Material paduan yang terbuat dari senyawa keras logam tahan panas dan logam pengikat melalui proses metalurgi serbuk. Karbida sementasi memiliki serangkaian sifat unggul seperti kekerasan tinggi, ketahanan aus, kekuatan dan ketangguhan yang baik, ketahanan panas dan ketahanan korosi, terutama kekerasan dan ketahanan ausnya yang tinggi, yang pada dasarnya tetap tidak berubah bahkan pada suhu 500 °C, dan masih memiliki kekerasan tinggi pada 1000℃. Karbida banyak digunakan sebagai material perkakas, seperti perkakas bubut, pemotong penggilingan, perencana, bor, perkakas pembubutan, dll., untuk memotong besi cor, logam non-ferrous, plastik, serat kimia, grafit, kaca, batu dan baja biasa, dan juga dapat digunakan untuk memotong material yang sulit dikerjakan seperti baja tahan panas, baja tahan karat, baja mangan tinggi, baja perkakas, dll. Kecepatan pemotongan perkakas karbida baru sekarang ratusan kali lipat dari baja karbon.
Penerapan karbida semen
(1) Bahan alat
Karbida merupakan material perkakas dengan jumlah terbesar, yang dapat digunakan untuk membuat perkakas bubut, pemotong penggilingan, perencana, bor, dll. Di antaranya, karbida tungsten-kobalt cocok untuk pemrosesan serpihan pendek logam besi dan non-besi serta pemrosesan material non-logam, seperti besi cor, kuningan cor, bakelit, dll.; karbida tungsten-titanium-kobalt cocok untuk pemrosesan jangka panjang logam besi seperti baja. Di antara paduan serupa, yang memiliki kandungan kobalt lebih tinggi cocok untuk pemesinan kasar, dan yang memiliki kandungan kobalt lebih rendah cocok untuk penyelesaian akhir. Karbida semen serbaguna memiliki masa pakai pemesinan yang jauh lebih lama daripada karbida semen lainnya untuk material yang sulit dikerjakan seperti baja tahan karat.
(2) Bahan cetakan
Karbida tersemen terutama digunakan untuk cetakan pengerjaan dingin seperti cetakan penarikan dingin, cetakan penekan dingin, cetakan ekstrusi dingin, dan cetakan dermaga dingin.
Cetakan cold heading karbida harus memiliki ketahanan benturan yang baik, ketahanan patahan, kekuatan lelah, kekuatan lentur, dan ketahanan aus yang baik dalam kondisi kerja tahan aus berupa benturan atau benturan kuat. Paduan dengan kandungan kobalt sedang dan tinggi serta butiran sedang dan kasar biasanya digunakan, seperti YG15C.
Secara umum, hubungan antara ketahanan aus dan ketangguhan karbida semen bersifat kontradiktif: peningkatan ketahanan aus akan menyebabkan penurunan ketangguhan, dan peningkatan ketangguhan pasti akan menyebabkan penurunan ketahanan aus. Oleh karena itu, ketika memilih jenis paduan, perlu untuk memenuhi persyaratan penggunaan spesifik sesuai dengan objek pemrosesan dan kondisi kerja pemrosesan.
Jika jenis baja yang dipilih rentan terhadap retak dan kerusakan dini selama penggunaan, maka jenis baja dengan ketangguhan yang lebih tinggi harus dipilih; jika jenis baja yang dipilih rentan terhadap keausan dan kerusakan dini selama penggunaan, maka jenis baja dengan kekerasan yang lebih tinggi dan ketahanan aus yang lebih baik harus dipilih. Jenis baja berikut: YG15C, YG18C, YG20C, YL60, YG22C, YG25C. Dari kiri ke kanan, kekerasan menurun, ketahanan aus menurun, dan ketangguhan meningkat; sebaliknya, kebalikannya juga berlaku.
(3) Alat ukur dan bagian tahan aus
Karbida digunakan untuk lapisan permukaan tahan aus dan bagian-bagian alat ukur, bantalan presisi mesin gerinda, pelat pemandu dan batang pemandu mesin gerinda tanpa pusat, bagian atas mesin bubut, dan bagian-bagian tahan aus lainnya.
Logam pengikat umumnya adalah logam golongan besi, biasanya kobalt dan nikel.
