Zementcarbid (Hartmetall) ist ein allgemeiner Begriff für Legierungen, die aus Carbiden, Nitriden, Boriden oder Siliziden von Metallen mit hohem Schmelzpunkt (W, Mo, Ti, V, Ta usw.) bestehen. Unterteilt in zwei Hauptkategorien Gie?en und Sintern. Die Gusslegierung hat eine hohe Spr?digkeit und eine geringe Z?higkeit und einen geringen praktischen Anwendungswert. Weit verbreitet sind Sinterlegierungen, die in der Regel aus Wolframcarbid oder Titancarbid und Kobaltpulver gesintert werden und eine hohe H?rte, Verschlei?festigkeit und Hei?h?rte aufweisen. In den letzten Jahren wurde auch haupts?chlich die Verwendung von Hartmetall in der Formenindustrie eingesetzt, weshalb es von praktischer Bedeutung ist, die W?rmebehandlung von Hartlegierungen zu diskutieren und zu untersuchen.

Carbid wird nach dem Verfahren der Pulvermetallurgie aus der feuerfesten Metallhartverbindung und der Metallbindungsphase hergestellt. Die üblicherweise verwendeten harten Verbindungen sind Carbide. Als Hartlegierung für Schneidwerkzeuge, üblicherweise verwendetes WC, TiC, TaC, NbC usw., ist das Bindemittel Co, und die Festigkeit des Hartmetalls h?ngt haupts?chlich vom Gehalt an Co. ab, da das Hartmetall im Hartmetall a hoher Schmelzpunkt (wie ein Schmelzpunkt von 3140 ° C von Ti C), eine hohe H?rte (wie eine H?rte von 3200 HV von TiC), eine gute chemische Stabilit?t und eine gute thermische Stabilit?t, die H?rte und Verschlei?festigkeit davon sind hoch. Geschlecht und chemische Stabilit?t sind viel h?her als bei Hochgeschwindigkeitswerkzeugst?hlen.

Die üblicherweise verwendete Sintercarbid-Hartphase ist haupts?chlich WC, das eine gute Verschlei?festigkeit aufweist. Obwohl einige Hartmetalle eine ?hnliche H?rte wie WC haben, haben sie nicht die gleiche Verschlei?festigkeit. WC hat eine h?here Streckgrenze (6000 MPa) und ist daher widerstandsf?higer gegen plastische Verformung. Die W?rmeleitf?higkeit von WC ist ebenfalls gut, und die W?rmeleitf?higkeit ist ein wichtiger Leistungsindex des Werkzeugs. WC hat einen geringeren W?rmeausdehnungskoeffizienten, etwa 1/3 von dem von Stahl; sein Elastizit?tsmodul ist dreimal so hoch wie der von Stahl, und seine Druckfestigkeit ist ebenfalls h?her als die von Stahl. Darüber hinaus hat WC eine gute Korrosions- und Oxidationsbest?ndigkeit bei Raumtemperatur, einen guten elektrischen Widerstand und eine hohe Biegefestigkeit.

Abb.1 Das Quasi-Gleichgewichtsdiagramm der WC-Co-Legierung

Es wurde an den Bindungsphasen von WC-Co-Legierungen mit unterschiedlichen C / W-Verh?ltnissen von 5% zu 35% WC untersucht. Die Schlussfolgerungen werden wie folgt gezogen: γ-Phasen- oder (γ + WC) -Phasen werden in der Legierung bei langsamer Abkühlung erzeugt; Wenn es (γ + η) Phasen gibt, treten diese auf. Da jedoch die (γ + η) -Phase instabil ist, wandelt sich die (γ + η) -Phase nach dem Tempern in eine stabile (γ + WC) -Phase um. Gem?? den Testergebnissen wird das in Fig. 1 gezeigte Quasi-Gleichgewichts-Phasendiagramm gezeichnet (die durchgezogene Linie ist das Phasendiagramm des stabilen Systems, und die gestrichelte Linie ist das lokale Phasendiagramm, das die η-Eigenschaften des Quasistabilen darstellt Phase).

Das Tempern (langsames Abkühlen) des typischen Hartmetalls h?ngt haupts?chlich vom Kohlenstoffgehalt ab: Wenn C / W> 1 ist, f?llt der freie Kohlenstoff an der WC-Co-Phasengrenze aus; Wenn das C / W <1 ist, hat die Mikrostruktur der Legierung in beiden F?llen: Eine befindet sich im Dreiphasenbereich (WC + γ + η). Es ist unvermeidlich, dass die η-Phase auftritt, nachdem die Legierung langsam abgekühlt ist. Wenn in der zementartigen Phase eine so gro?e Menge an η-Phase vorhanden ist, erscheinen verzweigte Kristallk?rner und die kleinen K?rner sind ungleichm??ig verteilt; Wenn es ein gro?es Korn der η-Phase gibt, sind die K?rner durch eine gro?e Entfernung voneinander getrennt, so dass es Informationen gibt, dass die η-Phase ist. Es haben sich h?here Temperaturen gebildet.

