Um material de liga feito de um composto duro de um metal refratário e um metal ligante através de um processo de metalurgia do pó. O carboneto cimentado tem uma série de excelentes propriedades, como alta dureza, resistência ao desgaste, boa resistência e tenacidade, resistência ao calor e resistência à corrosão, especialmente sua alta dureza e resistência ao desgaste, que permanecem basicamente inalteradas mesmo a uma temperatura de 500 °C, ainda tem alta dureza a 1000 ℃. O carboneto é amplamente utilizado como material de ferramenta, como ferramentas de torneamento, fresas, plainas, brocas, ferramentas de mandrilar, etc., para cortar ferro fundido, metais não ferrosos, plásticos, fibras químicas, grafite, vidro, pedra e aço comum, e também pode ser usado para cortar materiais difíceis de usinar, como aço resistente ao calor, aço inoxidável, aço com alto teor de manganês, aço para ferramentas, etc. A velocidade de corte das novas ferramentas de carboneto é agora centenas de vezes maior que a do aço carbono.
Aplicação de carboneto cimentado
(1) Material da ferramenta
O carboneto é o material de maior quantidade de ferramentas, podendo ser usado para fazer ferramentas de torneamento, fresas, plainas, brocas, etc. Entre eles, o carboneto de tungstênio-cobalto é adequado para o processamento de cavacos curtos de metais ferrosos e não ferrosos e o processamento de materiais não metálicos, como ferro fundido, latão fundido, baquelite, etc.; o carboneto de tungstênio-titânio-cobalto é adequado para o processamento de longo prazo de metais ferrosos, como o aço. Usinagem de cavacos. Entre ligas semelhantes, aquelas com maior teor de cobalto são adequadas para usinagem de desbaste, e aquelas com menor teor de cobalto são adequadas para acabamento. Os carbonetos cimentados de uso geral têm uma vida útil de usinagem muito mais longa do que outros carbonetos cimentados para materiais difíceis de usinar, como o aço inoxidável.
(2) Material do molde
O carboneto cimentado é usado principalmente em matrizes de trabalho a frio, como matrizes de trefilação a frio, matrizes de puncionamento a frio, matrizes de extrusão a frio e matrizes de perfuração a frio.
Matrizes de metal duro para recozimento a frio devem apresentar boa tenacidade ao impacto, tenacidade à fratura, resistência à fadiga, resistência à flexão e boa resistência ao desgaste sob condições de trabalho de impacto ou forte impacto. Geralmente, são utilizados graus de liga de cobalto médio e alto e de grãos médios e grossos, como YG15C.
De modo geral, a relação entre a resistência ao desgaste e a tenacidade do metal duro é contraditória: o aumento da resistência ao desgaste leva à diminuição da tenacidade, e o aumento da tenacidade leva inevitavelmente à diminuição da resistência ao desgaste. Portanto, ao selecionar os graus de liga, é necessário atender aos requisitos de uso específicos de acordo com o objeto de processamento e as condições de trabalho.
Se a classe selecionada for propensa a rachaduras e danos precoces durante o uso, a classe com maior tenacidade deve ser selecionada; se a classe selecionada for propensa a desgaste precoce e danos durante o uso, a classe com maior dureza e melhor resistência ao desgaste deve ser selecionada. As seguintes classes: YG15C, YG18C, YG20C, YL60, YG22C, YG25C Da esquerda para a direita, a dureza diminui, a resistência ao desgaste diminui e a tenacidade aumenta; pelo contrário, o oposto é verdadeiro.
(3) Ferramentas de medição e peças resistentes ao desgaste
O carboneto é usado em incrustações de superfícies resistentes ao desgaste e em peças de ferramentas de medição, rolamentos de precisão de retificadoras, placas de guia e hastes de guia de retificadoras sem centro, partes superiores de tornos e outras peças resistentes ao desgaste.
Os metais ligantes são geralmente metais do grupo do ferro, comumente cobalto e níquel.
Na fabricação de metal duro, o tamanho das partículas do pó da matéria-prima selecionada está entre 1 e 2 mícrons, e a pureza é muito alta. As matérias-primas são dosadas de acordo com a proporção de composição prescrita, e álcool ou outros meios são adicionados à moagem úmida em um moinho de bolas úmido para torná-los totalmente misturados e pulverizados. Peneire a mistura. Em seguida, a mistura é granulada, prensada e aquecida a uma temperatura próxima ao ponto de fusão do metal ligante (1300-1500 °C), a fase endurecida e o metal ligante formarão uma liga eutética. Após o resfriamento, as fases endurecidas são distribuídas na grade composta pelo metal ligante e são intimamente conectadas entre si para formar um todo sólido. A dureza do metal duro depende do teor da fase endurecida e do tamanho do grão, ou seja, quanto maior o teor da fase endurecida e quanto mais finos os grãos, maior a dureza. A tenacidade do metal duro é determinada pelo metal ligante. Quanto maior o teor do metal ligante, maior a resistência à flexão.
