{"id":22524,"date":"2024-03-08T15:58:27","date_gmt":"2024-03-08T07:58:27","guid":{"rendered":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/?p=22524"},"modified":"2024-03-08T15:58:27","modified_gmt":"2024-03-08T07:58:27","slug":"the-sintering-mechanism-of-carbide","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/pl\/the-sintering-mechanism-of-carbide\/","title":{"rendered":"Mechanizm spiekania w\u0119glika"},"content":{"rendered":"
Spiekanie w\u0119glika jest kluczowym etapem w produkcji w\u0119glika. Podczas procesu prasowania proszku w\u0119glikowego wi\u0105zanie pomi\u0119dzy cz\u0105stkami proszku opiera si\u0119 g\u0142\u00f3wnie na ci\u015bnieniu wywieranym podczas prasowania, a cz\u0105stki proszku nie mog\u0105 si\u0119 ze sob\u0105 \u0142\u0105czy\u0107 ze wzgl\u0119du na brak granicy plastyczno\u015bci. Sprasowana wypraska wyst\u0119puje w stanie porowatym. Do spiekania wymagana jest metoda spiekania w fazie ciek\u0142ej, oparta na metalurgii proszk\u00f3w. Istnieje g\u0142\u00f3wnie kilka metod spiekania w\u0119glik\u00f3w: spiekanie wodorowe, spiekanie pr\u00f3\u017cniowe, spiekanie niskoci\u015bnieniowe i prasowanie izostatyczne na gor\u0105co. Sprz\u0119t r\u00f3\u017cni si\u0119 r\u00f3wnie\u017c w zale\u017cno\u015bci od r\u00f3\u017cnych proces\u00f3w i metod spiekania.<\/p>\n

Stan zwartej formacji w\u0119glik\u00f3w<\/h1>\n

Po utworzeniu wypraski w\u0119glikowej wyst\u0119puje ona w stanie porowatym. Podczas procesu mielenia na mokro kszta\u0142t WC poddawany jest silnym uderzeniom, co skutkuje zwi\u0119kszon\u0105 energi\u0105 powierzchniow\u0105 i zwi\u0119kszon\u0105 reaktywno\u015bci\u0105. Im d\u0142u\u017cszy czas kontaktu wypraski z powietrzem, tym wi\u0119kszy stopie\u0144 utlenienia, co wymaga wi\u0119kszej ilo\u015bci w\u0119gla do redukcji. Przy teoretycznej zawarto\u015bci w\u0119gla w w\u0119gliku wynosz\u0105cej 6,128%, stosunek atom\u00f3w tlenu do atom\u00f3w w\u0119gla wynosi 12\/16. Dlatego na ka\u017cd\u0105 dodatkow\u0105 jednostk\u0119 tlenu zu\u017cyje 3\/4 zawarto\u015bci w\u0119gla. Prowadzi to do \u0142atwiejszego tworzenia si\u0119 fazy \u03b7 po spiekaniu stopu.<\/p>\n

Istnienie tlenu w mieszaninach w\u0119glik\u00f3w<\/h1>\n

Mo\u017cna uzna\u0107, \u017ce zawarto\u015b\u0107 tlenu w mieszaninie w\u0119glik\u00f3w wyst\u0119puje w trzech postaciach: tlen okludowany, tlen powierzchniowy kobaltu i tlen w WO2 lub WO3. Poniewa\u017c zawarto\u015b\u0107 tlenu mierzona metod\u0105 chemicznego oznaczania tlenu obejmuje \u0142\u0105cznie te trzy rodzaje tlenu, trudno jest okre\u015bli\u0107 ich odpowiednie proporcje podczas produkcji. Stanowi to zatem wyzwanie dla produkcji. Ponadto wzbogacanie \u015brodowiska w tlen jest wszechobecne, dlatego istotne jest rozs\u0105dne zarz\u0105dzanie ka\u017cdym procesem w rzeczywistej produkcji.<\/p>\n

Okludowany tlen<\/h2>\n

Wyst\u0119puje w szczelinach wypraski oraz na powierzchni wypraski i mieszaniny; zazwyczaj usuwany przez odsysanie pr\u00f3\u017cniowe na pocz\u0105tku spiekania, wi\u0119c nie wp\u0142ywa na spiekanie stopu.<\/p>\n

