ซีเมนต์คาร์ไบด์, ทังสเตนคาร์ไบด์, โลหะหนัก, โลหะผสมแข็ง คืออะไร??

วัสดุโลหะผสมที่ทำจากสารประกอบแข็งของโลหะทนไฟและโลหะประสานผ่านกระบวนการโลหะผสมผง ซีเมนต์คาร์ไบด์มีคุณสมบัติที่ดีเยี่ยมหลายประการ เช่น ความแข็งสูง ทนต่อการสึกหรอ ความแข็งแรงและความเหนียวที่ดี ทนความร้อน และการกัดกร่อน โดยเฉพาะความแข็งสูงและทนต่อการสึกหรอ ซึ่งโดยพื้นฐานแล้วยังคงไม่เปลี่ยนแปลงแม้ที่อุณหภูมิ 500 °C ยังคงมี ความแข็งสูงที่ 1,000 ℃ คาร์ไบด์ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายเป็นวัสดุเครื่องมือ เช่น เครื่องมือกลึง, คัตเตอร์กัด, กบ, สว่าน, เครื่องมือคว้าน ฯลฯ สำหรับการตัดเหล็กหล่อ, โลหะที่ไม่ใช่เหล็ก, พลาสติก, เส้นใยเคมี, กราไฟท์, แก้ว, หิน และเหล็กธรรมดา, และยังสามารถใช้ตัดวัสดุที่ตัดเฉือนยากได้ เช่น เหล็กทนความร้อน สแตนเลส เหล็กแมงกานีสสูง เหล็กเครื่องมือ เป็นต้น ความเร็วตัดของเครื่องมือคาร์ไบด์ใหม่ในปัจจุบันมีความเร็วมากกว่าเหล็กกล้าคาร์บอนหลายร้อยเท่า

การใช้ซีเมนต์คาร์ไบด์

(1) วัสดุเครื่องมือ

คาร์ไบด์เป็นวัสดุเครื่องมือจำนวนมากที่สุด ซึ่งสามารถนำไปใช้ทำเครื่องมือกลึง หัวกัด เครื่องกบ สว่าน ฯลฯ ในหมู่พวกเขา ทังสเตนโคบอลต์คาร์ไบด์เหมาะสำหรับการแปรรูปเศษสั้นของโลหะเหล็กและอโลหะและการแปรรูปของ วัสดุที่ไม่ใช่โลหะ เช่น เหล็กหล่อ ทองเหลืองหล่อ เบกาไลท์ ฯลฯ ทังสเตน-ไทเทเนียม-โคบอลต์คาร์ไบด์เหมาะสำหรับการแปรรูปโลหะเหล็ก เช่น เหล็กกล้า ในระยะยาว การตัดเฉือนด้วยชิป ในบรรดาโลหะผสมที่คล้ายคลึงกัน โลหะที่มีปริมาณโคบอลต์มากกว่าจะเหมาะสำหรับการกลึงหยาบ และโลหะผสมที่มีปริมาณโคบอลต์น้อยกว่าก็เหมาะสำหรับการเก็บผิวละเอียด ซีเมนต์คาร์ไบด์สำหรับงานทั่วไปมีอายุการใช้งานการตัดเฉือนนานกว่าซีเมนต์คาร์ไบด์อื่นๆ มากสำหรับวัสดุที่ตัดเฉือนยาก เช่น สเตนเลส

(2) วัสดุแม่พิมพ์

ซีเมนต์คาร์ไบด์ส่วนใหญ่จะใช้สำหรับแม่พิมพ์งานเย็น เช่น แม่พิมพ์ดึงเย็น แม่พิมพ์เจาะเย็น แม่พิมพ์อัดขึ้นรูปเย็น และแม่พิมพ์แบบ Cold Pier

แม่พิมพ์หัวเย็นของคาร์ไบด์จะต้องมีความทนทานต่อแรงกระแทกที่ดี ทนทานต่อการแตกหัก ความแข็งแรงเมื่อยล้า ความแข็งแรงในการดัดงอ และความต้านทานการสึกหรอที่ดี ภายใต้สภาวะการทำงานที่ทนทานต่อการสึกหรอจากการกระแทกหรือการกระแทกที่รุนแรง โดยทั่วไปจะใช้เกรดโลหะผสมโคบอลต์ปานกลางและสูง รวมถึงเกรดโลหะผสมเกรนปานกลางและหยาบ เช่น YG15C

