Egy tűzálló fém és egy kötőfém kemény keverékéből porkohászati eljárással előállított ötvözet. A keményfém számos kiváló tulajdonsággal rendelkezik, mint például a nagy keménység, kopásállóság, jó szilárdság és szívósság, hőállóság és korrózióállóság, különösen a nagy keménység és kopásállóság, amelyek gyakorlatilag változatlanok maradnak még 500 °C hőmérsékleten is, és 1000 ℃-on is nagy keménységgel bír. A keményfémet széles körben használják szerszámanyagként, például esztergaszerszámokban, marógépekben, gyalukban, fúrókban, fúrószerszámokban stb., öntöttvas, színesfémek, műanyagok, vegyi szálak, grafit, üveg, kő és közönséges acél vágására, valamint nehezen megmunkálható anyagok, például hőálló acél, rozsdamentes acél, magas mangántartalmú acél, szerszámacél stb. vágására is. Az új keményfém szerszámok vágási sebessége ma már több százszorosa a szénacélénak.
Keményfém alkalmazása
(1) Szerszámanyag
A keményfém a legnagyobb mennyiségű szerszámanyag, amely esztergaszerszámok, marók, gyalugépek, fúrók stb. gyártásához használható. Közülük a volfrám-kobalt-karbid alkalmas vas- és színesfémek rövid forgácsú megmunkálására, valamint nemfémes anyagok, például öntöttvas, öntött sárgaréz, bakelit stb. megmunkálására; a volfrám-titán-kobalt-karbid vasfémek, például acél hosszú távú megmunkálására alkalmas. Forgácsmegmunkálás. A hasonló ötvözetek közül a nagyobb kobalttartalmúak durva megmunkálásra, a kisebb kobalttartalmúak pedig simításra alkalmasak. Az általános célú keményfémek sokkal hosszabb megmunkálási élettartammal rendelkeznek, mint más keményfémek, nehezen megmunkálható anyagok, például rozsdamentes acél megmunkálásához.
(2) Formaanyag
A keményfémet főként hidegalakító szerszámokhoz használják, például hideghúzó szerszámokhoz, hideglyukasztó szerszámokhoz, hidegextrudáló szerszámokhoz és hidegtoló szerszámokhoz.
A keményfém hidegalakító szerszámoknak jó ütésállósággal, törési szívóssággal, kifáradási szilárdsággal, hajlítószilárdsággal és jó kopásállósággal kell rendelkezniük ütés- vagy erős ütésálló munkakörülmények között. Általában közepes és magas kobalttartalmú, valamint közepes és durva szemcsés ötvözeteket használnak, például YG15C-t.
Általánosságban elmondható, hogy a keményfém kopásállósága és szívóssága közötti kapcsolat ellentmondásos: a kopásállóság növekedése a szívósság csökkenéséhez vezet, a szívósság növekedése pedig elkerülhetetlenül a kopásállóság csökkenéséhez vezet. Ezért az ötvözetminőségek kiválasztásakor figyelembe kell venni a megmunkálás tárgyától és a feldolgozási munkakörülményektől függő konkrét felhasználási követelményeket.
Ha a kiválasztott minőség hajlamos a korai repedésre és a használat során fellépő károsodásra, akkor a nagyobb szívósságú minőséget kell választani; ha a kiválasztott minőség hajlamos a korai kopásra és a használat során fellépő károsodásra, akkor a nagyobb keménységű és jobb kopásállóságú minőséget kell választani. . A következő minőségek: YG15C, YG18C, YG20C, YL60, YG22C, YG25C Balról jobbra a keménység csökken, a kopásállóság csökken, a szívósság pedig növekszik; éppen ellenkezőleg, az ellenkezője igaz.
(3) Mérőeszközök és kopásálló alkatrészek
A keményfémet kopásálló felületbetétekhez és mérőeszközök alkatrészeihez, köszörűgépek precíziós csapágyaihoz, középpont nélküli köszörűgépek vezetőlapjaihoz és vezetőrudaihoz, esztergák tetejéhez és egyéb kopásálló alkatrészekhez használják.
A kötőfémek általában a vas csoportba tartozó fémek, leggyakrabban a kobalt és a nikkel.
