Carburo de tungsteno cobalto

Carburo de tungsteno El carburo cementado de cobalto es un material compuesto con carburo de wolframio como fase dura y cobalto como fase aglutinante. Se clasifica en tres categorías en función del contenido de cobalto: alto contenido de cobalto (20%-30%), cobalto medio (10%-15%) y bajo contenido de cobalto (3%-8%). Las calidades típicas producidas en China son YG2, YG3, YG3X, YG6, YG8, etc., donde “YG” representa “WC-Co”, el número del sufijo indica el porcentaje de contenido de cobalto, y “X” y “C” representan estructuras de grano fino y grueso, respectivamente. Este material posee una gran dureza y resistencia a la flexión, y se utiliza ampliamente en la fabricación de herramientas de corte, troqueles, herramientas de cobalto y piezas resistentes al desgaste. Se aplica ampliamente en los sectores militar, aeroespacial, de procesamiento mecánico, metalúrgico, perforación petrolífera, herramientas de minería, comunicaciones electrónicas, construcción y otros campos. Con el desarrollo de las industrias derivadas, la demanda del mercado de carburo cementado aumenta continuamente. Además, el futuro desarrollo de la fabricación de armas y equipos de alta tecnología, los avances en ciencia y tecnología de vanguardia y el rápido desarrollo de la energía nuclear aumentarán significativamente la demanda de productos de carburo cementado estables de alta tecnología y calidad.

I. Introducción del carburo de tungsteno y cobalto:

Las letras “YG” representan “WC-Co”, el número después de “G” indica el contenido de cobalto, “X” indica la estructura de grano fino y “C” indica la estructura de grano grueso. La resistencia a la flexión y la tenacidad a la fractura de este tipo de cermet suelen aumentar con el incremento del contenido de cobalto, mientras que la dureza disminuye. La aleación de tungsteno y cobalto tiene un alto módulo elástico y un pequeño coeficiente de expansión térmica, por lo que es el tipo de carburo cementado más utilizado.

1.Método de prueba de dureza:

La dureza de la aleación de tungsteno-cobalto se prueba principalmente utilizando un durómetro Rockwell, midiendo el valor de dureza HRA. El durómetro Rockwell portátil de la serie PHR es muy adecuado para probar la dureza de las aleaciones de tungsteno-cobalto. El instrumento tiene el mismo peso y precisión que un durómetro Rockwell de sobremesa, y es muy cómodo de usar y transportar.
Aleación de tungsteno-cobalto es un metal, y la prueba de dureza puede reflejar las diferencias en las propiedades mecánicas de los materiales de aleación de tungsteno-cobalto bajo diferentes composiciones químicas, microestructura, y los procesos de tratamiento térmico. Por lo tanto, la prueba de dureza se utiliza ampliamente en la inspección de las propiedades de aleación de tungsteno-cobalto, la supervisión de la corrección de los procesos de tratamiento térmico, y la investigación de nuevos materiales.

2.Aplicaciones

Las aleaciones de wolframio-cobalto se utilizan como herramientas de corte para el mecanizado de hierro fundido, metales no ferrosos, materiales no metálicos, aleaciones resistentes al calor, aleaciones de titanio y acero inoxidable. También se utilizan en matrices de embutición, piezas resistentes al desgaste, matrices de estampación y brocas.
Esta aleación, cuyos componentes principales son el wolframio y el cobalto, se utiliza ampliamente en la fabricación de brocas para la minería. [1] Su contenido en cobalto suele oscilar entre 3% y 25%. Cuanto mayor es el contenido de cobalto, mayor es la tenacidad de la aleación, pero la dureza y la resistencia al desgaste disminuyen en consecuencia; por el contrario, un menor contenido de cobalto da como resultado una mayor dureza y una mayor fragilidad. En la práctica, hay que encontrar un equilibrio en función de las condiciones de trabajo. Por ejemplo, las calidades con alto contenido de cobalto son preferibles para el mecanizado de desbaste a fin de resistir los impactos, mientras que las calidades con bajo contenido de cobalto y alta dureza son preferibles para el mecanizado de acabado a fin de garantizar la calidad de la superficie y la precisión dimensional.

II.Propiedades físicas carburo de tungsteno cobalto:

La aleación de carburo de wolframio y cobalto, como uno de los grados de carburo cementado más utilizados, tiene las siguientes propiedades físicas principales:

1.Fuerza coercitiva

En fuerza coercitiva de la aleación de carburo de tungsteno y cobalto se debe a que la fase aglutinante del carburo cementado es una sustancia ferromagnética, lo que confiere a la aleación cierto magnetismo. La fuerza coercitiva puede utilizarse para controlar la microestructura de la aleación y es un indicador de control interno para los fabricantes de acero al tungsteno. La fuerza coercitiva de la aleación de carburo de tungsteno y cobalto está relacionada principalmente con el contenido de cobalto y su dispersión. Aumenta con la disminución del contenido de cobalto. Cuando el contenido de cobalto es constante, el grado de dispersión de la fase de cobalto aumenta con el refinamiento de los granos de carburo de tungsteno, por lo que la fuerza coercitiva también aumenta. A la inversa, la fuerza coercitiva disminuye. Por lo tanto, en las mismas condiciones, la fuerza coercitiva puede utilizarse como parámetro indirecto para medir el tamaño de los granos de carburo de wolframio en la aleación: en aleaciones con microestructura normal, a medida que disminuye el contenido de carbono, aumenta el contenido de wolframio en la fase de cobalto, lo que refuerza la fase de cobalto, y la fuerza coercitiva aumenta en consecuencia. Por lo tanto, cuanto más rápida sea la velocidad de enfriamiento durante la sinterización, mayor será la fuerza coercitiva.

