøjningsstyrken.
I 1923 tilsatte Schlerter fra Tyskland 10% til 20% kobolt til wolframcarbidpulver som bindemiddel og opfandt en ny legering af wolframcarbid og kobolt. Hårdheden er kun overgået af diamant. Det var den første hårdmetal, der blev fremstillet. Når man skærer stål med et værktøj lavet af denne legering, slides skærkanten hurtigt, og selv skærkanten revner. I 1929 tilsatte Schwarzkov i USA en vis mængde wolframcarbid- og titancarbidforbindelser til den oprindelige sammensætning, hvilket forbedrede værktøjets ydeevne til at skære stål. Dette er endnu en præstation i historien om udvikling af hårdmetal.
Hårdmetal har en række fremragende egenskaber såsom høj hårdhed, slidstyrke, god styrke og sejhed, varmebestandighed og korrosionsbestandighed, især dets høje hårdhed og slidstyrke, som stort set forbliver uændret selv ved en temperatur på 500 °C, og har stadig høj hårdhed ved 1000 ℃. Hårdmetal anvendes i vid udstrækning som værktøjsmateriale, såsom drejeværktøjer, fræsere, høvle, bor, udboringsværktøjer osv., til skæring af støbejern, ikke-jernholdige metaller, plast, kemiske fibre, grafit, glas, sten og almindeligt stål, og kan også bruges til skæring af vanskeligt bearbejdelige materialer såsom varmebestandigt stål, rustfrit stål, højmanganstål, værktøjsstål osv. Skærehastigheden for nye hårdmetalværktøjer er nu hundredvis gange højere end for kulstofstål.
Karbid kan også bruges til at fremstille boreværktøjer til bjergarter, minedrift, boreværktøjer, måleværktøjer, slidstærke dele, metalslibemidler, cylinderforinger, præcisionslejer, dyser, metalforme (såsom trådtrækningsmatricer, boltematricer, møtrikmatricer og forskellige fastgørelsesforme, hvor hårdmetal med sin fremragende ydeevne gradvist erstattede de tidligere stålforme).
Senere kom belagt hårdmetal også på markedet. I 1969 udviklede Sverige med succes et titankarbidbelagt værktøj. Værktøjets basis er wolfram-titan-koboltkarbid eller wolfram-koboltkarbid. Tykkelsen af titankarbidbelægningen på overfladen er kun et par mikrometer, men sammenlignet med samme mærke af legeringsværktøjer er levetiden forlænget med 3 gange, og skærehastigheden er øget med 25% til 50%. I 1970'erne dukkede en fjerde generation af belagte værktøjer op til skæring af vanskeligt bearbejdelige materialer.
Hvordan sintres hårdmetal?
Hårdmetal er et metalmateriale fremstillet ved pulvermetallurgi af hårdmetaller og bindemetaller fra et eller flere ildfaste metaller.
Mstørre produktionslande
Der er mere end 50 lande i verden, der producerer hårdmetal, med en samlet produktion på 27.000-28.000 tons. De vigtigste producenter er USA, Rusland, Sverige, Kina, Tyskland, Japan, Storbritannien, Frankrig osv. Verdensmarkedet for hårdmetal er stort set mættet, og konkurrencen på markedet er meget hård. Kinas hårdmetalindustri begyndte at tage form i slutningen af 1950'erne. Fra 1960'erne til 1970'erne udviklede Kinas hårdmetalindustri sig hurtigt. I begyndelsen af 1990'erne nåede Kinas samlede produktionskapacitet af hårdmetal 6000 tons, og den samlede produktion af hårdmetal nåede 5000 tons, kun overgået af Rusland og USA, er landet nummer tre i verden.
WC-skærer
①Harbid af wolfram og kobolt
Hovedkomponenterne er wolframcarbid (WC) og bindemidlet kobolt (Co).
Dens kvalitet er sammensat af "YG" ("hård og kobolt" på kinesisk pinyin) og procentdelen af gennemsnitligt koboltindhold.
For eksempel betyder YG8, at den gennemsnitlige WCo = 8% er, og resten er wolfram-koboltcarbid af wolframcarbid.