Em 1923, Schlerter, da Alemanha, adicionou de 10% a 20% de cobalto ao pó de carboneto de tungstênio como ligante e inventou uma nova liga de carboneto de tungstênio e cobalto. A dureza só perde para o diamante. O primeiro carboneto cimentado fabricado. Ao cortar aço com uma ferramenta feita dessa liga, a aresta de corte se desgasta rapidamente e até mesmo a aresta de corte pode rachar. Em 1929, Schwarzkov, nos Estados Unidos, adicionou uma certa quantidade de carbonetos compostos de carboneto de tungstênio e carboneto de titânio à composição original, o que melhorou o desempenho da ferramenta no corte de aço. Esta é mais uma conquista na história do desenvolvimento do carboneto cimentado.
O carboneto cimentado possui uma série de excelentes propriedades, como alta dureza, resistência ao desgaste, boa resistência e tenacidade, resistência ao calor e à corrosão, especialmente sua alta dureza e resistência ao desgaste, que permanecem basicamente inalteradas mesmo a uma temperatura de 500 °C, ainda tem alta dureza a 1000 ℃. O carboneto é amplamente utilizado como material de ferramenta, como ferramentas de torneamento, fresas, plainas, brocas, ferramentas de mandrilar, etc., para cortar ferro fundido, metais não ferrosos, plásticos, fibras químicas, grafite, vidro, pedra e aço comum, e também pode ser usado para cortar materiais difíceis de usinar, como aço resistente ao calor, aço inoxidável, aço com alto teor de manganês, aço para ferramentas, etc. A velocidade de corte das novas ferramentas de carboneto é agora centenas de vezes maior que a do aço carbono.
O carboneto também pode ser usado para fazer ferramentas de perfuração de rochas, ferramentas de mineração, ferramentas de perfuração, ferramentas de medição, peças resistentes ao desgaste, abrasivos metálicos, camisas de cilindro, rolamentos de precisão, bicos, moldes metálicos (como matrizes de trefilação, matrizes de parafusos, matrizes de porcas e vários moldes de fixadores, o excelente desempenho do carboneto cimentado substituiu gradualmente os moldes de aço anteriores).
Mais tarde, o metal duro revestido também surgiu. Em 1969, a Suécia desenvolveu com sucesso uma ferramenta revestida de carboneto de titânio. A base da ferramenta é de carboneto de tungstênio-titânio-cobalto ou carboneto de tungstênio-cobalto. A espessura do revestimento de carboneto de titânio na superfície é de apenas alguns micrômetros, mas, em comparação com ferramentas de liga da mesma marca, a vida útil é triplicada e a velocidade de corte é aumentada de 25% a 50%. Na década de 1970, surgiu uma quarta geração de ferramentas revestidas para o corte de materiais difíceis de usinar.
Como o carboneto cimentado é sinterizado?
Carboneto cimentado é um material metálico feito por metalurgia do pó de carbonetos e metais ligantes de um ou mais metais refratários.
Mprincipais países produtores
Existem mais de 50 países no mundo que produzem metal duro, com uma produção total de 27.000 a 28.000 toneladas. Os principais produtores são Estados Unidos, Rússia, Suécia, China, Alemanha, Japão, Reino Unido, França, etc. O mercado mundial de metal duro está basicamente saturado, e a competição de mercado é acirrada. A indústria de metal duro da China começou a tomar forma no final da década de 1950. Das décadas de 1960 a 1970, a indústria de metal duro da China desenvolveu-se rapidamente. No início da década de 1990, a capacidade total de produção de metal duro da China atingiu 6.000 toneladas, e a produção total de metal duro atingiu 5.000 toneladas, perdendo apenas para a Rússia e os Estados Unidos, ocupando o terceiro lugar no mundo.
Cortador de vaso sanitário
①Carboneto cimentado de tungstênio e cobalto
Os principais componentes são carboneto de tungstênio (WC) e cobalto (Co) como ligante.