Tlen powierzchniowy kobaltu<\/h2>\n

Ze wzgl\u0119du na du\u017c\u0105 podatno\u015b\u0107 kobaltu na utlenianie w temperaturze pokojowej, utlenianie nasila si\u0119 wraz ze wzrostem temperatury. Po zmieleniu na mokro i p\u00f3\u017aniejszym suszeniu na powierzchni kobaltu tworzy si\u0119 warstwa filmu tlenkowego; im d\u0142u\u017cej materia\u0142 lub wypraska jest przechowywany przed spiekaniem, tym wy\u017cszy jest stopie\u0144 utlenienia kobaltu. Ta cz\u0119\u015b\u0107 tlenku wymaga w\u0119gla do redukcji; zanim temperatura podczas spiekania osi\u0105gnie 600\u00b0C, redukcja opiera si\u0119 g\u0142\u00f3wnie na wolnym w\u0119glu, a pozosta\u0142e niezredukowane tlenki nale\u017cy zredukowa\u0107 za pomoc\u0105 w\u0119gla po\u0142\u0105czonego. Ta cz\u0119\u015b\u0107 tlenu ma kluczowe znaczenie dla r\u00f3wnowagi w\u0119giel-tlen podczas spiekania stopu i jest trudna do kontrolowania.<\/p>\n

Tlen WO2 lub WO3<\/h2>\n

Znany r\u00f3wnie\u017c jako tlen z\u0142o\u017cony; przed karbonizacj\u0105 WC, WO3 stopniowo przekszta\u0142ca si\u0119 w WO2, a nast\u0119pnie w proszek wolframu (W), po kt\u00f3rym nast\u0119puje karbonizacja. Niekt\u00f3re tlenki mog\u0105 pozosta\u0107 nieca\u0142kowicie zredukowane lub cz\u0119\u015bciowo utlenione ze wzgl\u0119du na czas przechowywania, od W \u2192 W2C \u2192 WC, i mog\u0105 utrzymywa\u0107 si\u0119 nawet po zako\u0144czeniu. Alternatywnie, niewystarczaj\u0105ca ochrona podczas przechowywania mo\u017ce prowadzi\u0107 do utleniania. Te reszty tlenkowe nazywane s\u0105 tlenem z\u0142o\u017conym; temperatura redukcji zwykle wyst\u0119puje przed 1000\u00b0C, ale silne utlenianie mo\u017ce op\u00f3\u017ani\u0107 redukcj\u0119 a\u017c do 1200\u00b0C. Ta pozosta\u0142o\u015b\u0107 tlenkowa znacznie zu\u017cywa w\u0119giel, zaw\u0119\u017caj\u0105c margines poziom\u00f3w w\u0119gla i utrudniaj\u0105c kontrol\u0119 zawarto\u015bci w\u0119gla podczas spiekania, komplikuj\u0105c w ten spos\u00f3b osi\u0105gni\u0119cie wystarczaj\u0105cego tworzenia fazy ciek\u0142ej.<\/p>\n

 <\/p>\n

Forma w\u0119gla w w\u0119gliku<\/p>\n

Zawarto\u015b\u0107 w\u0119gla w w\u0119gliku zale\u017cy g\u0142\u00f3wnie od trzech czynnik\u00f3w: stechiometrii WC, przyrostu w\u0119gla z rozk\u0142adu spoiwa i infiltracji w\u0119gla z gaz\u00f3w piecowych.<\/p>\n

Og\u00f3lnie rzecz bior\u0105c, WC jest dostosowywane zgodnie z teoretyczn\u0105 zawarto\u015bci\u0105 w\u0119gla w w\u0119gliku; rozs\u0105dn\u0105 korekt\u0119 w\u0119gla przeprowadza si\u0119 na podstawie ma\u0142ych pr\u00f3bek przed mieleniem na mokro; w procesie woskowym zawarto\u015b\u0107 w\u0119gla reguluje si\u0119 odejmuj\u0105c ilo\u015b\u0107 w\u0119gla przenikni\u0119tego z gaz\u00f3w piecowych i dodaj\u0105c ilo\u015b\u0107 w\u0119gla zu\u017cytego przez tlenki. W procesie gumowym nale\u017cy odj\u0105\u0107 jedn\u0105 trzeci\u0105 masy gumy.<\/p>\n