TIC-knive
②Tungsten-titanium-koboltkarbid
Hovedkomponenterne er wolframcarbid, titancarbid (TiC) og kobolt.
Dens kvalitet er sammensat af "YT" ("hårdt, titanium" to tegn i kinesisk pinyin-præfiks) og det gennemsnitlige indhold af titancarbid.
For eksempel betyder YT15 gennemsnitlig WTi = 15%, og resten er wolframcarbid og wolfram-titanium-koboltcarbid med koboltindhold.
Wolfram Titanium Tantal Værktøj
③Tungsten-titanium-tantal (niobium) hårdmetal
Hovedkomponenterne er wolframcarbid, titancarbid, tantalcarbid (eller niobcarbid) og kobolt. Denne type hårdcarbid kaldes også generel hårdcarbid eller universel hårdcarbid.
Dens karakter er sammensat af "YW" (det kinesiske fonetiske præfiks for "hard" og "wan") plus et sekvensnummer, såsom YW1.
Ydeevneegenskaber
Karbidsvejsede indsatser
Høj hårdhed (86～93HRA, svarende til 69～81HRC);
God termisk hårdhed (op til 900 ~ 1000 ℃, hold 60HRC);
God slidstyrke.
Hårdmetalskæreværktøjer er 4 til 7 gange hurtigere end hurtigstål, og værktøjslevetiden er 5 til 80 gange højere. Ved fremstilling af forme og måleværktøjer er levetiden 20 til 150 gange højere end legeret værktøjsstål. Det kan skære i hårde materialer på omkring 50 HRC.
Hårdmetal er imidlertid sprødt og kan ikke bearbejdes, og det er vanskeligt at fremstille integrerede værktøjer med komplekse former. Derfor fremstilles der ofte klinger i forskellige former, som monteres på værktøjskroppen eller formkroppen ved svejsning, limning, mekanisk fastspænding osv.
Specialformet stang
Sintring
Sintringsstøbning af hårdmetal går ud på at presse pulveret til en barre, som derefter føres ind i sintringsovnen for at opvarme det til en bestemt temperatur (sintringstemperatur), holde det i en bestemt tid (holdetid) og derefter afkøle det for at opnå et hårdmetalmateriale med de nødvendige egenskaber.
Sintringsprocessen af hårdmetal kan opdeles i fire grundlæggende faser:
1: I fasen med fjernelse af formningsmidlet og forsintring ændrer det sintrede legeme sig som følger:
Fjernelsen af støbemidlet, med stigende temperatur i den indledende fase af sintringen, nedbrydes eller fordampes støbemidlet gradvist, og det sintrede legeme udskilles. Type, mængde og sintringsprocessen er forskellig.
Oxiderne på pulverets overflade reduceres. Ved sintringstemperaturen kan hydrogen reducere oxiderne af kobolt og wolfram. Hvis formningsmidlet fjernes i vakuum og sintres, er kulstof-ilt-reaktionen ikke stærk. Kontaktspændingen mellem pulverpartiklerne elimineres gradvist, det bindende metalpulver begynder at restituere og omkrystallisere, overfladediffusionen begynder at forekomme, og briketteringsstyrken forbedres.
2: Fastfase-sintringstrin (800 ℃ – eutektisk temperatur)
Ved temperaturen før væskefasens fremkomst intensiveres fastfasereaktionen og diffusionen, udover at fortsætte processen fra det foregående trin, den plastiske strømning forbedres, og det sintrede legeme krymper betydeligt.
3: Sintringstrin i flydende fase (eutektisk temperatur – sintringstemperatur)
Når den flydende fase fremkommer i det sintrede legeme, fuldføres krympningen hurtigt, efterfulgt af krystallografisk transformation for at danne legeringens grundstruktur og struktur.
4: Køletrin (sintringstemperatur – stuetemperatur)
På dette stadie ændrer legeringens struktur og fasesammensætning sig med forskellige køleforhold. Denne funktion kan bruges til at opvarme hårdmetal for at forbedre dets fysiske og mekaniske egenskaber.
Opslagstidspunkt: 11. april 2022