Im anderen Fall, wenn sich die Legierung im Zweiphasenbereich (WC + γ) befindet, wird die W-Legierung nach dem Tempern der kohlenstoffarmen Legierung als Co3W aus der Bindungsphase ausgef?llt. Der Reaktionsprozess kann durch die folgende Formel ausgedrückt werden. Co Fl?chenzentrierte kubische → Co Fl?chenzentrierte kubische + Co3W Daher wird diese kohlenstoffarme zweiphasige WC-Co-Legierung nach dem Tempern in eine dreiphasige (WC + γ + CoW) Struktur umgewandelt. 2 zeigt die Aufl?sungskurven von W für zweiphasige WC-Co-Legierungen bei verschiedenen Glühtemperaturen. Die Kurve ist die kritische Temperaturkurve für zweiphasige Legierungen, die in dreiphasige (WC + γ + CoW) Legierungen umgewandelt wurden: oberhalb der Kurventemperatur Das Tempern führt zu einer zweiphasigen Mikrostrukturlegierung; Das Tempern bei Temperaturen unterhalb der Kurve ergibt eine dreiphasige Struktur, die Co3W enth?lt.

(1) Auswirkung auf die Festigkeit Da WC bei unterschiedlichen Temperaturen in Co eine unterschiedliche Feststoffl?slichkeit aufweist, bietet es die M?glichkeit der Ausscheidungsh?rtung der Bindemittelphase durch Abschrecken bei fester L?sungstemperatur und anschlie?ende Alterung. Das Abschrecken kann die Ausf?llung von WC und den Homotropieübergang von Co hemmen (Co dicht hexagonal, Co fl?chenzentriert kubisch). Es wurde berichtet, dass die Festigkeit der Legierung, die 40%-Kobalt enth?lt, nach dem Abschrecken um etwa 10% erh?ht werden kann, aber die Festigkeit der Legierung, die 10%-Kobalt enth?lt, nach dem Abschrecken verringert wird. In Anbetracht der Tatsache, dass die Menge an Kobalt, die in Hartmetallen enthalten ist, die üblicherweise in der Technik verwendet werden, im Allgemeinen 10% bis 37% betr?gt, ist der Effekt der W?rmebehandlung auf die Legierungsfestigkeit sehr gering. Jemand wagte es zu behaupten, dass das Abschrecken kein Weg ist, die Festigkeit von W-Co-Legierungen zu erh?hen. Das Tempern bewirkt auch eine Abnahme der Festigkeit der Legierung, wie in den Tabellen 1 und 3 gezeigt. Die Eigenschaften von Wolframcarbid variieren mit der Menge an enthaltenem Co und der Dicke der K?rner, wie in 4 gezeigt.

Abb. 2 Die Feststoffl?slichkeitskurve von Wolfram in der Zweiphasenlegierung WC-10%Co

Fig. 3 Wirkung des Temperns bei 800oC auf die Biegefestigkeit des WC-10%Co-Gehalts

Tabelle 1 Auswirkung des Temperns bei 650 ° C auf die Biegefestigkeit der WC-11% Co-Legierung

(2) Auswirkung auf die H?rte Wenn die WC-Co-Legierung altert, fallen Co3WCX und Co3WCX in einer dichten Gewebephase aus, so dass die H?rte der Legierung zunimmt, die H?rte der Legierung jedoch abnimmt, wenn sie anschlie?end in Co3W umgewandelt wird. Die H. Jonsson-Testdaten sind in 5 und 6 gezeigt. Obwohl das Vorhandensein von Co3WCX nach der W?rmebehandlung die H?rte der Legierung geringfügig verbessert, wird angesichts der l?ngeren W?rmebehandlungszeit und der Verringerung der Biegefestigkeit angenommen, dass die Ausf?llung erfolgt der Co3WCX-Phase, um die Bindemittelphase dispergieren und aush?rten zu lassen, ist keine wirksame Methode zur Entwicklung neuer Qualit?ten. Ein anderer Weg sollte gefunden werden. .

(3) Die typische W?rmebehandlung von Hartmetall ist in Tabelle 2 gezeigt.

