Che cos'è il materiale in carburo di tungsteno?

Il carburo di tungsteno è un metallo duro che viene utilizzato nella produzione di utensili da taglio e parti resistenti all'usura come gli stampi. Può essere combinato con altri metalli per produrre altri tipi di carburi. Un esempio di questa combinazione è il carburo di tungsteno-cobalto che è la lega di carburo di tungsteno più popolare con la combinazione di materiale duro carburo di tungsteno e materiale legante cobalto.

Il carburo di tungsteno viene prodotto mediante una serie di processi di produzione come la miscelazione delle polveri, la pressatura, la sinterizzazione e così via. Durante il processo di sinterizzazione, il materiale legante come il cobalto si scioglie e aiuta la miscelazione e il legame del carburo di tungsteno per aumentare la compattazione e la densità della lega finale.

Il carburo di tungsteno è uno dei migliori candidati per il riciclaggio. Sebbene sia un metallo molto prezioso, può anche essere una fonte di scarto. Ad esempio, il carburo di tungsteno di scarto può essere fuso e raffinato per formare nuovi pezzi di carburo di tungsteno.

Proprietà del materiale in carburo di tungsteno

Parleremo di 6 parametri chiave del materiale del carburo di tungsteno. Dal punto di vista accademico, il carburo cementato è un materiale in lega con durezza estremamente elevata e buona resistenza all'usura, che è costituito da polvere di carburo di tungsteno (fase indurita) di metallo refrattario ad alta durezza come componente principale e metalli come cobalto e nichel (fase di legame) come legante, mediante fresatura a sfere, pressatura e sinterizzazione. Possiamo semplicemente intenderlo come un materiale metallico con elevata durezza e buona resistenza all'usura. Il carburo di tungsteno è in genere specificato per le proprietà fisiche, ma la sua compatibilità chimica può variare a seconda del legante metallico. Il carburo di tungsteno legato al nichel, ad esempio, è più resistente alla corrosione del carburo di tungsteno legato al cobalto.

Secondo i parametri rilevanti della fisica, le proprietà meccaniche del carburo cementato sono principalmente mostrate nei seguenti parametri del materiale:

Durezza del carburo di tungsteno

La durezza del carburo di tungsteno è una funzione della sua densità, o di quanta massa di un materiale è contenuta in un'unità di volume. L'unità SI per questa proprietà è chilogrammi per metro cubo e l'unità inglese è libbre per piede cubo. Per un pollice cubo di carburo di tungsteno, la sua densità è 14,5 g/cm3. E per diversi gradi di lega di carburo di tungsteno e cobalto, la densità può variare da 13-15 g/cm^3. E la durezza può andare da HRA86 a HRA95 che è uno dei materiali più duri al mondo, secondo solo al diamante.

Resistenza alla flessione del carburo di tungsteno

La resistenza alla flessione del carburo cementato è inferiore a quella dell'acciaio rapido. Anche il metallo duro YG8 con un'elevata resistenza alla flessione ha solo circa la metà di quello dell'acciaio rapido. Maggiore è il contenuto di cobalto nel carburo cementato, maggiore è la sua resistenza. A parità di contenuto di cobalto, la resistenza alla flessione della lega WC tic Co diminuisce all'aumentare del contenuto di TiC. Oltre ai tipi di carburo, la dimensione dei grani WC influisce anche sulla resistenza del carburo cementato. La resistenza alla flessione del carburo cementato a grana grossa è superiore a quella del carburo cementato a grana media.

Resistenza alla compressione del carburo di tungsteno

La resistenza alla compressione del carburo cementato è molto elevata, che può essere 30%-50% superiore a quella dell'acciaio ad alta velocità, circa 3500-5600 mpa, e il prodotto di pressatura isostatico caldo può raggiungere 6000 mpa. La resistenza alla compressione del carburo cementato è correlata al contenuto di cobalto e la resistenza alla compressione è la maggiore quando il contenuto di cobalto è 5%. La resistenza alla compressione del carburo cementato a grana fine è maggiore di quella del carburo cementato a grana grossa e la resistenza alla compressione del carburo cementato YT è inferiore a quella del carburo cementato YG, che diminuisce con l'aumento del contenuto di TiC. L'aggiunta di una piccola quantità di TAC, NBC, VC, ecc. può affinare i grani WC e migliorare la resistenza alla compressione.

Poiché la resistenza alla compressione del carburo cementato è molto superiore alla resistenza alla flessione, quando si progetta la struttura dell'utensile e si selezionano le lame in carburo cementato, dovremmo cercare di rendere la testa dell'utensile nello stato di sollecitazione di compressione e minore momento flettente.

Resistenza alla trazione del carburo di tungsteno

La resistenza alla trazione del carburo cementato è 750-1500 mpa, circa 1/4 della resistenza alla compressione. Poiché ci sono molti fattori che influenzano la plasticità dei materiali in carburo cementato, la resistenza alla trazione di un carburo cementato è solitamente entro un certo intervallo.

Resistenza agli urti del carburo di tungsteno

La resistenza all'urto del carburo cementato è inferiore a quella dell'acciaio rapido. La resistenza all'urto della lega YG8 con prestazioni migliori è 30-40kj/m2, mentre quella dell'acciaio ad alta velocità W18Cr4V è 180-320kj/m2.

La resistenza all'urto del carburo cementato contenente tic diminuisce. Quando il contenuto di tic aumenta da 6% a 10%, la resistenza all'impatto diminuisce significativamente. La temperatura ha una certa influenza sulla resistenza all'urto del carburo cementato WC Co. A temperature più elevate, la resistenza all'urto è migliorata.

Poiché la resistenza all'urto del carburo cementato è inferiore a quella dell'acciaio ad alta velocità, non è adatto per l'uso in caso di urti e vibrazioni forti, altrimenti potrebbe causare danni al tagliente. La resistenza all'urto del carburo cementato oscilla notevolmente e il suo valore assoluto è correlato al metodo di prova. Pertanto, quando si confronta la resistenza all'urto del carburo cementato, è necessario utilizzare lo stesso strumento per confrontare campioni della stessa dimensione e forma.

Resistenza alla fatica del carburo di tungsteno

Poiché l'utensile di solito funziona in condizioni dinamiche, la sua resistenza alla fatica è molto importante. Maggiore è il contenuto di cobalto nel carburo cementato, maggiore è la resistenza alla fatica. La resistenza alla fatica del carburo cementato è strettamente correlata alla qualità della superficie del campione. Migliore è la finitura superficiale, maggiore è la resistenza alla fatica.

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