固形カービッド産業では"硬くて耐磨性がある"と知られていますが 固形カービッドの特定の材料組成は不明ですシメンテッドカービッドは単一の材料ではなく",硬相"を組み合わせた複合材料です特定の比率で少量の"添加物相".異なる材料の組み合わせは,硬さ,強度,熱耐性などのコア特性を決定し,様々なシナリオ (例えば,切る鉱業,精密型)例えば,鉄鋼の切削に使用されるセメント化カルビッドは,鉱山の磨き部品に使用されるものとは,材料組成で完全に異なります.この記事では,コア材料カテゴリーの側面からセメント化カービッドの材料システムを分解しています."なぜ素材がこのように組み合わせられているのか"と"シナリオのための材料の選び方"を理解するのに役立ちます
シメント化カービッドの性能は"硬相+結合相+添加相"の相互作用によって決定されます.それぞれが異なる役割を持っています.硬相は硬さと耐磨性を提供します.粘着剤は強さを与えます熱耐性,腐食耐性など) を最適化する.これらの構成要素の割合と種類は,異なるセメントカルビッドグレードの区別に鍵です..
硬相は,セメント化炭化物の核であり,通常,組成の90%~95%を占める.材料の基礎硬さ,耐磨性,耐熱性を決定する.工業で一般的に使用される硬相材料は4つありますそれぞれが異なる特性と用途を持っています.
| 硬相材料 | 化学記号 | 基本機能 | 典型的な用途 | 注記 |
|---|---|---|---|---|
| ワルフタンカービッド | トイレ | 高硬さ (8.5 〜 9 モース),高耐磨性,費用対効果 | 一般的なシナリオ (切削ツール,鉱山用インナー,シールリング) | 適度な耐熱性 (≤800°C) のみで,強化するために添加物が必要 |
| チタンカービッド | TiC | "積もった刃"に対する耐性を向上させ (切削中に金属が道具に粘るのを防止し,摩擦を軽減) | 鉄鋼の切削工具 (ターニング・インセット,フレーシング・カッター) | WC (88.5モース) よりもわずかに低い硬さ;硬さだけでは,WCと混ぜなければならない |
| タンタル炭化物 | タック | 熱耐性を著しく向上させ (1200°C以上耐える) 粒の構造を改良する | 硬金属 (不鋼鋼,合金鋼) の高速切削 | 高価.単体使用はめったにない.通常,WCと5%~10%を加える. |
| ナイオビウムカービッド | NbC | 低コストで熱耐性や熱衝撃耐性を向上させる | 中級から高級の切削ツールと高温磨損部品 (TaC代替品として) | 性能はTaCよりわずかに低い.コストに敏感な高温シナリオに適している. |
主要 な 結論: WCはバランスのとれた硬さ,耐磨性,コストにより最も広く使用されている硬相 (アプリケーションの90%以上) である.TiC,TaC,NbCは主に"補助硬相"である." WCと混ぜて 特定のパフォーマンスギャップを解決する".
結合相は硬相粒子を緊密に結合し,硬相の脆い破裂を防止する.通常,組成量の5%~10%を占める.硬さを直接供給していないが,硬相は硬相の部分に固く結合する.それは,セメント化カルビッドの硬さと衝撃耐性を決定します.一般的に使用される3つの結合材料があります.
| 結合材料 | 化学記号/組成 | 基本機能 | 適した シナリオ | 性能制限 |
|---|---|---|---|---|
| コバルト | Co | 強い硬さ (衝撃耐性), WC と強い結合,優れた形容性 | 一般的なシナリオ (切削ツール,鉱山の磨き部品,精密型) | 適度な耐腐蝕性 (湿気/化学環境で腐る傾向) |
| ニッケル | ニ | 高耐腐蝕性 (海水,酸,塩基に耐える) 非磁性 | 腐食性環境 (船舶工学,化学バルブ,医療機器) | 硬さCoよりわずかに低い.シンター中に酸化する傾向がある (真空処理を必要とする) |
| ニッケル・クロム合金 | ニ-Cr | 純粋なニウムよりも高い耐腐蝕性;高温酸化耐性を高め (≤1000°C) | 強い腐食性 + 中温シナリオ (化学反応器部品) | 高コスト,Coより低硬さ,高影響シナリオに適さない |
主要 な 結論: Co はほとんどの非腐食性シナリオで最も一般的な結合剤 (80%以上のアプリケーション) です. Ni と Ni-Cr は,腐食耐性が要求される場合にのみ使用されます.高いコストと低い硬さとのトレードオフを受け入れる.