Tabelle 2 typisches W?rmebehandlungsverfahren für Hartlegierungen

Abbildung 4 Die Eigenschaften von WC-Hartmetall variieren mit der Menge an Co und der Korngr??e

Fig. 5 Beziehung zwischen H?rte und Alterungszeit der Bindemittelphase der WC-Co-Legierung

Abb. 6 Zusammenhang zwischen H?rte und Alterungszeit der WC-Co-Legierung

Um die Verschlei?festigkeit der Hartlegierung weiter zu verbessern, kann ein hartes Material wie TiC oder TiN auf dessen Oberfl?che aufgedampft werden. Das Beschichtungsmaterial sollte die folgenden Anforderungen erfüllen:

1 Es sollte eine hohe H?rte bei niedriger Temperatur und hoher Temperatur haben.

2 hat eine gute chemische Stabilit?t.

3 sollte Durchl?ssigkeit und kein Luftloch haben.

4 Das zu verarbeitende Material sollte einen geringen Reibungsfaktor haben.

5 Um sich fest mit dem Werkzeugk?rper zu verbinden. 6 Es ist wirtschaftlich und einfach herzustellen. In der heutigen Welt ist Hartmetall auch das Hauptmaterial für Schneidwerkzeuge. Es erweitert auch seinen Anwendungsanteil in Formen, Messwerkzeugen und anderen Bereichen.

Zusammenfassend wird es haupts?chlich in folgenden Aspekten verwendet:

1 Kontinuierliches Schneiden.

2 Profilieren mit geringer ?nderung der Messertiefe.

3 erfordern intermittierende Fahrzeuge mit geringer Intensit?t.

Die Vorteile von beschichtetem Hartmetall sind vielf?ltig und lassen sich wie folgt zusammenfassen:

1 Gute Vielseitigkeit.

2 kann die Genauigkeit der Werkstückschneidfl?che verbessern.

3 Die Schnittgeschwindigkeit wird bei gleicher Standzeit stark erh?ht.

4 Bei gleicher Schnittgeschwindigkeit kann die Standzeit verl?ngert werden.

(1) Beschichtungsmaterial Die meisten ausl?ndischen Hersteller verwenden TiC-Beschichtungen für beschichtete Eins?tze, gefolgt von TiN-Beschichtungen. Die TiC-TiN-Verbundbeschichtung und die Ti (C · N) -Festl?sungsbeschichtung nahmen allm?hlich zu. In den letzten Jahren wurden auch viele neue Verbundbeschichtungen entwickelt.

TiC ist derzeit ein ideales Beschichtungsmaterial. Seine Vorteile sind Hochtemperaturh?rte, hohe Festigkeit, gute Oxidationsbest?ndigkeit und Kraterverschlei?best?ndigkeit. Sein Nachteil ist, dass der W?rmeausdehnungskoeffizient und der K?rper gr??er sind und die Seitenverschlei?festigkeit schlecht ist. Gegenüber der TiC-Beschichtung weist die TiN-Beschichtung die folgenden Vorteile auf: Die beschichtete Klinge neigt beim Schneiden kaum zur Bildung eines Kraters, und ihr W?rmeausdehnungskoeffizient liegt nahe dem des Substrats und weist eine geringe Empfindlichkeit gegenüber W?rmeschock auf und es ist unwahrscheinlich, dass sich ein Tumor bildet. Anti-Side-Verschlei? ist gut und leicht abzulegen und zu kontrollieren. Der Nachteil ist, dass die Haftung auf dem Substrat weniger fest ist. TiC-TiN-Verbundbeschichtung und Ti (C ? N) -Festl?sungsbeschichtung sind neue Beschichtungen, die in den 1970er Jahren entwickelt wurden und erfolgreich in der Produktion eingesetzt wurden.

Die Verbundbeschichtung Hartbeschichtung hat eine vielversprechende Zukunft.

(2) Beschichtungsverfahren Das Verfahren und die Ausrüstung zur Herstellung von TiC-Beschichtungseins?tzen im In- und Ausland sind ?hnlich. Das gemeinsame Merkmal ist, dass die behandelten Hartmetalleins?tze in einer Abscheidungsreaktionskammer angeordnet sind und dann H2 als Tr?ger verwendet wird, um TiCl 4 und Methan in die Reaktionskammer einzuführen. Abscheidungsreaktion. Die Reaktionstemperatur wird grob auf etwa 1000 ° C geregelt. Das Heizverfahren ist fast immer das gleiche Hochfrequenz-Induktionserhitzen, und der Abscheidungsdruck ist meistens ein Unterdruck. Obwohl eine Beschichtung von guter Qualit?t unter Normaldruck abgeschieden werden kann, ist die Verwendung der Unterdruckabscheidung effizienter und die Beschichtung ist gleichm??iger und dichter. Insbesondere wenn die Anzahl der Abscheidungsschaufeln gro? ist, sind die Vorteile der Verwendung einer Unterdruckabscheidung besonders bedeutend.