Sua classificação é composta de “YG” (“duro e cobalto” em chinês Pinyin) e a porcentagem de teor médio de cobalto.
Por exemplo, YG8 significa que a média WCo=8%, e o restante é carboneto de tungstênio-cobalto ou carboneto de tungstênio.
Facas TIC
②Carboneto de tungstênio-titânio-cobalto
Os principais componentes são carboneto de tungstênio, carboneto de titânio (TiC) e cobalto.
Sua classificação é composta de “YT” (“titânio duro”, dois caracteres no prefixo chinês Pinyin) e o teor médio de carboneto de titânio.
Por exemplo, YT15 significa WTi médio=15%, e o restante é carboneto de tungstênio e carboneto de tungstênio-titânio-cobalto com teor de cobalto.
Ferramenta de tungstênio titânio tântalo
③Carboneto cimentado de tungstênio-titânio-tântalo (nióbio)
Os principais componentes são carboneto de tungstênio, carboneto de titânio, carboneto de tântalo (ou carboneto de nióbio) e cobalto. Este tipo de carboneto cimentado também é chamado de carboneto cimentado geral ou carboneto cimentado universal.
Sua classificação é composta por “YW” (o prefixo fonético chinês de “difícil” e “wan”) mais um número de sequência, como YW1.
Características de desempenho
Insertos soldados de carboneto
Alta dureza (86～93HRA, equivalente a 69～81HRC);
Boa dureza térmica (até 900～1000℃, manter 60HRC);
Boa resistência à abrasão.
Ferramentas de corte de metal duro são de 4 a 7 vezes mais rápidas que as de aço rápido, e sua vida útil é de 5 a 80 vezes maior. Na fabricação de moldes e ferramentas de medição, sua vida útil é de 20 a 150 vezes maior que a do aço para ferramentas de liga. Elas podem cortar materiais duros com resistência à corrosão de cerca de 50HRC.
No entanto, o metal duro é frágil e não pode ser usinado, dificultando a fabricação de ferramentas integrais com formatos complexos. Por isso, lâminas de diferentes formatos são frequentemente fabricadas, as quais são instaladas no corpo da ferramenta ou do molde por meio de soldagem, colagem, fixação mecânica, etc.
Barra com formato especial
Sinterização
A moldagem por sinterização de carboneto cimentado consiste em pressionar o pó em um tarugo e, em seguida, colocá-lo no forno de sinterização para aquecer até uma determinada temperatura (temperatura de sinterização), mantê-lo por um determinado tempo (tempo de espera) e, em seguida, resfriá-lo para obter um material de carboneto cimentado com as propriedades necessárias.
O processo de sinterização de carboneto cimentado pode ser dividido em quatro etapas básicas:
1: Na etapa de remoção do agente de conformação e pré-sinterização, o corpo sinterizado se transforma da seguinte forma:
A remoção do agente de moldagem, com o aumento da temperatura na fase inicial da sinterização, faz com que o agente de moldagem se decomponha ou vaporize gradualmente, e o corpo sinterizado é removido. O tipo, a quantidade e o processo de sinterização são diferentes.
Os óxidos na superfície do pó são reduzidos. Na temperatura de sinterização, o hidrogênio pode reduzir os óxidos de cobalto e tungstênio. Se o agente de conformação for removido em vácuo e sinterizado, a reação carbono-oxigênio não será intensa. A tensão de contato entre as partículas de pó é gradualmente eliminada, o pó metálico de ligação começa a se recuperar e recristalizar, a difusão superficial começa a ocorrer e a resistência à briquetagem é melhorada.
2: Estágio de sinterização em fase sólida (temperatura eutética de 800 ℃)
Na temperatura anterior ao aparecimento da fase líquida, além de continuar o processo do estágio anterior, a reação e a difusão da fase sólida são intensificadas, o fluxo plástico é aumentado e o corpo sinterizado encolhe significativamente.
3: Estágio de sinterização em fase líquida (temperatura eutética – temperatura de sinterização)
Quando a fase líquida aparece no corpo sinterizado, a retração é concluída rapidamente, seguida pela transformação cristalográfica para formar a estrutura básica e a estrutura da liga.
4: Estágio de resfriamento (temperatura de sinterização – temperatura ambiente)
Nesta fase, a estrutura e a composição de fases da liga sofrem algumas alterações com diferentes condições de resfriamento. Essa característica pode ser usada para aquecer o carboneto cimentado e melhorar suas propriedades físicas e mecânicas.
Horário da postagem: 11/04/2022
