Carbure de tungstène cobalt

Carbure de tungstène Le carbure cémenté au cobalt est un matériau composite dont la phase dure est le carbure de tungstène et la phase liante le cobalt. Il est classé en trois catégories en fonction de sa teneur en cobalt : haute teneur en cobalt (20%-30%), moyenne teneur en cobalt (10%-15%) et faible teneur en cobalt (3%-8%). Les qualités typiques produites en Chine sont YG2, YG3, YG3X, YG6, YG8, où “YG” représente “WC-Co”, le suffixe indique le pourcentage de cobalt contenu, et “X” et “C” représentent respectivement les structures à grain fin et à grain grossier. Ce matériau possède une dureté et une résistance à la flexion élevées et est largement utilisé dans la fabrication d'outils de coupe, de matrices, d'outils en cobalt et de pièces résistantes à l'usure. Il est largement utilisé dans les domaines militaire, aérospatial, du traitement mécanique, de la métallurgie, du forage pétrolier, des outils miniers, des communications électroniques, de la construction et dans d'autres domaines. Avec le développement des industries en aval, la demande du marché pour le carbure cémenté ne cesse d'augmenter. En outre, le développement futur de la fabrication d'armes et d'équipements de haute technologie, les progrès des sciences et technologies de pointe et le développement rapide de l'énergie nucléaire augmenteront considérablement la demande de produits en carbure cémenté stables de haute technologie et de haute qualité.

I. Introduction du carbure de tungstène et du cobalt :

Les lettres “YG” représentent “WC-Co”, le nombre après “G” indique la teneur en cobalt, “X” indique une structure à grains fins et “C” une structure à grains grossiers. La résistance à la flexion et la ténacité de ce type de cermet augmentent généralement avec l'augmentation de la teneur en cobalt, tandis que la dureté diminue. L'alliage tungstène-cobalt a un module élastique élevé et un faible coefficient de dilatation thermique, ce qui en fait le type de carbure cémenté le plus utilisé.

1. méthode d'essai de dureté :

La dureté de l'alliage tungstène-cobalt est principalement testée à l'aide d'un appareil d'essai de dureté Rockwell, qui mesure la valeur de dureté HRA. L'appareil d'essai de dureté Rockwell portable de la série PHR convient parfaitement pour tester la dureté des alliages tungstène-cobalt. L'instrument a le même poids et la même précision qu'un appareil d'essai de dureté Rockwell de bureau, et il est très pratique à utiliser et à transporter.
L'alliage tungstène-cobalt est un métal, et les essais de dureté peuvent refléter les différences de propriétés mécaniques des matériaux en alliage tungstène-cobalt en fonction de leur composition chimique, de leur microstructure et des processus de traitement thermique. Par conséquent, les essais de dureté sont largement utilisés pour l'inspection des propriétés des alliages tungstène-cobalt, la supervision de l'exactitude des processus de traitement thermique et la recherche de nouveaux matériaux.

2.Demandes

Les alliages de tungstène et de cobalt sont utilisés comme outils de coupe pour l'usinage de la fonte, des métaux non ferreux, des matériaux non métalliques, des alliages résistants à la chaleur, des alliages de titane et de l'acier inoxydable. Ils sont également utilisés dans les filières d'étirage, les pièces résistantes à l'usure, les filières d'emboutissage et les mèches.
Cet alliage, dont les principaux composants sont le tungstène et le cobalt, est largement utilisé dans la fabrication de forets pour l'exploitation minière. [Sa teneur en cobalt est généralement comprise entre 3% et 25%. Plus la teneur en cobalt est élevée, meilleure est la ténacité de l'alliage, mais la dureté et la résistance à l'usure diminuent en conséquence ; inversement, une teneur en cobalt plus faible se traduit par une dureté plus élevée et une plus grande fragilité. Dans les applications pratiques, un équilibre doit être trouvé en fonction des conditions de travail. Par exemple, les nuances à forte teneur en cobalt sont préférées pour l'usinage grossier afin de résister aux chocs, tandis que les nuances à faible teneur en cobalt et à dureté élevée sont préférées pour l'usinage de finition afin d'assurer la qualité de la surface et la précision des dimensions.

II. Propriétés physiques du carbure de tungstène et du cobalt :

L'alliage de carbure de tungstène et de cobalt, l'une des qualités de carbure cémenté les plus couramment utilisées, présente les principales propriétés physiques suivantes :

1. la force coercitive

Les force coercitive de l'alliage de carbure de tungstène et de cobalt est due au fait que la phase liante du carbure cémenté est une substance ferromagnétique, ce qui confère à l'alliage un certain magnétisme. La force coercitive peut être utilisée pour contrôler la microstructure de l'alliage et constitue un indicateur de contrôle interne pour les fabricants d'acier au tungstène. La force coercitive de l'alliage de carbure de tungstène et de cobalt est principalement liée à la teneur en cobalt et à sa dispersion. Elle augmente avec la diminution de la teneur en cobalt. Lorsque la teneur en cobalt est constante, le degré de dispersion de la phase cobalt augmente avec le raffinement des grains de carbure de tungstène, de sorte que la force coercitive augmente également. Inversement, la force coercitive diminue. Par conséquent, dans les mêmes conditions, la force coercitive peut être utilisée comme paramètre indirect pour mesurer la taille des grains de carbure de tungstène dans l'alliage : dans les alliages à microstructure normale, lorsque la teneur en carbone diminue, la teneur en tungstène dans la phase cobalt augmente, ce qui renforce la phase cobalt, et la force coercitive augmente en conséquence. Par conséquent, plus la vitesse de refroidissement est rapide pendant le frittage, plus la force coercitive est importante.