(3) Beschichtungsdicke Die Dicke der TiC-Beschichtung betr?gt üblicherweise 5 bis 8 um für Beschichtungseins?tze, die im In- und Ausland hergestellt werden. Die Dicke der TiN-Beschichtung liegt im Bereich von 8 bis 12 um. (4) Die Beschichtungsleistung der Beschichtungsmatrix wird stark von der Matrixzusammensetzung beeinflusst. Die beschichtete Klingenmatrix sollte die folgenden Anforderungen erfüllen: 1 hat eine gute Z?higkeit und Best?ndigkeit gegen plastische Verformung. 2 hat eine hohe H?rte. 3 Die chemische Zusammensetzung muss mit dem Beschichtungsmaterial übereinstimmen, und die gegenseitige Haftung sollte fest sein. 4 wird bei hohen Abscheidungstemperaturen nicht besch?digt. 5 Der Ausdehnungskoeffizient ist ?hnlich dem des Beschichtungsmaterials. 6 hat eine gute W?rmeleitf?higkeit. Bei der Bearbeitung von Stahlwerkstoffen sollten WiC-TC-Co- oder WC-TiC-TaC-Co-Legierungen ausgew?hlt werden. Bei der Bearbeitung von Gusseisen oder Nichteisenmetallen sollten WC-Co-Legierungen ausgew?hlt werden. Unterschiedliche Verarbeitungsmaterialien, die Anforderungen an die Beschichtungslegierungsmatrix sind ebenfalls unterschiedlich, was bedeutet, dass die Beschichtung auch personalisiert werden sollte, jeder W?rmebehandlungsprozess ist kein Allheilmittel, solange unter den spezifischen Bedingungen, um ihre Wirksamkeit zu maximieren.

(1) Im Bereich der Schneidwerkzeuge beh?lt Hartmetall auch bei hohen Temperaturen von 800-1000 ° C eine hervorragende Schneidleistung bei. Es eignet sich zum schnellen Schneiden bei hohen Temperaturen und hat praktische Bedeutung für die Verbesserung der Wirtschaftlichkeit. Daher werden nach und nach Hochgeschwindigkeitswerkzeugst?hle ersetzt. Werkzeuge herstellen. Im Jahr 2017 wurde es nicht nur in Drehmaschinen, Hobeln, Bohrmessern, Dreiblattschneidern, Stanzmaschinen und Schaftfr?sern eingesetzt, sondern auch mit der kontinuierlichen F?rderung von Smart Manufacturing und Industrial 4.0. Breiter und mit Blick auf die Zukunft Werkzeugmaterial ist zweifellos die Welt der Hartlegierungen.

(2) Auf dem Gebiet der Formen bestehen verschiedene Arten von Drahtziehwerkzeugen und Drahtziehwerkzeugen im Wesentlichen aus Hartmetall. Die progressive Matrize zur Herstellung von Rei?verschlussz?hnen verwendet YG8- und YG15-Hartlegierungen zur Herstellung von Ziehmatrizen mit gro?em Durchmesser und YG20C-Hartmatrizen. Legierungen für progressive Matrizen mit mehreren Positionen. Der nichtmagnetische Modus besteht im Allgemeinen aus YG15- und YG20-Hartmetall. Die Lebensdauer des mit YG8-Stickstoffionen implantierten Drahtziehwerkzeugs wird mehr als verdoppelt. Kurz gesagt, die Anwendung von Hartmetall in Formen wird immer h?ufiger. Es wird auch in der Messger?te- und anderen Werkzeugindustrie verwendet und wird nicht im Detail beschrieben.

Nach der entsprechenden W?rmebehandlung der Hartlegierung kann sich zwar die H?rte etwas verbessern, jedoch unter Berücksichtigung der l?ngeren W?rmebehandlungszeit und nachteilig für die Biegefestigkeit, so dass die W?rmebehandlung einen gewissen Grad an Spezifit?t aufweisen sollte. Die Oberfl?chenbeschichtung st?rkt den neuen Weg für die Verwendung von Hartmetall, und das Beschichtungssubstrat, das Material, der Prozess und die Dicke sollten ebenfalls individualisiert werden.