Przyrost w\u0119gla z rozk\u0142adu spoiwa<\/h2>\n

Podczas usuwania spoiw i spiekania, niezale\u017cnie od tego, czy stosuje si\u0119 wosk, PEG, czy gum\u0119, nast\u0119puje wi\u0119kszy lub mniejszy rozk\u0142ad; w ten spos\u00f3b w\u0119glik mo\u017ce zyska\u0107 w\u0119giel, chocia\u017c ilo\u015b\u0107 przyrostu w\u0119gla jest r\u00f3\u017cna w zale\u017cno\u015bci od r\u00f3\u017cnych spoiw. Poniewa\u017c wosk opiera si\u0119 g\u0142\u00f3wnie na parowaniu, og\u00f3lnie uwa\u017ca si\u0119, \u017ce nie zwi\u0119ksza zawarto\u015bci w\u0119gla. Z drugiej strony guma i PEG podlegaj\u0105 rozk\u0142adowi, przy czym rozk\u0142ad gumy zachodzi w wy\u017cszych temperaturach, co skutkuje wi\u0119kszym wzrostem w\u0119gla.<\/p>\n

\"w\u0119glik<\/p>\n

Infiltracja w\u0119gla z gaz\u00f3w piecowych<\/h2>\n

Poniewa\u017c wi\u0119kszo\u015b\u0107 element\u00f3w grzejnych, warstw izolacyjnych, p\u0142yt do spiekania lub \u0142\u00f3dek w piecach do spiekania w\u0119glik\u00f3w spiekanych jest wykonana z produkt\u00f3w grafitowych, ich dzia\u0142anie staje si\u0119 widoczne ju\u017c w temperaturze 600\u00b0C; gdy temperatura spiekania wzrasta powy\u017cej 1200\u00b0C, du\u017ca ilo\u015b\u0107 w\u0119gla i CO uwalniana z grafitu zaostrza infiltracj\u0119 w\u0119gla do w\u0119glika.<\/p>\n

Wp\u0142yw kobaltu na w\u0142a\u015bciwo\u015bci w\u0119glika<\/h2>\n

Cobalt has a hexagonal close-packed crystal structure, making it highly reactive and prone to oxidation. In WC-Co alloys, cobalt acts as the binder metal. When the cobalt phase exhibits the \u03b5-Co crystal structure, with fewer slip planes (theoretically no more than 3), the alloy’s toughness is low. However, when the cobalt phase exhibits the \u03b1-Co crystal structure, the maximum number of theoretical slip planes can increase to 12, resulting in stronger fracture resistance. With increasing sintering temperature, the cobalt crystal structure shifts from hexagonal close-packed to face-centered cubic; the reverse occurs during cooling. Since tungsten dissolves more in cobalt, playing a “nailing” role, the transformation of crystal structure during cooling varies with the amount of tungsten dissolved.<\/p>\n

Do 1% kobaltu mo\u017ce rozpu\u015bci\u0107 si\u0119 w toalecie w temperaturze pokojowej; gdy temperatura spiekania osi\u0105ga warto\u015b\u0107 pomi\u0119dzy 400\u00b0C a 800\u00b0C, nast\u0119puje energiczna dyfuzja i przegrupowanie kobaltu. W tym okresie mniejsza ilo\u015b\u0107 wolnego w\u0119gla bardziej sprzyja zwi\u0119kszonym p\u0142aszczyznom po\u015blizgu; jest to korzystne w procesach woskowych. Jednak\u017ce procesy gumowe wymagaj\u0105 zako\u0144czenia rozk\u0142adu w temperaturze oko\u0142o 600\u00b0C, co wp\u0142ywa na efektywne wyst\u0119powanie p\u0142aszczyzn po\u015blizgu fazy kobaltu.<\/p>\n