2. la saturation magnétique

Dans un champ magnétique, l'intensité de l'induction magnétique de l'alliage augmente au fur et à mesure que le champ magnétique appliqué augmente. Lorsque l'intensité du champ magnétique atteint une certaine valeur, l'intensité de l'induction magnétique n'augmente plus, ce qui signifie que l'alliage a atteint la saturation magnétique. La valeur de saturation magnétique de l'alliage est uniquement liée à la teneur en cobalt de l'alliage, et non à la taille des grains de la phase de carbure de tungstène dans l'alliage. Par conséquent, la saturation magnétique peut être utilisée pour le contrôle non destructif de la composition des alliages ou pour identifier la présence d'une phase ηl non magnétique dans des alliages de composition connue.

3. module d'élasticité

En raison du module d'élasticité élevé du carbure de tungstène, les alliages de carbure de tungstène et de cobalt ont également un module d'élasticité élevé. Le module d'élasticité diminue avec l'augmentation de la teneur en cobalt de l'alliage ; la taille des grains de carbure de tungstène dans l'alliage n'a pas d'effet significatif sur le module d'élasticité. Le module d'élasticité de l'alliage diminue avec l'augmentation de la température de fonctionnement.

4. conductivité thermique

Pour éviter que l'outil ne soit endommagé par une surchauffe en cours d'utilisation, il est généralement souhaitable que l'alliage ait une conductivité thermique élevée. Les alliages WC-Co ont une conductivité thermique élevée, d'environ 0,14-0,21 cal/cm-°C-s. La conductivité thermique n'est généralement liée qu'à la teneur en cobalt de l'alliage, augmentant à mesure que la teneur en cobalt diminue.

5. le coefficient de dilatation thermique

Le coefficient d'expansion linéaire des alliages de carbure de tungstène et de cobalt augmente avec la teneur en cobalt. Cependant, le coefficient de dilatation de l'alliage est beaucoup plus faible que celui de l'acier, ce qui entraîne des contraintes de soudage importantes lors du brasage des outils en alliage. Si des mesures de refroidissement lent ne sont pas prises, cela conduit souvent à une fissuration de l'alliage. Ce phénomène est encore plus marqué pour les alliages à faible résistance.

6. dureté

La dureté est un indicateur majeur des propriétés mécaniques du carbure cémenté. Lorsque la teneur en cobalt de l'alliage augmente ou que la taille des grains de carbure augmente, la dureté de l'alliage diminue. Par exemple, lorsque la teneur en cobalt des alliages WC-CO industriels passe de 2% à 25%, la dureté HRA de l'alliage diminue de 93 à environ 86. Pour chaque augmentation de 3% de cobalt, la dureté de l'alliage diminue d'environ 1 degré. L'affinage de la taille des grains de carbure de tungstène peut améliorer efficacement la dureté de l'alliage.

7. résistance à la flexion

Comme la dureté, la résistance à la flexion est une propriété majeure du carbure cémenté. Les facteurs affectant la résistance à la flexion de l'alliage sont nombreux et complexes. Tous les facteurs affectant la composition, la structure et l'état de l'échantillon de l'alliage peuvent entraîner des changements dans la valeur de la résistance à la flexion. En général, la résistance à la flexion de l'alliage augmente avec la teneur en cobalt. Cependant, lorsque la teneur en cobalt dépasse 25%, la résistance à la flexion diminue avec l'augmentation de la teneur en cobalt. Pour les alliages WC-Co produits industriellement, dans la plage de teneur en cobalt 0-25%, la résistance à la flexion de l'alliage augmente toujours avec l'augmentation de la teneur en cobalt. La résistance à la compression

8.Force

La résistance à la compression du carbure cémenté indique sa capacité à résister aux charges de compression. La résistance à la compression des alliages WC-Co diminue avec l'augmentation de la teneur en cobalt et augmente avec la taille des grains de carbure de tungstène. Par conséquent, les alliages à grains fins avec une teneur en cobalt plus faible ont une résistance à la compression plus élevée.

9. la résistance aux chocs

La résilience est un indicateur technique important pour les alliages miniers et revêt également une importance pratique pour les outils de coupe utilisés dans des conditions de coupe intermittente exigeantes. La ténacité des alliages WC-Co augmente avec la teneur en cobalt et la taille des grains de carbure de tungstène. Par conséquent, la plupart des alliages miniers sont des alliages à gros grains avec une teneur en cobalt plus élevée, tels que YG11C, YG8C, etc.
Bien entendu, les propriétés physiques des carbures cémentés ne se limitent pas à ces aspects ; les caractéristiques présentées par les matériaux de différentes formulations choisies pour des applications spécifiques varient également.

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