Sert bir refrakter metal ve bağlayıcı metalin toz metalurjisi işlemiyle elde edilen sert bir alaşım malzemesidir. Sementli karbür, yüksek sertlik, aşınma direnci, iyi mukavemet ve tokluk, ısı direnci ve korozyon direnci gibi bir dizi mükemmel özelliğe sahiptir; özellikle yüksek sertliği ve aşınma direnci, 500 °C sıcaklıkta bile temelde değişmeden kalır ve 1000 °C'de bile yüksek sertliğini korur. Karbür, dökme demir, demir dışı metaller, plastikler, kimyasal elyaflar, grafit, cam, taş ve sıradan çelik gibi malzemelerin kesiminde kullanılan torna takımları, freze uçları, planyalar, matkaplar, delme takımları vb. gibi takım malzemesi olarak yaygın olarak kullanılır ve ayrıca ısıya dayanıklı çelik, paslanmaz çelik, yüksek manganezli çelik, takım çeliği vb. gibi işlenmesi zor malzemelerin kesiminde de kullanılabilir. Yeni karbür takımların kesme hızı, karbon çeliğine göre yüzlerce kat daha fazladır.
Sementli karbürün uygulanması
(1) Alet malzemesi
Karbür, torna takımları, freze uçları, planyalar, matkaplar vb. yapımında kullanılabilen en büyük takım malzemesidir. Bunlar arasında, tungsten-kobalt karbür, demirli ve demirsiz metallerin kısa talaşlı işlenmesi ve dökme demir, dökme pirinç, bakalit gibi metal olmayan malzemelerin işlenmesi için uygundur; tungsten-titanyum-kobalt karbür ise çelik gibi demirli metallerin uzun süreli talaşlı işlenmesi için uygundur. Benzer alaşımlar arasında, daha fazla kobalt içeriğine sahip olanlar kaba işleme için, daha az kobalt içeriğine sahip olanlar ise ince işleme için uygundur. Genel amaçlı sertleştirilmiş karbürler, paslanmaz çelik gibi işlenmesi zor malzemeler için diğer sertleştirilmiş karbürlere göre çok daha uzun işleme ömrüne sahiptir.
(2) Kalıp malzemesi
Sementli karbür esas olarak soğuk çekme kalıpları, soğuk delme kalıpları, soğuk ekstrüzyon kalıpları ve soğuk destek kalıpları gibi soğuk işleme kalıplarında kullanılır.
Karbür soğuk şekillendirme kalıplarının, darbe veya güçlü darbe gibi aşınmaya dayanıklı çalışma koşullarında iyi darbe dayanımı, kırılma tokluğu, yorulma dayanımı, eğilme dayanımı ve iyi aşınma direnci göstermesi gerekmektedir. Genellikle YG15C gibi orta ve yüksek kobaltlı ve orta ve iri taneli alaşım kaliteleri kullanılır.
Genel olarak, sertleştirilmiş karbürün aşınma direnci ve tokluğu arasındaki ilişki çelişkilidir: aşınma direncinin artması tokluğun azalmasına, tokluğun artması ise kaçınılmaz olarak aşınma direncinin azalmasına yol açar. Bu nedenle, alaşım kaliteleri seçilirken, işleme nesnesine ve işleme çalışma koşullarına göre özel kullanım gereksinimlerini karşılamak gereklidir.
Seçilen kalite kullanım sırasında erken çatlama ve hasara yatkınsa, daha yüksek tokluğa sahip kalite seçilmelidir; seçilen kalite kullanım sırasında erken aşınma ve hasara yatkınsa, daha yüksek sertliğe ve daha iyi aşınma direncine sahip kalite seçilmelidir. Aşağıdaki kaliteler: YG15C, YG18C, YG20C, YL60, YG22C, YG25C. Soldan sağa doğru, sertlik azalır, aşınma direnci azalır ve tokluk artar; tersine, bunun tersi geçerlidir.
