Co to jest twardy metal i jego zastosowania

Co to jest hardmetalInna nazwa hardmetalu to węglik spiekany. Jako ważny materiał inżynieryjny, Hardmetal jest szeroko stosowany w obróbce mechanicznej, górnictwie, lotnictwie i innych dziedzinach ze względu na doskonałą twardość, odporność na zużycie i stabilność w wysokich temperaturach. Niniejszy artykuł szczegółowo omawia skład, proces przygotowania, mikrostrukturę, właściwości mechaniczne i zastosowanie Hardmetal, mając na celu zapewnienie odniesienia dla naukowców i techników inżynierii w powiązanych dziedzinach.

1.Wprowadzenie Hardmetal to materiał kompozytowy wykonany z ogniotrwałych węglików metali (takich jak węglik wolframu WC, węglik tytanu TiC itp.) i metali wiążących (takich jak kobalt Co, nikiel Ni itp.) za pomocą metalurgii proszków. Od czasu pojawienia się w latach dwudziestych XX wieku, Hardmetal szybko stał się gorącym punktem badań w dziedzinie materiałoznawstwa i inżynierii materiałowej ze względu na jego doskonałe właściwości mechaniczne i szerokie perspektywy zastosowania.

2. Skład i klasyfikacja twardego metalu 

2.1 Skład Hardmetal składa się głównie z dwóch części: Faza twarda: zwykle ogniotrwałe węgliki metali, takie jak węglik wolframu (WC), węglik tytanu (TiC), węglik tantalu (TaC) itp. Węgliki te charakteryzują się niezwykle wysoką twardością i odpornością na zużycie i stanowią główną fazę nośną Hardmetal. Faza spoiwa: zazwyczaj metale takie jak kobalt (Co) i nikiel (Ni). Funkcją fazy wiążącej jest wiązanie cząstek fazy twardej i zapewnienie pewnej wytrzymałości i odporności na uderzenia.

2.2 Klasyfikacja Zgodnie z różnicą między fazą twardą a fazą spoiwa, Hardmetal można podzielić na następujące kategorie: WC-Co Hardmetal: Jest to najbardziej powszechny rodzaj twardego metalu, szeroko stosowany w narzędziach skrawających, formach i częściach odpornych na zużycie. WC-TiC-Co Hardmetal: Dodanie TiC poprawia właściwości wysokotemperaturowe i odporność na utlenianie stopu, który nadaje się do cięcia z dużą prędkością. TiC-Ni-Mo Hardmetal: Z TiC jako fazą twardą i Ni-Mo jako fazą wiążącą, ma wysoką twardość i odporność na zużycie i nadaje się do precyzyjnej obróbki.

3. Proces przygotowania Hardmetal 

3.1 Przygotowanie proszku Przygotowanie Hardmetal wymaga najpierw uzyskania proszków fazy twardej i wiążącej o wysokiej czystości. Typowe metody obejmują: Metoda karbonizacji: poprzez reakcję proszku metalu z proszkiem węgla w wysokiej temperaturze w celu wytworzenia węglika. Metoda redukcji: poprzez redukcję tlenków metali w celu uzyskania proszku metalu.

3.2 Mieszanie i formowanie Wymieszaj proszki fazy twardej i wiążącej w określonej proporcji i rozprowadź je równomiernie za pomocą procesów takich jak mielenie kulowe. Wymieszany proszek jest prasowany i formowany w celu utworzenia półfabrykatu o pożądanym kształcie.

3.3 Spiekanie Uformowany półwyrób jest spiekany w wysokiej temperaturze w celu stopienia fazy wiążącej i zwilżenia cząstek fazy twardej w celu utworzenia gęstej struktury stopu. Proces spiekania ma decydujący wpływ na ostateczną wydajność Hardmetal.

4. Mikrostruktura twardego metalu 

4.1 Rozkład fazy twardej i fazy spoiwa Mikrostruktura stopu Hardmetal składa się głównie z cząstek fazy twardej i matrycy fazy spoiwa. Rozmiar, kształt i rozmieszczenie cząstek fazy twardej mają istotny wpływ na właściwości stopu. Drobne cząstki fazy twardej mogą poprawić twardość i odporność na zużycie stopu, podczas gdy równomierne rozmieszczenie pomaga poprawić wytrzymałość stopu.

