Чого ви не знали про процес спікання твердого сплаву

Цементований карбід складається з різних карбідів і елементів заліза. Типовими характеристиками цих матеріалів є те, що вони можуть досягати майже 100% теоретичної щільності за допомогою рідкофазного спікання. Після спікання низька залишкова пористість є ключем до успішного застосування цементованого твердого сплаву в робочих умовах із високим навантаженням, таких як різання металу, свердління для буріння нафти або прес-форми для формування металу.

Спікання цементованого карбіду необхідно ретельно контролювати для отримання бажаної мікроструктури та хімічного складу. У багатьох сферах застосування цементований карбід використовується в спеченому стані. Поверхня спечених сплавів часто піддається сильному тертю та напрузі. У більшості випадків різання металу глибина зносу поверхні головки інструмента перевищує {{0}}.2~0,4 мм, і інструмент вважається списаним. Тому дуже важливо покращити характеристики поверхні твердого сплаву. Існує два основні методи спікання цементованого карбіду: один – водневе спікання – контроль складу деталей через кінетику фазової реакції у водні та при нормальному тиску, а інший – вакуумне спікання – використання вакуумного середовища або зниження тиску навколишнього газу для контролю складу цементованого карбіду шляхом уповільнення кінетики реакції.

Вакуумне спікання має більш широкий спектр промислового застосування. Іноді для спікання також використовують гаряче ізостатичне пресування та гаряче ізостатичне пресування. Ці технології мають важливий вплив на виробництво цементованого карбіду. Водневе спікання: водень є відновною атмосферою, але коли водень реагує зі стінкою печі для спікання або носієм, він змінює інші компоненти та забезпечує відповідний потенціал навуглецьовування для підтримки термодинамічної рівноваги з цементованим карбідом. У порівнянні з водневим спіканням вакуумне спікання має наступні переваги:

По-перше, вакуумне спікання може дуже добре контролювати склад продукту. При тиску 1,3~133Па швидкість обміну вуглецю та кисню між атмосферою та сплавом дуже низька. Основним фактором, що впливає на зміну складу, є вміст кисню в частинках карбіду. Тому вакуумне спікання має перевагу в промисловому виробництві спеченого твердого сплаву. Під час водневого спікання потенціал окислення атмосферного газу в печі збільшується через інфільтрацію водню та реакцію водню з керамічними компонентами печі. Вакуумне спікання не має цих проблем. Потенціал окислення в печі нижчий, ніж при водневому спіканні. Тому вакуумне спікання більше підходить для сплавів, що містять карбід титану, карбід танталу та карбід ніобію, які дуже чутливі до окислення.

По-друге, вакуумне спікання може гнучко контролювати систему спікання, особливо швидкість нагрівання на стадії нагрівання, щоб задовольнити потреби виробництва. Вакуумне спікання є переривчастою операцією, яка може гнучко регулювати необхідну систему спікання, тоді як водневе спікання є переважно безперервним процесом спікання, який може точно контролювати температуру кожного етапу спікання.

Спікання гарячого ізостатичного пресування: Спікання гарячого ізостатичного пресування іноді також називають спіканням під надлишковим тиском і спіканням під тиском. Піч спікання фактично є вакуумною піччю спікання, яка може бути під тиском. Щоб зменшити або усунути залишкові порожнечі, коли в деталях при температурі спікання утворюються закриті пори, піч заповнюють інертним газом, щоб застосувати до неї ізостатичний тиск. Тиск аргону становить 1,5 ~ 10 МПа, що набагато нижче, ніж гарячий ізостатичний тиск у звичайному розумінні. Спеціальний процес спікання включає видалення мастила, відновлення оксиду та спікання карбідного сплаву. Коли під час спікання карбідів з’являються закриті пори, гарячий статичний тиск низького тиску в печі підвищується до вищого рівня. Гаряче ізостатичне пресування здійснюється в спеціально розробленому контейнері високого тиску, під тиском до 100 МПа за допомогою аргону, і температура приблизно така ж, як традиційна температура спікання. Зазвичай спочатку виконується спікання, а потім ізостатичне пресування, щоб усунути невелику кількість залишкових порожнеч, які неможливо усунути звичайними процесами спікання. Гарячий ізостатичний прес є головною ключовою інвестицією. Будучи наступним етапом спікання, він збільшує експлуатаційні витрати, споживання енергії та газу та виробничі цикли. Цементований карбід, отриманий гарячим ізостатичним пресуванням, має характеристики дрібного зерна та низький вміст, тому він має більш високу міцність. Однак, незалежно від того, чи використовується гаряче ізостатичне пресування або післягаряче ізостатичне пресування, тільки шляхом встановлення відповідного співвідношення між часом, температурою та тиском можна отримати більш високу міцність, ніж продукти водневого спікання та вакуумного спікання.