Sert metal nedir ve kullanım alanları

Nedir bu? SERT METALsert metalin bir diğer adı da semente karbür. Önemli bir mühendislik malzemesi olan Hardmetal, mükemmel sertliği, aşınma direnci ve yüksek sıcaklık kararlılığı nedeniyle mekanik işleme, madencilik, havacılık ve diğer alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu makale, Hardmetal'in bileşimini, hazırlama sürecini, mikro yapısını, mekanik özelliklerini ve uygulamasını ayrıntılı olarak tartışacak ve ilgili alanlardaki araştırmacılar ve mühendislik teknisyenleri için referans sağlamayı amaçlamaktadır.

1. Giriş Hardmetal, refrakter metal karbürlerden yapılmış kompozit bir malzemedir (örneğin tungsten karbür WC, titanyum karbür TiC, vb.) ve toz metalürjisi yoluyla bağlayıcı metaller (kobalt Co, nikel Ni, vb.). 1920'lerde ortaya çıkışından bu yana Hardmetal, mükemmel mekanik özellikleri ve geniş uygulama olanakları nedeniyle malzeme bilimi ve mühendisliği alanında hızla bir araştırma noktası haline gelmiştir.

2. Sert metalin bileşimi ve sınıflandırılması 

2.1 Bileşim Sert metal esas olarak iki kısımdan oluşur: Sert faz: genellikle aşağıdaki gibi refrakter metal karbürler wolfram karbür (WC), titanyum karbür (TiC), tantal karbür (TaC) vb. Bu karbürler son derece yüksek sertliğe ve aşınma direncine sahiptir ve Hardmetal'in ana yük taşıma fazıdır. Bağlayıcı faz: genellikle kobalt (Co) ve nikel (Ni) gibi metaller. Bağlayıcı fazın işlevi sert faz parçacıklarını birbirine bağlamak ve belirli bir tokluk ve darbe direnci sağlamaktır.

2.2 Sınıflandırma Sert faz ve bağlayıcı faz arasındaki farka göre, Hardmetal aşağıdaki kategorilere ayrılabilir: WC-Co Sert Metal: Bu, kesici takımlarda, kalıplarda ve aşınmaya dayanıklı parçalarda yaygın olarak kullanılan en yaygın Sert Metal türüdür. WC-TiC-Co Hardmetal: TiC eklenerek, alaşımın yüksek sıcaklık performansı ve oksidasyon direnci geliştirilir, bu da yüksek hızlı kesim için uygundur. TiC-Ni-Mo Sert Metal: Sert faz olarak TiC ve bağlayıcı faz olarak Ni-Mo ile yüksek sertlik ve aşınma direncine sahiptir ve yüksek hassasiyetli işleme için uygundur.

3. Hardmetal hazırlama süreci 

3.1 Toz hazırlama Hardmetal'in hazırlanması için öncelikle yüksek saflıkta sert faz ve bağlayıcı faz tozlarının elde edilmesi gerekir. Yaygın yöntemler şunları içerir: Karbonizasyon yöntemi: metal tozunun karbon tozu ile yüksek sıcaklıkta reaksiyona sokularak karbür elde edilmesi. İndirgeme yöntemi: metal tozu elde etmek için metal oksitleri indirgeyerek.

3.2 Karıştırma ve kalıplama Sert faz ve bağlayıcı faz tozlarını belirli bir oranda karıştırın ve bilyalı öğütme gibi işlemlerle eşit olarak dağıtın. Karıştırılan toz preslenir ve istenen şekilde bir boşluk oluşturmak için kalıplanır.

3.3 Sinterleme Oluşturulan işlenmemiş parça, bağlayıcı fazı eritmek ve sert faz partiküllerini ıslatarak yoğun bir alaşım yapısı oluşturmak için yüksek sıcaklıkta sinterlenir. Sinterleme işlemi Hardmetal'in nihai performansı üzerinde belirleyici bir etkiye sahiptir.

4. Sert Metalin Mikroyapısı 

4.1 Sert faz ve bağlayıcı faz dağılımı Hardmetal'in mikroyapısı temel olarak sert faz partikülleri ve bağlayıcı faz matrisinden oluşur. Sert faz partiküllerinin boyutu, şekli ve dağılımı alaşımın performansı üzerinde önemli bir etkiye sahiptir. İnce sert faz partikülleri alaşımın sertliğini ve aşınma direncini artırabilirken, homojen dağılım alaşımın tokluğunu artırmaya yardımcı olur.

