Carboneto de tungsténio cobalto

Carboneto de tungsténio O carboneto cimentado com cobalto é um material composto com carboneto de tungsténio como fase dura e cobalto como fase aglutinante. É classificado em três categorias com base no teor de cobalto: alto cobalto (20%-30%), médio cobalto (10%-15%) e baixo cobalto (3%-8%). As qualidades típicas produzidas na China incluem YG2, YG3, YG3X, YG6, YG8, etc., em que “YG” representa “WC-Co”, o número do sufixo indica a percentagem de teor de cobalto e “X” e “C” representam estruturas de grão fino e grão grosso, respetivamente. Este material possui elevada dureza e resistência à flexão, e é amplamente utilizado no fabrico de ferramentas de corte, matrizes, ferramentas de cobalto e peças resistentes ao desgaste. É amplamente aplicado nos sectores militar, aeroespacial, processamento mecânico, metalurgia, perfuração de petróleo, ferramentas mineiras, comunicações electrónicas, construção e outros. Com o desenvolvimento das indústrias a jusante, a procura de carboneto cimentado no mercado está a aumentar continuamente. Além disso, o desenvolvimento futuro do fabrico de armas e equipamentos de alta tecnologia, os avanços na ciência e tecnologia de ponta e o rápido desenvolvimento da energia nuclear aumentarão significativamente a procura de produtos de carboneto cimentado estáveis de alta tecnologia e alta qualidade.

I. Introdução do carboneto de tungsténio e cobalto:

As letras “YG” representam “WC-Co”, o número a seguir a “G” indica o teor de cobalto, “X” indica uma estrutura de grão fino e “C” indica uma estrutura de grão grosso. A resistência à flexão e a tenacidade à fratura deste tipo de cermet aumentam geralmente com o aumento do teor de cobalto, enquanto a dureza diminui. A liga de tungsténio-cobalto tem um elevado módulo de elasticidade e um pequeno coeficiente de expansão térmica, o que a torna no tipo de carboneto cimentado mais utilizado.

1. método de teste de dureza:

A dureza da liga de tungsténio-cobalto é testada principalmente com um aparelho de teste de dureza Rockwell, medindo o valor de dureza HRA. O aparelho de teste de dureza Rockwell portátil da série PHR é muito adequado para testar a dureza de ligas de tungsténio-cobalto. O instrumento tem o mesmo peso e precisão que um testador de dureza Rockwell de mesa, e é muito conveniente para usar e transportar.
A liga de tungsténio-cobalto é um metal, e os ensaios de dureza podem refletir as diferenças nas propriedades mecânicas dos materiais da liga de tungsténio-cobalto sob diferentes composições químicas, microestrutura e processos de tratamento térmico. Por conseguinte, o ensaio de dureza é amplamente utilizado na inspeção das propriedades da liga de tungsténio-cobalto, na supervisão da correção dos processos de tratamento térmico e na investigação de novos materiais.

2.Aplicações

As ligas de tungsténio-cobalto são utilizadas como ferramentas de corte para maquinar ferro fundido, metais não ferrosos, materiais não metálicos, ligas resistentes ao calor, ligas de titânio e aço inoxidável. Também são utilizadas em matrizes de desenho, peças resistentes ao desgaste, matrizes de estampagem e brocas.
Esta liga, que tem como principais componentes o tungsténio e o cobalto, é muito utilizada no fabrico de brocas para a indústria mineira[1]. [1] O seu teor de cobalto situa-se normalmente entre 3% e 25%. Quanto mais elevado for o teor de cobalto, melhor será a tenacidade da liga, mas a dureza e a resistência ao desgaste diminuem em conformidade; inversamente, um teor de cobalto mais baixo resulta numa dureza mais elevada e numa maior fragilidade. Nas aplicações práticas, deve ser encontrado um equilíbrio com base nas condições de trabalho. Por exemplo, as classes com elevado teor de cobalto são preferidas para maquinação em bruto para resistir ao impacto, enquanto as classes com baixo teor de cobalto e elevada dureza são preferidas para maquinação de acabamento para garantir a qualidade da superfície e a precisão dimensional.

II. Propriedades físicas do carboneto de tungsténio e do cobalto:

A liga de carboneto de tungsténio e cobalto, um dos tipos de carboneto cimentado mais utilizados, tem as seguintes propriedades físicas principais

1. força coerciva

O força coerciva da liga de carboneto de tungsténio e cobalto deve-se ao facto de a fase ligante do carboneto cimentado ser uma substância ferromagnética, o que confere à liga um certo magnetismo. A força coerciva pode ser utilizada para controlar a microestrutura da liga e é um indicador de controlo interno para os fabricantes de aço de tungsténio. A força coerciva da liga de carboneto de tungsténio e cobalto está principalmente relacionada com o teor de cobalto e a sua dispersão. Aumenta com a diminuição do teor de cobalto. Quando o teor de cobalto é constante, o grau de dispersão da fase de cobalto aumenta com o refinamento dos grãos de carboneto de tungsténio, pelo que a força coerciva também aumenta. Inversamente, a força coerciva diminui. Por conseguinte, nas mesmas condições, a força coerciva pode ser utilizada como parâmetro indireto para medir a dimensão dos grãos de carboneto de tungsténio na liga: em ligas com microestrutura normal, à medida que o teor de carbono diminui, o teor de tungsténio na fase cobalto aumenta, o que reforça a fase cobalto, e a força coerciva aumenta em conformidade. Por conseguinte, quanto mais rápida for a taxa de arrefecimento durante a sinterização, maior será a força coerciva.