2.Saturación magnética

En un campo magnético, a medida que aumenta el campo magnético aplicado, también aumenta la intensidad de inducción magnética de la aleación. Cuando la intensidad del campo magnético alcanza un determinado valor, la intensidad de la inducción magnética deja de aumentar, lo que significa que la aleación ha alcanzado la saturación magnética. El valor de saturación magnética de la aleación sólo está relacionado con el contenido de cobalto de la aleación, y no con el tamaño de grano de la fase de carburo de wolframio de la aleación. Por lo tanto, la saturación magnética puede utilizarse para la inspección composicional no destructiva de aleaciones, o para identificar la presencia de una fase ηl no magnética en aleaciones de composición conocida.

3.Módulo elástico

Debido al alto módulo elástico del carburo de wolframio, las aleaciones de carburo de wolframio y cobalto también tienen un alto módulo elástico. El módulo elástico disminuye al aumentar el contenido de cobalto en la aleación; el tamaño de grano del carburo de wolframio en la aleación no tiene un efecto significativo en el módulo elástico. El módulo elástico de la aleación disminuye al aumentar la temperatura de funcionamiento.

4.Conductividad térmica

Para evitar daños en la herramienta debidos al sobrecalentamiento durante su uso, generalmente es deseable que la aleación tenga una alta conductividad térmica. Las aleaciones WC-Co tienen una alta conductividad térmica, aproximadamente 0,14-0,21 cal/cm-°C-s. La conductividad térmica generalmente sólo está relacionada con el contenido de cobalto de la aleación, aumentando a medida que disminuye el contenido de cobalto.

5.Coeficiente de dilatación térmica

El coeficiente de dilatación lineal de las aleaciones de carburo de wolframio y cobalto aumenta con el incremento del contenido de cobalto. Sin embargo, el coeficiente de dilatación de la aleación es muy inferior al del acero, lo que provoca importantes tensiones de soldadura durante la soldadura fuerte de las herramientas de aleación. Si no se toman medidas de enfriamiento lento, a menudo se produce el agrietamiento de la aleación. Esto es aún más pronunciado en las aleaciones de baja resistencia.

6.Dureza

La dureza es uno de los principales indicadores de las propiedades mecánicas del carburo cementado. A medida que aumenta el contenido de cobalto en la aleación o aumenta el tamaño del grano de carburo, disminuye la dureza de la aleación. Por ejemplo, cuando el contenido de cobalto de las aleaciones industriales WC-CO aumenta de 2% a 25%, la dureza HRA de la aleación disminuye de 93 a 86 aproximadamente. Por cada aumento de 3% en cobalto, la dureza de la aleación disminuye aproximadamente 1 grado. El refinamiento del tamaño de grano del carburo de wolframio puede mejorar eficazmente la dureza de la aleación.

7.Resistencia a la flexión

Al igual que la dureza, la resistencia a la flexión es una de las principales propiedades del carburo cementado. Los factores que afectan a la resistencia a la flexión de la aleación son numerosos y complejos. Todos los factores que afectan a la composición, la estructura y el estado de la muestra de la aleación pueden provocar cambios en el valor de la resistencia a la flexión. En general, la resistencia a la flexión de la aleación aumenta con el incremento del contenido de cobalto. Sin embargo, una vez que el contenido de cobalto supera 25%, la resistencia a la flexión disminuye con el aumento del contenido de cobalto. En el caso de las aleaciones WC-Co producidas industrialmente, en el intervalo de contenido de cobalto de 0-25%, la resistencia a la flexión de la aleación siempre aumenta con el incremento del contenido de cobalto. Compresión

8.Fuerza

La resistencia a la compresión del carburo cementado indica su capacidad para resistir cargas de compresión. La resistencia a la compresión de las aleaciones WC-Co disminuye con el aumento del contenido de cobalto y aumenta con el tamaño de grano más fino del carburo de tungsteno. Por lo tanto, las aleaciones de grano fino con menor contenido de cobalto tienen mayor resistencia a la compresión.

9.Resistencia al impacto

La tenacidad al impacto es un indicador técnico importante para las aleaciones de minería y también tiene importancia práctica para las herramientas de corte utilizadas en condiciones exigentes de corte intermitente. La tenacidad al impacto de las aleaciones WC-Co aumenta con el incremento del contenido de cobalto y con el aumento del tamaño de grano del carburo de wolframio. Por lo tanto, la mayoría de las aleaciones para minería son aleaciones de grano grueso con mayor contenido de cobalto, como YG11C, YG8C, etc.
Por supuesto, las propiedades físicas relevantes de los carburos cementados no se limitan a estos aspectos; también variarán las características que presenten los materiales con diferentes formulaciones elegidos para aplicaciones específicas.

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