W temperaturze 1000\u00b0C podczas spiekania tlenek prawie zako\u0144czy\u0142 proces redukcji, dlatego ten etap nazywany jest spiekaniem beztlenowym. Na tym etapie zazwyczaj bada si\u0119 zawarto\u015b\u0107 w\u0119gla w w\u0119gliku; jednak\u017ce tak zwany w\u0119giel beztlenowy zawiera tylko minimaln\u0105 ilo\u015b\u0107 tlenu. Niemniej jednak tlenek na powierzchni kobaltu zosta\u0142 w tym momencie ca\u0142kowicie zredukowany, a kraw\u0119dzie fazy kobaltu wytworzy\u0142y mniej faz ciek\u0142ych. Na tym etapie wypraska uzyskuje pewn\u0105 twardo\u015b\u0107, co nazywa si\u0119 etapem wst\u0119pnego spiekania. Wyroby na tym etapie w razie potrzeby mo\u017cna podda\u0107 obr\u00f3bce plastycznej.<\/p>\n

\"\"<\/p>\n

Faza ciek\u0142a w w\u0119gliku<\/h1>\n

Teoretycznie faza ciek\u0142a w stopach WC-Co pojawia si\u0119 w temperaturze 1340\u00b0C. Temperatura, w kt\u00f3rej pojawia si\u0119 wystarczaj\u0105ca faza ciek\u0142a, zmienia si\u0119 w zale\u017cno\u015bci od zawarto\u015bci w\u0119gla. Wraz ze wzrostem temperatury spiekania wzrasta ilo\u015b\u0107 fazy ciek\u0142ej; drobne cz\u0105stki WC stopniowo tworz\u0105 faz\u0119 ciek\u0142\u0105. W produkcie nast\u0119puje intensywny skurcz, zmniejszaj\u0105cy odleg\u0142o\u015b\u0107 pomi\u0119dzy cz\u0105steczkami WC. Drobne cz\u0105stki WC s\u0105 stopniowo topione przez wi\u0119ksze cz\u0105stki, w wyniku czego powstaj\u0105 grubsze cz\u0105stki WC. Zjawisko to znane jest jako wzrost ziarna. Wzrost ziaren podczas spiekania jest nieunikniony, szczeg\u00f3lnie w ultradrobnych lub submikronowych WC, gdzie wzrost ziaren jest bardziej wyra\u017any. Aby skutecznie zahamowa\u0107 nadmierny wzrost ziaren, mo\u017cna doda\u0107 inhibitory, takie jak VC, TaC i Cr3C2.<\/p>\n

Po spiekaniu nierozpuszczony WC i W2C szybko wytr\u0105caj\u0105 si\u0119, po czym nast\u0119puje utworzenie tr\u00f3jsk\u0142adnikowej eutektyki, k\u0142ad\u0105c podwaliny pod stop. Im d\u0142u\u017cszy czas ch\u0142odzenia powy\u017cej 1200\u00b0C, tym pe\u0142niejsze opady, ale tym wi\u0119ksza szansa na wzrost ziarna.<\/p>\n

\"\"<\/p>\n

Wniosek<\/h1>\n

The pursuit of ternary eutectic structures is the most critical aspect of sintering in WC-Co carbide. Ternary eutectic structures form the fundamental framework of carbide. In the W-C-Co ternary system, effective handling of WC grain growth, allowing more tungsten to dissolve in cobalt without decarburization, thereby improving the durability and toughness of carbide, is always the goal of alloy manufacturers. A German technical expert once said: “The essence of sintering lies in ‘high temperature and low carbon’.”<\/p><\/div>\n

<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Sintering of carbide\u00a0is a crucial step in the production of carbide. During the pressing process of carbide\u00a0powder, the bonding between powder particles mainly relies on the pressure exerted during pressing, and the powder particles cannot bond with each other due to the lack of yield tension. The pressed compact exists in a porous state. Liquid…<\/p>","protected":false},"author":2,"featured_media":22526,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_jetpack_memberships_contains_paid_content":false,"footnotes":""},"categories":[79],"tags":[],"class_list":["post-22524","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-materials-weekly"],"jetpack_featured_media_url":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/wp-content\/uploads\/2024\/03\/t0183b785de9ddd12ac.jpg","jetpack_sharing_enabled":true,"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/22524","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/users\/2"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=22524"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/22524\/revisions"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/media\/22526"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=22524"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=22524"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=22524"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}