Dalam pembuatan karbida semen, ukuran partikel bubuk bahan baku yang dipilih berkisar antara 1 hingga 2 mikron, dan kemurniannya sangat tinggi. Bahan baku dicampur sesuai dengan rasio komposisi yang telah ditentukan, dan alkohol atau media lain ditambahkan untuk penggilingan basah dalam penggiling bola basah agar tercampur dan hancur sepenuhnya. Campuran kemudian diayak. Selanjutnya, campuran digranulasi, ditekan, dan dipanaskan hingga suhu mendekati titik leleh logam pengikat (1300-1500 °C), fase yang mengeras dan logam pengikat akan membentuk paduan eutektik. Setelah pendinginan, fase yang mengeras didistribusikan dalam kisi yang terdiri dari logam pengikat dan terhubung erat satu sama lain untuk membentuk keseluruhan yang padat. Kekerasan karbida semen bergantung pada kandungan fase yang mengeras dan ukuran butir, yaitu, semakin tinggi kandungan fase yang mengeras dan semakin halus butirannya, semakin besar kekerasannya. Ketangguhan karbida semen ditentukan oleh logam pengikat. Semakin tinggi kandungan logam pengikat, semakin tinggi kekuatan lenturnya.
Pada tahun 1923, Schlerter dari Jerman menambahkan 10% hingga 20% kobalt ke bubuk tungsten karbida sebagai pengikat, dan menciptakan paduan baru tungsten karbida dan kobalt. Kekerasannya hanya kalah dari intan. Ini adalah karbida semen pertama yang dibuat. Saat memotong baja dengan alat yang terbuat dari paduan ini, mata pisau akan cepat aus, bahkan bisa retak. Pada tahun 1929, Schwarzkov di Amerika Serikat menambahkan sejumlah karbida senyawa tungsten karbida dan titanium karbida ke komposisi aslinya, yang meningkatkan kinerja alat dalam memotong baja. Ini adalah pencapaian lain dalam sejarah pengembangan karbida semen.
Karbida sementasi memiliki serangkaian sifat unggul seperti kekerasan tinggi, ketahanan aus, kekuatan dan ketangguhan yang baik, ketahanan panas dan ketahanan korosi, terutama kekerasan dan ketahanan ausnya yang tinggi, yang pada dasarnya tetap tidak berubah bahkan pada suhu 500 °C, dan masih memiliki kekerasan tinggi pada 1000℃. Karbida banyak digunakan sebagai material perkakas, seperti perkakas bubut, pemotong penggilingan, perencana, bor, perkakas pembubutan, dll., untuk memotong besi cor, logam non-ferrous, plastik, serat kimia, grafit, kaca, batu dan baja biasa, dan juga dapat digunakan untuk memotong material yang sulit dikerjakan seperti baja tahan panas, baja tahan karat, baja mangan tinggi, baja perkakas, dll. Kecepatan pemotongan perkakas karbida baru sekarang ratusan kali lipat dari baja karbon.
Karbit juga dapat digunakan untuk membuat alat pengeboran batuan, alat pertambangan, alat pengeboran, alat ukur, komponen tahan aus, bahan abrasif logam, pelapis silinder, bantalan presisi, nosel, cetakan logam (seperti cetakan penarik kawat, cetakan baut, cetakan mur, dan berbagai cetakan pengikat, kinerja unggul karbit semen secara bertahap menggantikan cetakan baja sebelumnya).
Kemudian, muncul juga karbida semen berlapis. Pada tahun 1969, Swedia berhasil mengembangkan alat berlapis karbida titanium. Basis alat ini adalah karbida tungsten-titanium-kobalt atau karbida tungsten-kobalt. Ketebalan lapisan karbida titanium pada permukaannya hanya beberapa mikron, tetapi dibandingkan dengan alat paduan merek yang sama, masa pakainya diperpanjang hingga 3 kali lipat, dan kecepatan pemotongannya meningkat 25% hingga 50%. Pada tahun 1970-an, muncul generasi keempat alat berlapis untuk memotong material yang sulit dikerjakan.
Bagaimana cara sinterisasi karbida tersemen?
Karbida tersemen adalah material logam yang dibuat melalui metalurgi serbuk dari karbida dan logam pengikat dari satu atau lebih logam tahan api.
Mnegara-negara penghasil utama
Terdapat lebih dari 50 negara di dunia yang memproduksi karbida semen, dengan total produksi 27.000-28.000 ton. Produsen utama adalah Amerika Serikat, Rusia, Swedia, Cina, Jerman, Jepang, Inggris, Prancis, dan lain-lain. Pasar karbida semen dunia pada dasarnya sudah jenuh, sehingga persaingan pasar sangat ketat. Industri karbida semen Cina mulai terbentuk pada akhir tahun 1950-an. Dari tahun 1960-an hingga 1970-an, industri karbida semen Cina berkembang pesat. Pada awal tahun 1990-an, total kapasitas produksi karbida semen Cina mencapai 6000 ton, dan total produksi karbida semen mencapai 5000 ton, menempati peringkat kedua setelah Rusia dan Amerika Serikat, dan ketiga di dunia.
Pemotong WC
①Karbida semen tungsten dan kobalt
Komponen utamanya adalah tungsten karbida (WC) dan pengikat kobalt (Co).