โดยทั่วไปแล้ว ความสัมพันธ์ระหว่างความต้านทานการสึกหรอและความเหนียวของซีเมนต์คาร์ไบด์นั้นขัดแย้งกัน: การเพิ่มความต้านทานการสึกหรอจะส่งผลให้ความเหนียวลดลง และการเพิ่มขึ้นของความเหนียวย่อมส่งผลให้ความต้านทานการสึกหรอลดลงอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ ดังนั้นเมื่อเลือกเกรดโลหะผสม จึงจำเป็นต้องตอบสนองความต้องการการใช้งานเฉพาะตามวัตถุในการประมวลผลและสภาพการทำงานของการประมวลผล

หากเกรดที่เลือกมีแนวโน้มที่จะเกิดการแตกร้าวเร็วและเกิดความเสียหายระหว่างการใช้งาน ควรเลือกเกรดที่มีความเหนียวสูงกว่า หากเกรดที่เลือกมีแนวโน้มที่จะสึกหรอเร็วและเสียหายระหว่างการใช้งาน ควรเลือกเกรดที่มีความแข็งสูงกว่าและทนทานต่อการสึกหรอดีกว่า - เกรดต่อไปนี้: YG15C, YG18C, YG20C, YL60, YG22C, YG25C จากซ้ายไปขวา ความแข็งลดลง ความต้านทานการสึกหรอลดลง และความเหนียวเพิ่มขึ้น ตรงกันข้ามคือความจริง

(3) เครื่องมือวัดและชิ้นส่วนที่ทนต่อการสึกหรอ

คาร์ไบด์ใช้สำหรับการฝังพื้นผิวที่ทนทานต่อการสึกหรอและชิ้นส่วนของเครื่องมือวัด ตลับลูกปืนที่มีความแม่นยำของเครื่องบด แผ่นนำและแกนนำของเครื่องบดแบบไม่มีศูนย์กลาง ส่วนบนของเครื่องกลึง และชิ้นส่วนที่ทนทานต่อการสึกหรออื่นๆ

โลหะสารยึดเกาะโดยทั่วไปคือโลหะกลุ่มเหล็ก โดยทั่วไปคือโคบอลต์และนิกเกิล

เมื่อผลิตซีเมนต์คาร์ไบด์ ขนาดอนุภาคของผงวัตถุดิบที่เลือกจะอยู่ระหว่าง 1 ถึง 2 ไมครอน และมีความบริสุทธิ์สูงมาก วัตถุดิบจะถูกผสมเป็นชุดตามอัตราส่วนองค์ประกอบที่กำหนด และเติมแอลกอฮอล์หรือสื่ออื่นๆ ลงในการบดแบบเปียกในโรงสีลูกชิ้นแบบเปียกเพื่อให้ผสมและบดให้ละเอียด ตะแกรงส่วนผสม จากนั้น ส่วนผสมจะถูกบด กด และให้ความร้อนจนถึงอุณหภูมิใกล้กับจุดหลอมเหลวของโลหะสารยึดเกาะ (1300-1500 °C) เฟสที่แข็งตัวและโลหะของสารยึดเกาะจะก่อตัวเป็นโลหะผสมยูเทคติก หลังจากการเย็นตัวลง เฟสที่ชุบแข็งจะถูกกระจายในตารางที่ประกอบด้วยโลหะที่ใช้เชื่อม และเชื่อมต่อกันอย่างใกล้ชิดเพื่อสร้างเป็นของแข็งทั้งหมด ความแข็งของซีเมนต์คาร์ไบด์ขึ้นอยู่กับปริมาณเฟสการชุบแข็งและขนาดของเกรน กล่าวคือ ยิ่งปริมาณเฟสการแข็งตัวสูงขึ้นและเมล็ดละเอียดยิ่งขึ้น ความแข็งก็จะยิ่งมากขึ้นตามไปด้วย ความเหนียวของซีเมนต์คาร์ไบด์ถูกกำหนดโดยโลหะของสารยึดเกาะ ยิ่งปริมาณโลหะของสารยึดเกาะสูงเท่าใด ความต้านทานแรงดัดงอก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น

