Часть 3: Оптимизация производительности твердого сплава
Глава 7: Контроль механических свойств твердого сплава
Твердый сплав (WC-Co) широко используется в авиационных инструментах (срок службы резания>15 часов), горнодобывающих буровых коронках (бурение>1200 м) и износостойких матрицах (экструзия>10 ⁶ раз) благодаря своей превосходной высокой твердости (HV 1200-1800 ) , хорошей вязкости разрушения (K ₁ c 8-16 МПа·м ¹ / ²) , высокой прочности на сжатие (4000-6000 МПа) и превосходной износостойкости ( скорость износа <0,1 мм ³ / Н · м) . Однако в экстремальных рабочих условиях, таких как высокие удары (частота>500 Гц), циклические нагрузки (>10 ⁵ раз), высокая температура (>800 °C) и абразивный износ (твердость>800 HV), комплексная производительность твердого сплава по-прежнему сталкивается с проблемами. Трудно для единой стратегии оптимизации одновременно удовлетворять синергетическим требованиям твердости, вязкости, усталостной стойкости и износостойкости. Прорыв в комплексной производительности может быть достигнут путем контроля микроструктуры (размер зерна WC 0,2-2 мкм , содержание Co 6%-15%), глубокого анализа механизма разрушения (скорость роста трещины ~10 ⁻⁶ мм/цикл) и применения передовой технологии упрочнения (добавка VC 0,2%-0,5%, доза ионной имплантации 10 ¹ ⁶ -10 ¹ ⁷ см ⁻ ² , толщина лазерной наплавки 50-150 мкм ) .
Эта глава начинается со следующих четырех аспектов: баланс между твердостью и прочностью, усталостной прочностью и ударопрочностью, анализом механизма отказа и стратегией улучшения производительности, систематически обсуждая механические свойства, преимущества и недостатки, технологию регулирования и условия твердого сплава. Кроме того, эта глава также будет рассматривать тенденцию развития твердого сплава в рамках будущей технологии искусственного интеллекта и промышленной экологии Интернета вещей ( IIoT ), обеспечивая более высокую эффективность и надежность для промышленных применений.
Преимуществами твердого сплава являются его высокая твердость и износостойкость, а также его способность выдерживать высокие нагрузки и трение в экстремальных рабочих условиях; однако его недостатком является противоречие между твердостью и вязкостью. Высокая твердость (HV>1600) обычно приводит к снижению вязкости ( K ₁c < 10 МПа · м¹ / ² ) , что склонно к хрупкому разрушению. Кроме того, усталостная стойкость твердого сплава все еще нуждается в улучшении при высокочастотной циклической нагрузке (скорость роста трещины необходимо контролировать на уровне <10⁻⁷ мм / цикл). Благодаря анализу в этой главе читатели получат полное представление о методах регулирования механических свойств твердого сплава и его эксплуатационных характеристиках в практических приложениях.
7.0 Механические свойства твердого сплава
Твердый сплав (WC-Co) широко используется в авиации, горнодобывающей промышленности и производстве пресс-форм благодаря своим превосходным механическим свойствам. Ниже приводится подробное описание его основных механических свойств, включая определение, метод измерения, факторы влияния и предпосылки применения:
7.0.1. Высокая твёрдость твёрдого сплава
7.0.1.0 Какова твёрдость твердого сплава?
Твердость твердого сплава (WC-Co) относится к способности его поверхности противостоять вдавливанию или царапинам от внешних объектов (таких как инденторы), отражая устойчивость материала к пластической деформации и износу. Как композитный материал, твердый сплав состоит из твердой фазы карбида вольфрама (WC, твердость около HV 2000-2500) и связующей фазы кобальта (Co, твердость около HV 300). Твердость твердого сплава обычно составляет от HV 1200 до HV 1800 и может быть дополнительно увеличена до HV 2000-2500 посредством модификации поверхности (такой как цементация, лазерная наплавка). Уровень твердости напрямую определяет долговечность твердого сплава в условиях высоких нагрузок и трения, таких как его производительность при резке, сверлении и изготовлении пресс-форм.
Физическая природа твердости тесно связана с микроструктурой материала, что обусловлено главным образом высокой твердостью и эффектом упрочнения границ зерен фазы WC, в то время как фаза Co поглощает часть энергии за счет пластической деформации и регулирует общие эксплуатационные характеристики.
7.0.1.1 Метод измерения твердости твердого сплава
Твердость твердого сплава можно измерить различными методами испытаний, различные методы подходят для разных сценариев и требований к точности:
Твёрдость по Виккерсу (HV)
Диапазон : HV 1200-1800, до HV 2000-2500 после модификации поверхности.
Принцип : используйте твердомер Виккерса, алмазный четырехугольный пирамидальный индентор (диагональный угол 136°), приложите стандартную нагрузку (обычно 30 кг) и рассчитайте значение твердости, измерив длину диагонали отпечатка. Формула:
READ MORE:
Customized R&D and Production of Tungsten, Molybdenum Products
Chinatungsten Online and CTIA GROUP LTD have been working in the tungsten industry for nearly 30 years, specializing in flexible customization of tungsten and molybdenum products worldwide, which are tungsten and molybdenum design, R&D, production, and overall solution integrators with high visibility and credibility worldwide.
Chinatungsten Online and CTIA GROUP LTD provide products mainly including: tungsten oxide products, such as tungstates such as APT/WO3; tungsten powder and tungsten carbide powder; tungsten metal products such as tungsten wire, tungsten ball, tungsten bar, tungsten electrode, etc.; high-density alloy products, such as dart rods, fishing sinkers, automotive tungsten crankshaft counterweights, mobile phones, clocks and watches, tungsten alloy shielding materials for radioactive medical equipment, etc.; tungsten silver and tungsten copper products for electronic appliances. Cemented carbide products include cutting tools such as cutting, grinding, milling, drilling, planing, wear-resistant parts, nozzles, spheres, anti-skid spikes, molds, structural parts, seals, bearings, high-pressure and high-temperature resistant cavities, top hammers, and other standard and customized high-hardness, high-strength, strong acid and alkali resistant high-performance products. Molybdenum products include molybdenum oxide, molybdenum powder, molybdenum and alloy sintering materials, molybdenum crucibles, molybdenum boats, TZM, TZC, molybdenum wires, molybdenum heating belts, molybdenum spouts, molybdenum copper, molybdenum tungsten alloys, molybdenum sputtering targets, sapphire single crystal furnace components, etc.
For more information about tungsten carbide products, please visit the website: tungsten-carbide.com.cn
If you are interested in related products, please contact us:
Email: sales@chinatungsten.com
Tel: +86 592 5129696 / 86 592 5129595