Tingkat mutunya terdiri dari “YG” (“keras dan kobalt” dalam Pinyin Cina) dan persentase kandungan kobalt rata-rata.
Sebagai contoh, YG8 berarti rata-rata WCo=8%, dan sisanya adalah tungsten-kobalt karbida dari tungsten karbida.
pisau TIC
② Karbida tungsten-titanium-kobalt
Komponen utamanya adalah tungsten karbida, titanium karbida (TiC), dan kobalt.
Tingkat kualitasnya terdiri dari “YT” (“keras, titanium” dua karakter dalam awalan Pinyin Cina) dan kandungan rata-rata titanium karbida.
Sebagai contoh, YT15 berarti rata-rata WTi=15%, dan sisanya adalah tungsten karbida dan tungsten-titanium-kobalt karbida dengan kandungan kobalt.
Alat Tungsten Titanium Tantalum
③Karbida semen tungsten-titanium-tantalum (niobium)
Komponen utamanya adalah tungsten karbida, titanium karbida, tantalum karbida (atau niobium karbida) dan kobalt. Karbida semen jenis ini juga disebut karbida semen umum atau karbida semen universal.
Tingkatannya terdiri dari “YW” (awalan fonetik bahasa Mandarin untuk “hard” dan “wan”) ditambah nomor urut, seperti YW1.
Karakteristik kinerja
Sisipan Las Karbida
Kekerasan tinggi (86～93HRA, setara dengan 69～81HRC);
Ketahanan termal yang baik (hingga 900～1000℃, mempertahankan 60HRC);
Ketahanan abrasi yang baik.
Alat potong karbida 4 hingga 7 kali lebih cepat daripada baja kecepatan tinggi, dan masa pakainya 5 hingga 80 kali lebih lama. Untuk pembuatan cetakan dan alat ukur, masa pakainya 20 hingga 150 kali lebih lama daripada baja perkakas paduan. Alat ini dapat memotong material keras hingga sekitar 50HRC.
Namun, karbida semen bersifat rapuh dan tidak dapat dikerjakan dengan mesin, dan sulit untuk membuat perkakas integral dengan bentuk yang kompleks. Oleh karena itu, seringkali dibuat mata pisau dengan berbagai bentuk, yang dipasang pada badan perkakas atau badan cetakan dengan cara pengelasan, perekatan, penjepitan mekanis, dan lain sebagainya.
Batang berbentuk khusus
Sintering
Pencetakan sinterisasi karbida tersementasi dilakukan dengan menekan bubuk menjadi bentuk batangan, kemudian memasukkannya ke dalam tungku sinterisasi untuk dipanaskan hingga suhu tertentu (suhu sinterisasi), menahannya selama waktu tertentu (waktu penahanan), dan kemudian mendinginkannya untuk mendapatkan material karbida tersementasi dengan sifat yang dibutuhkan.
Proses sinterisasi karbida tersemen dapat dibagi menjadi empat tahap dasar:
1: Pada tahap penghilangan zat pembentuk dan pra-sintering, benda hasil sintering berubah sebagai berikut:
Penghilangan zat cetakan, dengan peningkatan suhu pada tahap awal sintering, zat cetakan secara bertahap terurai atau menguap, dan benda hasil sintering dikeluarkan. Jenis, jumlah, dan proses sintering berbeda-beda.
Oksida pada permukaan serbuk direduksi. Pada suhu sintering, hidrogen dapat mereduksi oksida kobalt dan tungsten. Jika zat pembentuk dihilangkan dalam vakum dan disinter, reaksi karbon-oksigen tidak kuat. Tegangan kontak antara partikel serbuk secara bertahap dihilangkan, serbuk logam pengikat mulai pulih dan mengkristal kembali, difusi permukaan mulai terjadi, dan kekuatan briket meningkat.
2: Tahap sintering fase padat (800℃ – suhu eutektik)
Pada suhu sebelum munculnya fase cair, selain melanjutkan proses tahap sebelumnya, reaksi dan difusi fase padat semakin intensif, aliran plastis meningkat, dan benda hasil sinterisasi menyusut secara signifikan.
3: Tahap sintering fase cair (suhu eutektik – suhu sintering)
Ketika fase cair muncul dalam benda yang disinter, penyusutan selesai dengan cepat, diikuti oleh transformasi kristalografi untuk membentuk struktur dasar dan struktur paduan.
4: Tahap pendinginan (suhu sintering – suhu ruangan)
Pada tahap ini, struktur dan komposisi fasa paduan mengalami beberapa perubahan dengan kondisi pendinginan yang berbeda. Fitur ini dapat digunakan untuk memanaskan karbida semen untuk meningkatkan sifat fisik dan mekaniknya.
Waktu posting: 11 April 2022