4.2 Granice ziaren i granice faz Granice ziaren i granice faz w stopie Hardmetal są ważnymi czynnikami wpływającymi na jego właściwości mechaniczne. Wytrzymałość granicy ziaren i stan wiązania granicy faz bezpośrednio określają odporność stopu na pękanie i zużycie.

5 Właściwości mechaniczne twardego metalu 

5.1 Twardość Twardość stali Hardmetal zależy głównie od rodzaju i zawartości fazy twardej. Twardość stali WC-Co Hardmetal mieści się zwykle w przedziale HRA 88-94, który jest znacznie wyższy niż w przypadku zwykłej stali.

5.2 Odporność na zużycie Odporność na zużycie stali Hardmetal jest jedną z jej najważniejszych właściwości. Ze względu na wysoką twardość fazy twardej i dobrą wytrzymałość fazy wiążącej, Hardmetal wykazuje doskonałą odporność na zużycie podczas cięcia z dużą prędkością i przy dużym obciążeniu. 5.3 Wytrzymałość na zginanie Na wytrzymałość Hardmetal na zginanie wpływa głównie zawartość fazy wiążącej i wielkość cząstek fazy twardej. Odpowiednia zawartość fazy wiążącej może poprawić wytrzymałość stopu na zginanie, ale zbyt wysoka zawartość fazy wiążącej zmniejszy twardość stopu.

5.4 Wydajność w wysokich temperaturach Hardmetal może nadal utrzymywać wysoką twardość i wytrzymałość w wysokich temperaturach, co sprawia, że jest szeroko stosowany w cięciu w wysokich temperaturach i obróbce na gorąco.

6 Zastosowanie twardego metalu 

6.1 Narzędzia tnące Twardy metal jest szeroko stosowany w narzędziach tnących, takich jak narzędzia tokarskiefrezy i wiertła z węglików spiekanych. Na przykład, pręty Hardmetal są używane do obróbki frezów i wierteł. Ich wysoka twardość i odporność na zużycie sprawiają, że dobrze sprawdzają się w warunkach cięcia z dużą prędkością i pod dużym obciążeniem.

6.2 Narzędzia górnicze Twarde metale są wykorzystywane do produkcji narzędzi górniczych, takich jak wiertła do skał i kilofy. Jego wysoka odporność na zużycie i uderzenia sprawiają, że dobrze sprawdza się w trudnych warunkach górniczych.

6.3 Dies Hardmetal służy do produkcji matryc do cięcia na zimno, ciągadeł do drutu i innych matryc. Jego wysoka twardość i odporność na zużycie sprawiają, że ma długą żywotność w warunkach wysokiego ciśnienia i dużego zużycia.

6.4 Twarde metale lotnicze są wykorzystywane do produkcji komponentów wysokotemperaturowych i części odpornych na zużycie w przemyśle lotniczym. Jego doskonała wydajność w wysokich temperaturach i odporność na zużycie sprawiają, że dobrze sprawdza się w ekstremalnych warunkach.

7. trendy badawcze i rozwojowe Hardmetal 

7.1 Nano Hardmetal Wraz z rozwojem nanotechnologiaNano Hardmetal stał się gorącym punktem badań. Nano Hardmetal ma wyższą twardość i wytrzymałość i oczekuje się, że będzie stosowany w ultraprecyzyjnej obróbce i produkcji mikro-nano.

7.2 Technologia powlekania Poprzez osadzanie powłok odpornych na zużycie (takich jak TiN, TiAlN itp.) na powierzchni Hardmetal, można jeszcze bardziej poprawić jego odporność na zużycie i żywotność. Technologia powlekania stała się ważnym kierunkiem w badaniach Hardmetal.

7.3 Nowa faza spoiwa Badanie nowych faz spoiwa (takich jak stopy na bazie Fe, Ni) w celu poprawy wytrzymałości i wydajności wysokotemperaturowej Hardmetal jest ważnym kierunkiem przyszłego rozwoju.

8. Podsumowanie Jako ważny materiał inżynieryjny, Hardmetal zajmuje ważną pozycję w dziedzinie materiałoznawstwa i inżynierii materiałowej ze względu na doskonałe właściwości mechaniczne i szerokie perspektywy zastosowania. Wraz z postępem badań nad nanotechnologią, technologią powlekania i nowymi fazami spoiwa, wydajność Hardmetalu będzie dalej poprawiana, a zakres jego zastosowań będzie się nadal rozszerzał.