会社のニュース なぜセメント化カルビッド (タングステンカルビッド+コバルト) は熱耐性があるのでしょうか?

硬相としてウランカービッド (WC) と結合相としてコバルト (Co) を含むセメント化カルビッドは,高温でも硬さを保持する珍しい工業用材料である."最大連続作業温度は800°Cに達する"1000°Cを超える短時間温度に耐えるため,普通の鋼 (例えば,45#鋼は500°C以上で軟化) と高速鋼 (W18Cr4Vは600°Cあたりで硬さを著しく失います)この熱抵抗は,単一の要因ではなく,ワルフスタンカービードの固有の高温安定性,コバルトの互換性のある結合特性,および両物質によって形成された微小構造特性の共働効果工業生産では,この特徴は高温のシナリオで重要な痛みを解決します.金属切削中に摩擦による熱発生 (600~800°C) から,アルミ合金型鋳造機の動作温度 (400~500°C) まで地下高温環境での鉱山機器の磨きこの記事では,WC-Coセメント化カービッドの耐熱性の主要な理由を3次元から分解します基本原理を簡単に理解できるようにします.

シメント化カルビッドの耐熱性は,まず,そのコアコンポーネントであるウランカルビッドの固有の特性から生じる."高温で安定した材料を支える"これは3つの重要な側面に反映されています.

タングメンカービッドは,工業環境でみられる典型的な高温よりも非常に高い2.870°Cの溶融点を持っています (ほとんどの高温労働条件は<1,000°C)比較として:

• 普通の炭素鋼の溶融点は約1,538°Cで,原子の移動性が増加したため,500°C以上で軟化する.
• 高速鋼 (W18Cr4V) の溶融点は約1,400°Cで,硬度はHRC62からHRC50を下回る.
• 1000°Cでさえも,ウランカービッドはわずかに軟化するだけで,その溶融点には決して到達しないので,溶かしたり構造崩壊したりしません.

ワルフタンカービッドは密集した六角形 (HCP) 結晶構造この構造は,高温で原子の拡散や構造障害を防止する.

• 室温では,この構造がWCに高い硬さ (HRA 90 〜 93) を与えます.
• 高温 (例えば800°C) において,原子はわずかに振動するが,普通の金属とは異なり,原子が解散し,ギャップが拡大するにつれて変形する.
• 高速鋼とは対照的に,原子の隙間が高温で容易に膨張し,強度が急速に低下する体中心立方体 (BCC) 構造を有する.

高温の工業環境では,材料は"温度"だけでなく"環境腐食"にも耐える必要があります (例えば,空気中の酸化,切削液との反応).タングメンカービッドは高温で安定した化学的性質を示す:

• 800°C以下では,空気にさらされると表面に薄い酸化膜 (WO3) が形成される.この膜は密集し,内部材料のさらなる酸化を防止する.
• 金属切断液や溶けたアルミニウム合金などの一般的な産業用媒体と反応しない (溶解または侵食など).
• 陶器材料 (例えばアルミナ) と異なり,高溶融点もありますが,陶器は高温で溶融金属と反応し,WCが避ける問題である表面のスパリングを引き起こす傾向があります.

コバルトの溶融度は WCより1495°C以下です なぜ熱耐性を損なわないのでしょう?コバルト (通常は重量6~15%) は"結合相"として作用し,孤立して存在しません.その代わりに,WC粒の間に均等に分散して,WC粒がCo相によって封じ込められる微小構造を形成する".

室温では,コバルトは硬い但し脆いトイレ粒子を結合し,割れを防止する柔らかい金属です.高温 (例えば600~800°C) で,コバルトは,水中水中水中水中水中水中水中水中水中水中水中水中水中水中水中水中水中水中水中水中水中水中水中水中水中水中水中水中水中水中水中水中水中水中水中水中水中水中水中水中水中水中水中水中水中水中水中水中水中水中水中水中水中水中水中水中水中水中水中水中水中水中水中水中水中水中水中水中水中水中水中水中水中水中水中水中水中水中水中水中水中水中水中水中水中水中水中水中水中水中水中水中水中水.コバルトはわずかに柔らかくなり (半固体になる) が,完全に溶かしたり,流出したりしない.:

• このわずかな軟化によって WC粒間の熱圧が緩やかになります (異なる材料は高温で異なる速度で膨張し,ストレスを発生させます)ストレスの蓄積による材料の裂け目防止.
• 一方,コバルトとWC粒間の結合力 (金属学結合) は,低溶融性金属 (例えば銅,溶融点1,085°C)800°Cで溶け,結合力を失ってしまう.

高温では,材料の粒子は"成長する"傾向があります (小粒子は大きな粒物に融合します).コバルトは,高温で過剰な WC 粒の成長を防止する"抑制剤"として作用します:

• コバルト原子はWC粒の表面 (粒の境界) に吸収され,WC原子の拡散を遅らせ,粒の融合を阻害する"障壁層"を形成する.
• コバルトがなければ,WC粒は800°Cで10時間後に3μmから8μm以上まで成長し,硬度を20%減少させる.コバルトでは,粒の成長は10%未満に制限され,硬度はほぼ安定している.