Keményfém gyártásakor a kiválasztott alapanyag porának szemcsemérete 1 és 2 mikron között van, és a tisztasága nagyon magas. A nyersanyagokat az előírt összetételi arány szerint adagolják, majd alkoholt vagy más közeget adnak hozzá nedves golyósmalomban történő nedves őrléshez, hogy teljesen összekeverjék és porrá őröljék őket. A keveréket szitálják. Ezután a keveréket granulálják, préselik, és a kötőfém olvadáspontjához közeli hőmérsékletre melegítik (1300-1500 °C). A megkeményedett fázis és a kötőfém eutektikus ötvözetet alkot. Lehűtés után a megkeményedett fázisok a kötőfémből álló rácsban oszlanak el, és szorosan összefonódnak egymással, szilárd egészet alkotva. A keményfém keménysége a megkeményedett fázistartalomtól és a szemcsemérettől függ, azaz minél nagyobb a megkeményedett fázistartalom és minél finomabbak a szemcsék, annál nagyobb a keménység. A keményfém szívósságát a kötőfém határozza meg. Minél nagyobb a kötőfém-tartalom, annál nagyobb a hajlítószilárdság.
1923-ban a német Schlerter 10-20% kobaltot adott a volfrám-karbid porhoz kötőanyagként, és feltalált egy új volfrám-karbid és kobalt ötvözetet. A keménysége a gyémánt után a második helyen áll. Ez volt az első keményfém. Az ebből az ötvözetből készült szerszámmal történő acélvágás során a vágóél gyorsan elkopik, sőt a vágóél is megrepedhet. 1929-ben az Egyesült Államokban Schwarzkov bizonyos mennyiségű volfrám-karbid és titán-karbid keverék keményfémet adott az eredeti összetételhez, ami javította a szerszám teljesítményét acélvágáskor. Ez egy újabb eredmény a keményfém fejlesztésének történetében.
A keményfém számos kiváló tulajdonsággal rendelkezik, mint például a nagy keménység, kopásállóság, jó szilárdság és szívósság, hőállóság és korrózióállóság, különösen a nagy keménység és kopásállóság, amelyek gyakorlatilag változatlanok maradnak még 500 °C hőmérsékleten is, és 1000 ℃-on is nagy keménységgel bírnak. A keményfémet széles körben használják szerszámanyagként, például esztergaszerszámokban, marógépekben, gyalukban, fúrókban, fúrószerszámokban stb., öntöttvas, színesfémek, műanyagok, vegyi szálak, grafit, üveg, kő és közönséges acél vágására, valamint nehezen megmunkálható anyagok, például hőálló acél, rozsdamentes acél, magas mangántartalmú acél, szerszámacél stb. vágására is. Az új keményfém szerszámok vágási sebessége ma már több százszorosa a szénacélénak.
A keményfém felhasználható kőzetfúró szerszámok, bányászati szerszámok, fúrószerszámok, mérőeszközök, kopásálló alkatrészek, fém csiszolóanyagok, hengerperselyek, precíziós csapágyak, fúvókák, fém formák (például huzalhúzó szerszámok, csavarhúzók, anyacsavarok és különféle rögzítőformák) gyártásához is. A keményfém kiváló teljesítménye fokozatosan felváltotta a korábbi acélformákat.
Később megjelent a bevonatos keményfém is. 1969-ben Svédország sikeresen kifejlesztett egy titán-karbid bevonatú szerszámot. A szerszám alapja volfrám-titán-kobalt-karbid vagy volfrám-kobalt-karbid. A titán-karbid bevonat vastagsága a felületen mindössze néhány mikron, de az azonos márkájú ötvözetből készült szerszámokhoz képest az élettartam háromszorosára nő, a vágási sebesség pedig 25%-kal, illetve 50%-kal nő. Az 1970-es években megjelent a bevonatos szerszámok negyedik generációja a nehezen megmunkálható anyagok vágására.
Hogyan szinterezzük a keményfémet?
A keményfém egy fémanyag, amelyet egy vagy több tűzálló fém keményfémjeinek és kötőfémeinek porkohászati eljárásával állítanak elő.
Mfőbb termelő országok
A világon több mint 50 ország gyárt keményfémet, összesen 27 000-28 000 tonna termeléssel. A fő termelők az Egyesült Államok, Oroszország, Svédország, Kína, Németország, Japán, az Egyesült Királyság, Franciaország stb. A világ keményfém piaca alapvetően telített, a piaci verseny nagyon kiélezett. Kína keményfém ipara az 1950-es évek végén kezdett formát ölteni. Az 1960-as és 1970-es évek között Kína keményfém ipara gyorsan fejlődött. Az 1990-es évek elején Kína teljes keményfém termelési kapacitása elérte a 6000 tonnát, a teljes keményfém termelés pedig az 5000 tonnát, amivel csak Oroszország és az Egyesült Államok után a második helyen áll a világon.
WC-vágó
① Volfrám és kobalt keményfém
A fő összetevők a volfrám-karbid (WC) és a kötőanyagként használt kobalt (Co).