添加物相は,通常,成分の5%未満を占めています."セメント化カービッドの核心特性を変更することなく 特定の性能向上を目指す"工業では3つの一般的な添加物段階があります.
| 添加物 | 化学記号 | 基本最適化機能 | 応用例 | 追加比率範囲 |
|---|---|---|---|---|
| ヴァナジウムカービッド | VC | 硬相粒子を精製し,硬さの均一性と衝撃耐性を向上させる | 薄壁の精密部品 (例えば,微型模具,医療道具) | 00.5%~2% |
| モリブデン | モー | シンテリング温度を低くし (エネルギー節約) 材料の密度を向上させ (孔隙を減らす) | 複雑な形状の部品 (例:不規則なシールリング,多刃工具) | 1%~3% |
| クロム | C.C. | 腐食耐性を高め,酸化を防止する | 湿度/軽度の腐食性シナリオ (水ポンプホイペラー,食品機械部品など) | 00.3%% |
主要 な 結論:添加物は"需要に応じて追加されます".例えば,VCは粒子を精製するために薄壁の部品に追加され,Moはシンテラビリティを改善するために複雑な部品に追加されます.過剰な追加は不要です (過剰な追加はコストを増やしたり,パフォーマンス不均衡を引き起こす).
異なるシナリオは異なる性質を要求し,セメント化カービッドの標準化された材料組み合わせにつながります.以下は,工業用アプリケーションの90%以上をカバーする4つの最も一般的な組み合わせです.:
| 組み合わせタイプ | 硬相組成 | 結合剤段階 | 添加段階 | 主要な性能特性 | 典型的な用途 |
|---|---|---|---|---|---|
| WC-Co (汎用) | 90%~95% WC | 5%~10% Co | 無 (または0.5% VC) | 硬さ と 硬さ を 均衡 する.コスト 効率 良く,加工 に 容易 な | 普通の切削道具 (ドリル,ターニングツール),鉱山用インラー,シールリング |
| WC-TiC-Co (鉄鋼切削) | 80%~85% WC + 5%~10% TiC | 5%~8% Co | 何もない | 積もった縁に耐える.炭素鋼と合金鋼に適している. | 床床,床切り機,糸加工工具 |
| WC-TaC-Co (高速ハード金属) | 85%~90% WC + 5%~8% TaC | 6%~10% Co | 1% Mo | 熱耐性,熱ショック耐性,高速切削に適している | 鉄鋼切削工具,航空宇宙用合金加工工具 |
| WC-Ni (腐食耐性) | 92%~95% WC | 5%~8% ニ | 00.5% Cr | 海水,酸,アルカリに耐える;磁気性がない | 船舶用ポンプシールリング,化学バルブコア,医療用スカルペル |
選択論理一般的なシナリオのためにWC-Co,鉄鋼加工のためにWC-TiC-Co,硬い金属の高速切削のためにWC-TaC-Coを使用する組み合わせを選択する前に,基本的なニーズを明確にする.腐食性のある環境では WC-Ni複雑な評価は必要ありません 単にシナリオに合わせてください
多くの人は"パラメータ比較罠"に陥ります (例えば,WCの含有量の1%以上の違いに執着します).代わりに,過剰な複雑さを避けるために3つのコアシナリオ要因に焦点を当てます:
事実■ 高濃度な WC は硬さを向上させるが,硬さを低下させる.96% WC と 4% Co を含むセメント化カービッドは 非常に硬く,しかし陶器のように脆い. 落下すると破裂し,衝突に易い採掘シナリオでは役に立たない.適切なアプローチは,高い WC 含有量を追求するのではなく",需要を均衡させる"ことです.
事実腐食性のある環境 (海水,化学品など) で,コベースセメント化カルビッドは3~6ヶ月で腐り,破綻する.Ni ベースのオプションは長期的にはより経済的です耐腐食の必要性だけでなくコストにも 依存します
事実添加物は"単機能最適化剤"であり,過剰な添加は干渉を引き起こす.例えば,VC (強度向上) と TaC (耐熱性向上) を加えることで,シンタリング中に壊れやすい化合物を形成する.カービッドをクラッキングに容易にする.合計含有量 ≤5%の添加剤を最大1〜2つ使用する.
固化カルビッドの材料システムは複雑に見えますが,明確なルールに従います. WCを核硬相として使用し,必要に応じてCo/Niを結合剤として選択します.小量の添加物で最適化する, 固定組み合わせをシナリオに合わせる (例えば,一般用 WC-Co,腐食耐性 WC-Ni).
プロの場合は,すべての材料のシンボルを暗記する必要はありません.単に3つの質問を明確にするだけです.あなたのシナリオには"耐磨性/耐衝撃性/耐腐蝕性"が必要ですか?動作温度が800°Cを超えているか? 部品の形は複雑ですか? これらの質問に答えることは,適切な材料の組み合わせを迅速に選択するのに役立ちます.
材料のペアリングについて確信がない場合 (例えば,耐磨性と1000°C耐熱性の両方を必要とする場合)手を差し伸べてください特定の労働条件に基づいて パーソナライズされた材料の組み合わせを 提供できます
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