4.2 Tane sınırları ve faz sınırları Sert metaldeki tane sınırları ve faz sınırları, mekanik özelliklerini etkileyen önemli faktörlerdir. Tane sınırının mukavemeti ve faz sınırının bağlanma durumu, alaşımın kırılma direncini ve aşınma direncini doğrudan belirler.

5. Sert Metalin mekanik özellikleri 

5.1 Sertlik Sert metalin sertliği esas olarak sert fazın türüne ve içeriğine bağlıdır. WC-Co Hardmetal'in sertliği genellikle HRA 88-94 arasındadır ve bu da sıradan çelikten çok daha yüksektir.

5.2 Aşınma direnci Hardmetal'in aşınma direnci en önemli özelliklerinden biridir. Sert fazın yüksek sertliği ve bağlayıcı fazın iyi tokluğu nedeniyle, Hardmetal yüksek hızlı kesme ve ağır yük koşulları altında mükemmel aşınma direnci sergiler. 5.3 Eğilme dayanımı Hardmetal'in eğilme dayanımı esas olarak bağlayıcı faz içeriğinden ve sert fazın partikül boyutundan etkilenir. Uygun bağlayıcı faz içeriği alaşımın eğilme mukavemetini artırabilir, ancak çok yüksek bağlayıcı faz içeriği alaşımın sertliğini azaltacaktır.

5.4 Yüksek sıcaklık performansı Hardmetal yüksek sıcaklıklarda hala yüksek sertlik ve mukavemeti koruyabilir, bu da yüksek sıcaklıkta kesme ve sıcak işlemede yaygın olarak kullanılmasını sağlar.

6. Sert Metal Uygulaması 

6.1 Kesici takımlar Sert metal, aşağıdaki gibi kesici takımlarda yaygın olarak kullanılır tornalama aletleri, freze bıçakları ve karbür matkap uçları. Örneğin, Hardmetal çubuklar freze bıçaklarını ve matkap uçlarını işlemek için kullanılır. Yüksek sertliği ve aşınma direnci, yüksek hızlı kesme ve ağır yük kesme koşullarında iyi performans göstermesini sağlar.

6.2 Madencilik aletleri Hardmetal, kaya delici uçlar ve kazmalar gibi madencilik aletlerinin üretiminde kullanılır. Yüksek aşınma direnci ve darbe dayanımı, zorlu madencilik ortamlarında iyi performans göstermesini sağlar.

6.3 Sert Metal Kalıpları soğuk dövme kalıpları, tel çekme kalıpları ve diğer kalıpların üretiminde kullanılır. Yüksek sertliği ve aşınma direnci, yüksek basınç ve yüksek aşınma koşulları altında uzun ömürlü olmasını sağlar.

6.4 Havacılık ve Uzay Hardmetal, havacılık ve uzay alanında yüksek sıcaklık bileşenleri ve aşınmaya dayanıklı parçalar üretmek için kullanılır. Mükemmel yüksek sıcaklık performansı ve aşınma direnci, aşırı ortamlarda iyi performans göstermesini sağlar.

7. Hardmetal'in araştırma ve geliştirme eğilimleri 

7.1 Nano Sert Metal Teknolojinin gelişmesiyle birlikte nanoteknolojiNano Sert Metal, araştırmaların odak noktası haline gelmiştir. Nano Sert Metal daha yüksek sertlik ve tokluğa sahiptir ve ultra hassas işleme ve mikro-nano üretimde kullanılması beklenmektedir.

7.2 Kaplama teknolojisi Hardmetal yüzeyinde aşınmaya dayanıklı kaplamalar (TiN, TiAlN, vb.) biriktirilerek, aşınma direnci ve hizmet ömrü daha da iyileştirilebilir. Kaplama teknolojisi, Hardmetal araştırmaları için önemli bir yön haline gelmiştir.

7.3 Yeni bağlayıcı faz Hardmetal'in tokluğunu ve yüksek sıcaklık performansını artırmak için yeni bağlayıcı fazların (Fe, Ni bazlı alaşımlar gibi) incelenmesi gelecekteki gelişim için önemli bir yöndür.

8. Sonuç Önemli bir mühendislik malzemesi olan Hardmetal, mükemmel mekanik özellikleri ve geniş uygulama olanakları nedeniyle malzeme bilimi ve mühendisliği alanında önemli bir konuma sahiptir. Nanoteknoloji, kaplama teknolojisi ve yeni bağlayıcı fazların araştırılmasındaki ilerlemelerle Hardmetal'in performansı daha da geliştirilecek ve uygulama alanı genişlemeye devam edecektir.