2. saturação magnética

Num campo magnético, à medida que o campo magnético aplicado aumenta, a intensidade da indução magnética da liga também aumenta. Quando a intensidade do campo magnético atinge um determinado valor, a intensidade da indução magnética deixa de aumentar, o que significa que a liga atingiu a saturação magnética. O valor de saturação magnética da liga está apenas relacionado com o teor de cobalto da liga e não com a dimensão do grão da fase de carboneto de tungsténio na liga. Por conseguinte, a saturação magnética pode ser utilizada para a inspeção não destrutiva da composição de ligas ou para identificar a presença de uma fase ηl não magnética em ligas de composição conhecida.

3. módulo de elasticidade

Devido ao elevado módulo de elasticidade do carboneto de tungsténio, as ligas de carboneto de tungsténio-cobalto têm também um elevado módulo de elasticidade. O módulo de elasticidade diminui com o aumento do teor de cobalto na liga; o tamanho do grão de carboneto de tungsténio na liga não tem efeito significativo no módulo de elasticidade. O módulo de elasticidade da liga diminui com o aumento da temperatura de funcionamento.

4. condutividade térmica

Para evitar danos na ferramenta devido ao sobreaquecimento durante a utilização, é geralmente desejável que a liga tenha uma elevada condutividade térmica. As ligas WC-Co têm uma elevada condutividade térmica, aproximadamente 0,14-0,21 cal/cm-°C-s. A condutividade térmica está geralmente relacionada apenas com o teor de cobalto da liga, aumentando à medida que o teor de cobalto diminui.

5.Coeficiente de expansão térmica

O coeficiente de expansão linear das ligas de carboneto de tungsténio e cobalto aumenta com o aumento do teor de cobalto. No entanto, o coeficiente de expansão da liga é muito inferior ao do aço, o que provoca uma tensão de soldadura significativa durante a brasagem de ferramentas de liga. Se não forem tomadas medidas de arrefecimento lento, isto conduz frequentemente à fissuração da liga. Este fenómeno é ainda mais acentuado nas ligas de baixa resistência.

6. dureza

A dureza é um indicador importante das propriedades mecânicas do metal duro. À medida que o teor de cobalto na liga aumenta ou o tamanho do grão de carboneto aumenta, a dureza da liga diminui. Por exemplo, quando o teor de cobalto das ligas industriais de WC-CO aumenta de 2% para 25%, a dureza HRA da liga diminui de 93 para cerca de 86. Por cada aumento de 3% no cobalto, a dureza da liga diminui aproximadamente 1 grau. O refinamento do tamanho do grão de carboneto de tungsténio pode melhorar efetivamente a dureza da liga.

7. resistência à flexão

Tal como a dureza, a resistência à flexão é uma das principais propriedades do carboneto cimentado. Os factores que afectam a resistência à flexão da liga são numerosos e complexos. Todos os factores que afectam a composição, a estrutura e o estado da amostra da liga podem levar a alterações no valor da resistência à flexão. Geralmente, a resistência à flexão da liga aumenta com o aumento do teor de cobalto. No entanto, depois de o teor de cobalto exceder 25%, a resistência à flexão diminui com o aumento do teor de cobalto. No caso das ligas WC-Co produzidas industrialmente, na gama de teores de cobalto de 0-25%, a resistência à flexão da liga aumenta sempre com o aumento do teor de cobalto. Resistência à compressão

8.Força

A resistência à compressão do carboneto cimentado indica a sua capacidade de resistir a cargas de compressão. A resistência à compressão das ligas WC-Co diminui com o aumento do teor de cobalto e aumenta com a granulometria mais fina do carboneto de tungsténio. Por conseguinte, as ligas de grão fino com menor teor de cobalto têm maior resistência à compressão.

9. resistência ao impacto

A resistência ao impacto é um indicador técnico importante para as ligas mineiras e tem também um significado prático para as ferramentas de corte utilizadas em condições de corte intermitente exigentes. A tenacidade ao impacto das ligas WC-Co aumenta com o aumento do teor de cobalto e com o aumento do tamanho do grão de carboneto de tungsténio. Por conseguinte, a maioria das ligas mineiras são ligas de grão grosso com maior teor de cobalto, como YG11C, YG8C, etc.
Naturalmente, as propriedades físicas relevantes dos carbonetos cimentados não se limitam a estes aspectos; as caraterísticas exibidas por materiais com diferentes formulações escolhidas para aplicações específicas também variam.

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