ในปี 1923 Schlerter แห่งเยอรมนีเติมโคบอลต์ 10% ถึง 20% ลงในผงทังสเตนคาร์ไบด์เป็นสารยึดเกาะ และได้คิดค้นโลหะผสมใหม่ของทังสเตนคาร์ไบด์และโคบอลต์ ความแข็งเป็นอันดับสองรองจากเพชรเท่านั้น ซีเมนต์คาร์ไบด์ตัวแรกที่ทำขึ้น เมื่อตัดเหล็กด้วยเครื่องมือที่ทำจากโลหะผสมนี้ คมตัดจะสึกหรออย่างรวดเร็ว และแม้แต่คมตัดก็จะแตกร้าวด้วย ในปี 1929 Schwarzkov ในสหรัฐอเมริกาได้เพิ่มทังสเตนคาร์ไบด์และสารประกอบคาร์ไบด์ไทเทเนียมคาร์ไบด์จำนวนหนึ่งลงในองค์ประกอบดั้งเดิม ซึ่งปรับปรุงประสิทธิภาพของเครื่องมือในการตัดเหล็ก นี่เป็นความสำเร็จอีกประการหนึ่งในประวัติศาสตร์ของการพัฒนาซีเมนต์คาร์ไบด์

ซีเมนต์คาร์ไบด์มีคุณสมบัติที่ดีเยี่ยมหลายประการ เช่น ความแข็งสูง ทนต่อการสึกหรอ ความแข็งแรงและความเหนียวที่ดี ทนความร้อน และการกัดกร่อน โดยเฉพาะความแข็งสูงและทนต่อการสึกหรอ ซึ่งโดยพื้นฐานแล้วยังคงไม่เปลี่ยนแปลงแม้ที่อุณหภูมิ 500 °C ยังคงมี ความแข็งสูงที่ 1,000 ℃ คาร์ไบด์ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายเป็นวัสดุเครื่องมือ เช่น เครื่องมือกลึง, คัตเตอร์กัด, กบ, สว่าน, เครื่องมือคว้าน ฯลฯ สำหรับการตัดเหล็กหล่อ, โลหะที่ไม่ใช่เหล็ก, พลาสติก, เส้นใยเคมี, กราไฟท์, แก้ว, หิน และเหล็กธรรมดา, และยังสามารถใช้ตัดวัสดุที่ตัดเฉือนยากได้ เช่น เหล็กทนความร้อน สแตนเลส เหล็กแมงกานีสสูง เหล็กเครื่องมือ เป็นต้น ความเร็วตัดของเครื่องมือคาร์ไบด์ใหม่ในปัจจุบันมีความเร็วมากกว่าเหล็กกล้าคาร์บอนหลายร้อยเท่า

คาร์ไบด์ยังสามารถนำมาใช้ทำเครื่องมือขุดเจาะหิน เครื่องมือขุดเจาะ เครื่องมือขุดเจาะ เครื่องมือวัด ชิ้นส่วนที่ทนทานต่อการสึกหรอ สารกัดกร่อนโลหะ ปลอกสูบ ตลับลูกปืนที่มีความแม่นยำ หัวฉีด แม่พิมพ์โลหะ (เช่น แม่พิมพ์ดึงลวด แม่พิมพ์โบลต์ แม่พิมพ์น็อต และแม่พิมพ์ยึดต่างๆ ประสิทธิภาพที่ดีเยี่ยมของซีเมนต์คาร์ไบด์จะค่อยๆ เข้ามาแทนที่แม่พิมพ์เหล็กแบบเดิม)

ต่อมามีซีเมนต์คาร์ไบด์เคลือบออกมาด้วย ในปี 1969 สวีเดนประสบความสำเร็จในการพัฒนาเครื่องมือเคลือบไทเทเนียมคาร์ไบด์ ฐานของเครื่องมือคือทังสเตน-ไทเทเนียม-โคบอลต์คาร์ไบด์ หรือทังสเตน-โคบอลต์คาร์ไบด์ ความหนาของการเคลือบไทเทเนียมคาร์ไบด์บนพื้นผิวเพียงไม่กี่ไมครอน แต่เมื่อเปรียบเทียบกับเครื่องมือโลหะผสมยี่ห้อเดียวกัน อายุการใช้งานจะขยายออกไป 3 เท่า และความเร็วในการตัดเพิ่มขึ้น 25% ถึง 50% ในปี 1970 เครื่องมือเคลือบรุ่นที่สี่ปรากฏขึ้นสำหรับการตัดวัสดุที่ตัดเฉือนยาก

ซีเมนต์คาร์ไบด์เผาอย่างไร?