WCとコバルトが形成する"密度の高い微細構造"は,その構成要素の個々の性質を超えて,熱耐性をさらに高めます.高品質のWC-Coセメントカルビッドは高温シンタリングを受けます.この構造の利点は以下の通りである. 表面の表面の表面の表面の表面の表面の表面の表面の表面の表面の表面の表面の表面の表面の表面の表面の表面の表面の表面の表面に

材料に毛穴がある場合,高温の空気や腐食媒体は,これらの毛穴を通って内部に浸透し,酸化を加速させる (例えば,高孔隙性セラミックはWC-Coよりも3倍早く酸化する)WC-Co の密集構造:

• 表面に酸素が入り込むことができないため,外部の酸素は表面に接触するしかありません.
• 表面 (80°C以下) に形成されたWO3酸化膜は密集した構造にしっかりと粘着し,さらなる酸化に対して"二重保護"を提供します.

高温のシナリオでは,材料はしばしば負荷を負う (例えば,切断力,模具圧).WC-Co の WC 粒子の均等な分布は,各 WC 粒子の Co 段階を通して荷重が均等に転送されることを保証します.局所的なストレス濃度を避ける:

• 例えば,アルミ合金型鋳造機では,鋳造機は400°Cで20MPaの圧力に耐える必要があります.高温で局所的な軟化による変形を防止する.
• 高速鋼は高温では不均等な硬さを示し,柔らかい部位に穴が開き,模具が不具になる.

WC-Co の 利点 を 強調 する ため に,以下 に は,工業 で 用い られ て いる,一般 的 な"耐磨,耐熱"材料 と 比較 し て い ます.

図示したように,WC-Co による耐熱性はアルミナセラミクよりもわずかに低いが, "耐熱性+耐衝撃性" (高温で裂けやすいセラミク) を均衡させる.高速鋼と炭素鋼と比較して耐熱性と硬さ保持の利点は著しいので,高温耐磨性+負荷耐性"シナリオの最良の選択肢の一つです.

WC-Co の耐熱性は,主にコバルト含有量そしてワルフタンカルビッドの粒の大きさ. グレードを選択する際には以下の要素を考慮してください:

クラッキングを防ぐのに十分な硬さがある場合,コバルト含有量が低く,WCの比率が高く,熱耐性が向上します.

• 低コバルト (68%,例えばYG6):高 WC 含有量,高温で ≥92%の硬さを保持する.低影響,高温シナリオ (例えば精密磨削ツール) に適している.
• 中間コバルト (8%12%,例えばYG8):熱耐性と強度をバランスする.中程度の衝撃,中程度の温度シナリオに適している (例えば,汎用切削ツール).
• 高コバルト (12~15%,例えばYG15): 優れた硬さと衝撃耐性,高温では硬さ≤85%を維持する.高衝撃,低温シナリオに適している (例えば,採掘用ドリル).

微粒 WC (1μ3μm) は,コバルト原子が高温で穀物の成長を防ぐためにより強い"阻害剤"として作用するより多くの穀物境界を持っています:

• 細粒のWC-Co (例えば,YG6X): 800°Cで10時間経った後,粒の成長率は<5%であり,硬さはほとんど変化しない.
• 粗粒のWC-Co (例えば,YG15):同じ条件では,穀物の成長率は15%を超え,硬度は~10%低下する.
• 高温精度シナリオ (例えば,高温半導体装置) では,細粒度グレードを優先する.

コバルトの溶融点が低くて,WC-Coは耐熱性が欠けていると仮定する人は多い.これは材料の微細構造を無視する典型的な誤解である.

• WC-Coでは,コバルトは"孤立して"存在せず,WC粒を囲む"薄膜"として存在する.WCによって保護されているため,純粋なコバルト (800°Cで半液体になる) のように軟化したり流出したりしない.
• 実用試験では,800°CでWC-CoのCo相はわずかに柔らか (硬さ~HRC20) しかならず,WC粒子を結合する.一方,純粋なコバルトは800°Cで既に半液体であり,強度がない.

WC-Coセメント化カービッドの耐熱性は 単一の成分ではなく,高溶融性の安定した骨格,高温結合とバッファリングのコバルトと密集した,均質な微細構造この特性により,硬さは600~800°Cで維持され,中程度の衝撃や負荷にも耐えられるので,金属切削,高温模具,高温の鉱山環境.

ワルフスタンカービード産業の専門家が WC-Co製品をお勧めする際には,そのグレードを顧客の"最大動作温度+衝撃負荷"と一致させてください".コバルトが少ない細粒子の品種を選択する (e.例えば,YG6X) は高温低影響シナリオで,中等コバルトと中等穀物 (例えば,YG8) は中等温度と中等影響シナリオで,高コバルトと粗粒類 (例えば,YG15 低温用影響が大きいシナリオです