(3) Ölçme aletleri ve aşınmaya dayanıklı parçalar
Karbür, aşınmaya dayanıklı yüzey kaplamaları ve ölçme aletlerinin parçaları, taşlama makinelerinin hassas rulmanları, merkezsiz taşlama makinelerinin kılavuz plakaları ve kılavuz çubukları, torna tezgahlarının üst yüzeyleri ve diğer aşınmaya dayanıklı parçalar için kullanılır.
Bağlayıcı metaller genellikle demir grubu metalleridir, yaygın olarak kobalt ve nikeldir.
Sementli karbür üretiminde, seçilen ham madde tozunun partikül boyutu 1 ila 2 mikron arasındadır ve saflığı çok yüksektir. Ham maddeler, belirlenen bileşim oranına göre gruplandırılır ve alkol veya diğer ortamlar eklenerek ıslak bilyalı değirmende ıslak öğütme yapılarak tamamen karıştırılır ve toz haline getirilir. Karışım elenir. Daha sonra karışım granüle edilir, preslenir ve bağlayıcı metalin erime noktasına yakın bir sıcaklığa (1300-1500 °C) ısıtılır; sertleştirilmiş faz ve bağlayıcı metal ötektik bir alaşım oluşturur. Soğuduktan sonra, sertleştirilmiş fazlar bağlayıcı metalden oluşan bir ağ içinde dağılır ve birbirine sıkıca bağlanarak katı bir bütün oluşturur. Sementli karbürün sertliği, sertleştirilmiş faz içeriğine ve tane boyutuna bağlıdır; yani, sertleştirilmiş faz içeriği ne kadar yüksek ve taneler ne kadar ince olursa, sertlik o kadar büyük olur. Sementli karbürün tokluğu bağlayıcı metal tarafından belirlenir. Bağlayıcı metal içeriği ne kadar yüksek olursa, eğilme dayanımı da o kadar yüksek olur.
1923 yılında Almanya'dan Schlerter, bağlayıcı olarak tungsten karbür tozuna %10 ila %20 oranında kobalt ekleyerek yeni bir tungsten karbür ve kobalt alaşımı icat etti. Sertliği elmastan sonra ikinci sıradaydı. İlk sertleştirilmiş karbür üretildi. Bu alaşımdan yapılmış bir aletle çelik kesilirken, kesici kenar hızla aşınır, hatta çatlayabilir. 1929'da Amerika Birleşik Devletleri'nden Schwarzkov, orijinal bileşime belirli miktarda tungsten karbür ve titanyum karbür bileşik karbür ekleyerek aletin çelik kesme performansını iyileştirdi. Bu, sertleştirilmiş karbür geliştirme tarihinde bir başka başarıdır.
Sementli karbür, yüksek sertlik, aşınma direnci, iyi mukavemet ve tokluk, ısı direnci ve korozyon direnci gibi bir dizi mükemmel özelliğe sahiptir; özellikle yüksek sertliği ve aşınma direnci, 500 °C sıcaklıkta bile temelde değişmeden kalır ve 1000 °C'de bile yüksek sertliğini korur. Karbür, dökme demir, demir dışı metaller, plastikler, kimyasal elyaflar, grafit, cam, taş ve sıradan çelik gibi malzemelerin kesiminde kullanılan torna takımları, freze uçları, planyalar, matkaplar, delme takımları vb. gibi takım malzemesi olarak yaygın olarak kullanılır ve ayrıca ısıya dayanıklı çelik, paslanmaz çelik, yüksek manganezli çelik, takım çeliği vb. gibi işlenmesi zor malzemelerin kesiminde de kullanılabilir. Yeni karbür takımların kesme hızı, karbon çeliğine göre yüzlerce kat daha fazladır.