ซีเมนต์คาร์ไบด์เป็นวัสดุโลหะที่ทำขึ้นโดยผงโลหะวิทยาของคาร์ไบด์และโลหะยึดเกาะของโลหะทนไฟตั้งแต่หนึ่งชนิดขึ้นไป

Mประเทศผู้ผลิตที่สำคัญ

มีมากกว่า 50 ประเทศทั่วโลกที่ผลิตซีเมนต์คาร์ไบด์ โดยมีผลผลิตรวม 27,000-28,000 ตัน ผู้ผลิตหลัก ได้แก่ สหรัฐอเมริกา รัสเซีย สวีเดน จีน เยอรมนี ญี่ปุ่น สหราชอาณาจักร ฝรั่งเศส ฯลฯ ตลาดซีเมนต์คาร์ไบด์ทั่วโลกมีความอิ่มตัวโดยทั่วไป การแข่งขันในตลาดมีความรุนแรงมาก อุตสาหกรรมซีเมนต์คาร์ไบด์ของจีนเริ่มเป็นรูปเป็นร่างในช่วงปลายทศวรรษ 1950 ตั้งแต่ทศวรรษ 1960 ถึง 1970 อุตสาหกรรมซีเมนต์คาร์ไบด์ของจีนมีการพัฒนาอย่างรวดเร็ว ในช่วงต้นทศวรรษ 1990 กำลังการผลิตซีเมนต์คาร์ไบด์รวมของจีนสูงถึง 6,000 ตัน และผลผลิตรวมของซีเมนต์คาร์ไบด์สูงถึง 5,000 ตัน เป็นอันดับสามรองจากในรัสเซียและสหรัฐอเมริกาเท่านั้น

เครื่องตัดสุขา

①ทังสเตนและโคบอลต์ซีเมนต์คาร์ไบด์
ส่วนประกอบหลัก ได้แก่ ทังสเตนคาร์ไบด์ (WC) และสารยึดเกาะโคบอลต์ (Co)
เกรดประกอบด้วย "YG" ("แข็งและโคบอลต์" ในพินอินภาษาจีน) และเปอร์เซ็นต์ของปริมาณโคบอลต์โดยเฉลี่ย
ตัวอย่างเช่น YG8 หมายถึง WCo เฉลี่ย = 8% และส่วนที่เหลือคือทังสเตนคาร์ไบด์ของทังสเตนคาร์ไบด์
มีด TIC

②ทังสเตน-ไทเทเนียม-โคบอลต์คาร์ไบด์
ส่วนประกอบหลัก ได้แก่ ทังสเตนคาร์ไบด์ ไทเทเนียมคาร์ไบด์ (TiC) และโคบอลต์
เกรดประกอบด้วย "YT" ("ฮาร์ด ไทเทเนียม" สองตัวในภาษาพินอินภาษาจีนนำหน้า) และปริมาณไทเทเนียมคาร์ไบด์โดยเฉลี่ย
ตัวอย่างเช่น YT15 หมายถึง WTi เฉลี่ย = 15% และส่วนที่เหลือคือทังสเตนคาร์ไบด์และทังสเตน-ไทเทเนียม-โคบอลต์คาร์ไบด์ที่มีปริมาณโคบอลต์
เครื่องมือทังสเตนไทเทเนียมแทนทาลัม

3.ทังสเตน-ไทเทเนียม-แทนทาลัม (ไนโอเบียม) ซีเมนต์คาร์ไบด์
ส่วนประกอบหลัก ได้แก่ ทังสเตนคาร์ไบด์ ไทเทเนียมคาร์ไบด์ แทนทาลัมคาร์ไบด์ (หรือไนโอเบียมคาร์ไบด์) และโคบอลต์ ซีเมนต์คาร์ไบด์ชนิดนี้เรียกอีกอย่างว่าซีเมนต์คาร์ไบด์ทั่วไปหรือซีเมนต์คาร์ไบด์สากล
เกรดประกอบด้วย “YW” (คำนำหน้าการออกเสียงภาษาจีนของ “hard” และ “wan”) บวกกับหมายเลขลำดับ เช่น YW1

ลักษณะการทำงาน

เม็ดมีดเชื่อมคาร์ไบด์

ความแข็งสูง (86~93HRA เทียบเท่ากับ 69~81HRC)

ความแข็งทางความร้อนที่ดี (สูงถึง 900 ~ 1,000 ℃ เก็บ 60HRC)

ทนต่อการขัดถูได้ดี

เครื่องมือตัดคาร์ไบด์เร็วกว่าเหล็กความเร็วสูง 4 ถึง 7 เท่า และอายุการใช้งานเครื่องมือก็สูงกว่า 5 ถึง 80 เท่า ผลิตแม่พิมพ์และเครื่องมือวัด อายุการใช้งานสูงกว่าเหล็กกล้าเครื่องมือโลหะผสมถึง 20 ถึง 150 เท่า สามารถตัดวัสดุแข็งได้ประมาณ 50HRC