A minősége az „YG” („kemény és kobalt” kínai pinjin nyelven) jelölésből és az átlagos kobalttartalom százalékos értékéből tevődik össze.
Például az YG8 azt jelenti, hogy az átlagos WCo=8%, a többi pedig volfrám-kobalt-karbid vagy volfrám-karbid.
TIC kések
②Volfram-titán-kobalt-karbid
A fő összetevők a volfrám-karbid, a titán-karbid (TiC) és a kobalt.
A minősége az „YT” (kemény, titán) két karakterből és az átlagos titán-karbid-tartalomból tevődik össze.
Például az YT15 átlagos WTi=15%-ot jelent, a többi pedig volfrám-karbid és kobalttartalmú volfrám-titán-kobalt-karbid.
Volfrám-titán-tantál szerszám
③Volfram-titán-tantál (nióbium) keményfém
A fő összetevők a volfrám-karbid, titán-karbid, tantál-karbid (vagy nióbium-karbid) és kobalt. Ezt a fajta keményfémet általános keményfémnek vagy univerzális keményfémnek is nevezik.
A fokozata az „YW” (a „hard” és a „wan” kínai fonetikus előtagja) és egy sorszám, például az YW1 kombinációjából tevődik össze.
Teljesítményjellemzők
Keményfém hegesztett betétek
Nagy keménység (86～93HRA, ami 69～81HRC-nek felel meg);
Jó hőkeménység (akár 900～1000℃-ig, 60HRC-ig tartható);
Jó kopásállóság.
A keményfém vágószerszámok 4-7-szer gyorsabbak, mint a gyorsacél, és az élettartamuk 5-80-szor hosszabb. Formák és mérőeszközök gyártása során az élettartamuk 20-150-szer hosszabb, mint az ötvözött szerszámacélé. Körülbelül 50 HRC keménységű anyagokat is képesek vágni.
A keményfém azonban törékeny és nem megmunkálható, valamint nehéz belőle összetett alakú, integrált szerszámokat előállítani. Ezért gyakran különböző alakú pengéket készítenek, amelyeket hegesztéssel, ragasztással, mechanikus rögzítéssel stb. szerelnek fel a szerszámtestre vagy a formatestre.
Speciális alakú rúd
Szinterelés
A keményfém szinterelési eljárás lényege, hogy a port egy tuskóvá préselik, majd a szinterelőkemencébe juttatják, ahol egy bizonyos hőmérsékletre (szinterelési hőmérséklet) hevítik, egy bizonyos ideig tartják (tartási idő), majd lehűtik, hogy a kívánt tulajdonságokkal rendelkező keményfém anyagot kapják.
A keményfém szinterelési folyamata négy alapvető szakaszra osztható:
1: A képzőanyag eltávolításának és az előszinterezésnek a szakaszában a szinterezett test a következőképpen változik:
A formázóanyag eltávolítása a szinterelés kezdeti szakaszában a hőmérséklet emelkedésével fokozatosan lebomlik vagy elpárolog, és a szinterezett test kiesik. A típus, a mennyiség és a szinterelési folyamat eltérő.
A por felületén lévő oxidok redukálódnak. A szinterelési hőmérsékleten a hidrogén redukálhatja a kobalt és a volfrám oxidjait. Ha a képzőanyagot vákuumban eltávolítják és szinterelik, a szén-oxigén reakció nem lesz erős. A porrészecskék közötti érintkezési feszültség fokozatosan megszűnik, a kötő fémpor elkezd visszaalakulni és átkristályosodni, megkezdődik a felületi diffúzió, és javul a brikettálási szilárdság.
2: Szilárd fázisú szinterezési szakasz (800 ℃ – eutektikus hőmérséklet)
A folyékony fázis megjelenése előtti hőmérsékleten az előző szakasz folyamatának folytatása mellett a szilárd fázisú reakció és a diffúzió felerősödik, a képlékeny áramlás fokozódik, és a szinterezett test jelentősen zsugorodik.
3: Folyékonyfázisú szinterelési szakasz (eutektikus hőmérséklet – szinterelési hőmérséklet)
Amikor a folyékony fázis megjelenik a szinterezett testben, a zsugorodás gyorsan befejeződik, majd kristálytani átalakulás következik be, amely az ötvözet alapszerkezetét és szerkezetét alkotja.
4: Hűtési szakasz (szinterelési hőmérséklet – szobahőmérséklet)
Ebben a szakaszban az ötvözet szerkezete és fázisösszetétele a különböző hűtési körülmények között változik. Ez a tulajdonság felhasználható a keményfém hevítésére, fizikai és mechanikai tulajdonságainak javítása érdekében.
Közzététel ideje: 2022. április 11.