Karbür ayrıca kaya delme aletleri, madencilik aletleri, sondaj aletleri, ölçme aletleri, aşınmaya dayanıklı parçalar, metal aşındırıcılar, silindir gömlekleri, hassas rulmanlar, nozullar, metal kalıplar (örneğin tel çekme kalıpları, cıvata kalıpları, somun kalıpları ve çeşitli bağlantı elemanı kalıpları; sertleştirilmiş karbürün mükemmel performansı, önceki çelik kalıpların yerini kademeli olarak almıştır) yapımında da kullanılabilir.
Daha sonra, kaplamalı sertleştirilmiş karbür de ortaya çıktı. 1969'da İsveç, titanyum karbür kaplamalı bir takım geliştirmeyi başardı. Takımın tabanı tungsten-titanyum-kobalt karbür veya tungsten-kobalt karbürdür. Yüzeydeki titanyum karbür kaplamanın kalınlığı sadece birkaç mikrondur, ancak aynı marka alaşımlı takımlarla karşılaştırıldığında, kullanım ömrü 3 kat uzar ve kesme hızı %25 ila %50 artar. 1970'lerde, işlenmesi zor malzemelerin kesilmesi için dördüncü nesil kaplamalı takımlar ortaya çıktı.
Sementli karbür nasıl sinterlenir?
Sementli karbür, karbürlerin ve bir veya daha fazla refrakter metalden oluşan bağlayıcı metallerin toz metalurjisi yöntemiyle üretilen bir metal malzemedir.
Mbüyük üretici ülkeler
Dünyada 50'den fazla ülke çimentolu karbür üretiyor ve toplam üretim 27.000-28.000 ton civarında. Başlıca üreticiler arasında Amerika Birleşik Devletleri, Rusya, İsveç, Çin, Almanya, Japonya, Birleşik Krallık, Fransa vb. yer alıyor. Dünya çimentolu karbür pazarı temelde doymuş durumda ve pazar rekabeti çok şiddetli. Çin'in çimentolu karbür endüstrisi 1950'lerin sonlarında şekillenmeye başladı. 1960'lardan 1970'lere kadar Çin'in çimentolu karbür endüstrisi hızla gelişti. 1990'ların başlarında Çin'in toplam çimentolu karbür üretim kapasitesi 6000 tona, toplam üretimi ise 5000 tona ulaşarak Rusya ve Amerika Birleşik Devletleri'nden sonra dünyada üçüncü sıraya yerleşti.
WC kesici
①Tungsten ve kobalt sertleştirilmiş karbür
Başlıca bileşenleri tungsten karbür (WC) ve bağlayıcı kobalttır (Co).
Kalite derecesi, Çince Pinyin'de "sert ve kobalt" anlamına gelen "YG" ve ortalama kobalt içeriğinin yüzdesinden oluşmaktadır.
Örneğin, YG8, ortalama WCo'nun %8 olduğu ve geri kalanının tungsten karbür veya tungsten-kobalt karbür olduğu anlamına gelir.
TIC bıçakları
②Tungsten-titanyum-kobalt karbür
Başlıca bileşenleri tungsten karbür, titanyum karbür (TiC) ve kobalttır.
Kalitesi, Çince Pinyin ön ekinde "YT" ("sert, titanyum" anlamına gelen iki karakter) ve ortalama titanyum karbür içeriğinden oluşmaktadır.
Örneğin, YT15 ortalama WTi=%15 anlamına gelir ve geri kalanı tungsten karbür ve kobalt içeriğine sahip tungsten-titanyum-kobalt karbürdür.
Tungsten Titanyum Tantal Aleti
③Tungsten-titanyum-tantal (niyobyum) çimentolu karbür
Başlıca bileşenleri tungsten karbür, titanyum karbür, tantal karbür (veya niyobyum karbür) ve kobalttır. Bu tür sertleştirilmiş karbür, genel sertleştirilmiş karbür veya evrensel sertleştirilmiş karbür olarak da adlandırılır.
Derecesi, "YW" (Çince'de "zor" ve "wan" kelimelerinin fonetik ön eki) ve YW1 gibi bir sıra numarasından oluşur.