อย่างไรก็ตาม ซีเมนต์คาร์ไบด์มีความเปราะและไม่สามารถตัดเฉือนได้ และเป็นการยากที่จะสร้างเครื่องมือที่เป็นส่วนประกอบที่มีรูปร่างซับซ้อน ดังนั้นจึงมักทำใบมีดที่มีรูปร่างต่างกัน โดยจะติดตั้งบนตัวเครื่องมือหรือตัวแม่พิมพ์โดยการเชื่อม การเชื่อม การหนีบด้วยกลไก ฯลฯ

แท่งรูปทรงพิเศษ

การเผาผนึก

การขึ้นรูปแบบเผาผนึกคาร์ไบด์ซีเมนต์คือการกดผงลงในแท่งเหล็กจากนั้นจึงเข้าไปในเตาเผาซินเทอร์เพื่อให้ความร้อนจนถึงอุณหภูมิที่กำหนด (อุณหภูมิการเผาผนึก) เก็บไว้เป็นระยะเวลาหนึ่ง (ระยะเวลาในการถือครอง) จากนั้นจึงทำให้เย็นลงเพื่อให้ได้ซีเมนต์ วัสดุคาร์ไบด์ที่มีคุณสมบัติที่ต้องการ

กระบวนการเผาผนึกซีเมนต์คาร์ไบด์สามารถแบ่งออกเป็นสี่ขั้นตอนพื้นฐาน:

1: ในขั้นตอนของการกำจัดสารก่อรูปและการเผาเบื้องต้น ร่างกายที่ถูกเผาจะเปลี่ยนแปลงดังนี้:
การกำจัดสารขึ้นรูป เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นในระยะเริ่มแรกของการเผาผนึก สารขึ้นรูปจะค่อยๆสลายตัวหรือกลายเป็นไอ และไม่รวมตัวเผาผนึก ประเภท ปริมาณ และกระบวนการเผาผนึกจะแตกต่างกัน
ออกไซด์บนพื้นผิวของผงจะลดลง ที่อุณหภูมิการเผาผนึก ไฮโดรเจนสามารถลดออกไซด์ของโคบอลต์และทังสเตนได้ ถ้าสารก่อรูปถูกเอาออกในสุญญากาศและเผา ปฏิกิริยาคาร์บอน-ออกซิเจนจะไม่รุนแรง ความเครียดจากการสัมผัสระหว่างอนุภาคผงจะค่อยๆถูกกำจัดออกไป ผงโลหะที่ยึดติดจะเริ่มฟื้นตัวและตกผลึกใหม่ การแพร่กระจายของพื้นผิวเริ่มเกิดขึ้น และความแข็งแรงของการอัดก้อนจะดีขึ้น

2: ขั้นตอนการเผาผนึกเฟสของแข็ง (800°C–อุณหภูมิยูเทคติก)
ที่อุณหภูมิก่อนการปรากฏตัวของเฟสของเหลว นอกเหนือจากการดำเนินกระบวนการต่อไปของขั้นตอนก่อนหน้าแล้ว ปฏิกิริยาโซลิดเฟสและการแพร่กระจายจะทวีความรุนแรงมากขึ้น การไหลของพลาสติกจะเพิ่มขึ้น และตัวเผาผนึกจะหดตัวลงอย่างมาก

3: ขั้นตอนการเผาผนึกด้วยเฟสของเหลว (อุณหภูมิยูเทคติก – อุณหภูมิการเผาผนึก)
เมื่อเฟสของเหลวปรากฏขึ้นในตัวเผาผนึก การหดตัวจะเสร็จสิ้นอย่างรวดเร็ว ตามด้วยการเปลี่ยนแปลงทางผลึกศาสตร์เพื่อสร้างโครงสร้างพื้นฐานและโครงสร้างของโลหะผสม

4: ขั้นตอนการทำความเย็น (อุณหภูมิการเผาผนึก – อุณหภูมิห้อง)
ในขั้นตอนนี้ โครงสร้างและองค์ประกอบเฟสของโลหะผสมมีการเปลี่ยนแปลงบางอย่างตามสภาวะการทำความเย็นที่แตกต่างกัน คุณลักษณะนี้สามารถใช้เพื่อให้ความร้อนแก่ซีเมนต์คาร์ไบด์เพื่อปรับปรุงคุณสมบัติทางกายภาพและทางกล