Performans özellikleri
Karbür Kaynaklı Uçlar
Yüksek sertlik (86～93HRA, 69～81HRC'ye eşdeğer);
İyi ısı dayanıklılığı (900～1000℃'ye kadar, 60HRC'yi korur);
İyi aşınma direnci.
Karbür kesici takımlar, yüksek hız çeliğine göre 4 ila 7 kat daha hızlıdır ve takım ömrü 5 ila 80 kat daha uzundur. Kalıp ve ölçüm aletleri üretiminde, alaşımlı takım çeliğine göre 20 ila 150 kat daha uzun kullanım ömrü sunar. Yaklaşık 50 HRC sertliğe sahip sert malzemeleri kesebilir.
Ancak, sertleştirilmiş karbür kırılgandır ve işlenemez; ayrıca karmaşık şekillere sahip yekpare takımlar yapmak zordur. Bu nedenle, genellikle farklı şekillerde bıçaklar yapılır ve bunlar kaynak, yapıştırma, mekanik sıkıştırma vb. yöntemlerle takım gövdesine veya kalıp gövdesine monte edilir.
Özel şekilli çubuk
Sinterleme
Sementli karbür sinterleme kalıplama yöntemi, tozun bir külçe haline getirilmesi, ardından sinterleme fırınına konularak belirli bir sıcaklığa (sinterleme sıcaklığı) ısıtılması, belirli bir süre (bekleme süresi) bu sıcaklıkta tutulması ve daha sonra soğutularak istenen özelliklere sahip sementli karbür malzemenin elde edilmesidir.
Sementli karbürün sinterleme işlemi dört temel aşamaya ayrılabilir:
1: Şekillendirici maddenin uzaklaştırılması ve ön sinterleme aşamasında, sinterlenmiş gövde aşağıdaki gibi değişir:
Sinterleme işleminin başlangıç aşamasında sıcaklığın artmasıyla kalıplama maddesi yavaş yavaş ayrışır veya buharlaşır ve sinterlenmiş gövde dışarı atılır. Türü, miktarı ve sinterleme süreci farklılık gösterir.
Toz yüzeyindeki oksitler indirgenir. Sinterleme sıcaklığında hidrojen, kobalt ve tungsten oksitlerini indirgeyebilir. Şekillendirici madde vakumda uzaklaştırılıp sinterlenirse, karbon-oksijen reaksiyonu güçlü olmaz. Toz parçacıkları arasındaki temas gerilimi kademeli olarak ortadan kalkar, bağlayıcı metal tozu iyileşmeye ve yeniden kristalleşmeye başlar, yüzey difüzyonu meydana gelir ve briketleme dayanımı artar.
2: Katı faz sinterleme aşaması (800℃ – ötektik sıcaklık)
Sıvı fazın ortaya çıkmasından önceki sıcaklıkta, önceki aşamanın sürecine ek olarak, katı faz reaksiyonu ve difüzyon yoğunlaşır, plastik akış artar ve sinterlenmiş gövde önemli ölçüde küçülür.
3: Sıvı faz sinterleme aşaması (ötektik sıcaklık – sinterleme sıcaklığı)
Sinterlenmiş gövdede sıvı faz ortaya çıktığında, büzülme hızla tamamlanır ve ardından alaşımın temel yapısını ve yapısını oluşturmak üzere kristalografik dönüşüm gerçekleşir.
4: Soğutma aşaması (sinterleme sıcaklığı – oda sıcaklığı)
Bu aşamada, alaşımın yapısı ve faz bileşimi, farklı soğutma koşullarına bağlı olarak bazı değişikliklere uğrar. Bu özellik, sertleştirilmiş karbürün ısıtılmasıyla fiziksel ve mekanik özelliklerinin iyileştirilmesinde kullanılabilir.
Yayın tarihi: 11 Nisan 2022
