Чего вы не знаете о процессе спекания твердого сплава

Твердый сплав состоит из различных карбидов и элементов железа. Типичные характеристики этих материалов заключаются в том, что они могут достигать почти 100% теоретической плотности посредством жидкофазного спекания. После спекания низкая остаточная пористость является ключом к успешному применению твердого сплава в условиях высоких напряжений, таких как резка металла, бурение нефтяных скважин или формование металлов.

Спекание твердого сплава должно тщательно контролироваться для получения желаемой микроструктуры и химического состава. Во многих приложениях твердый сплав используется в спеченном состоянии. Поверхность спеченных сплавов часто подвергается жесткому трению и напряжению. В большинстве применений резки металла глубина износа поверхности головки инструмента превышает {{0}}.2~0.4 мм, и инструмент считается отбракованным. Поэтому очень важно улучшить поверхностные характеристики твердого сплава. Существует два основных метода спекания твердого сплава: один - водородное спекание - управление составом деталей посредством кинетики фазовой реакции в водороде и при нормальном давлении, а другой - вакуумное спекание - использование вакуумной среды или снижение давления окружающего газа для управления составом твердого сплава путем замедления кинетики реакции.

Вакуумное спекание имеет более широкий спектр промышленного применения. Иногда для спекания также используются горячее изостатическое прессование и горячее изостатическое прессование. Эти технологии оказывают важное влияние на производство твердого сплава. Водородное спекание: водород является восстановительной атмосферой, но когда водород реагирует со стенкой печи для спекания или носителем, он изменяет другие компоненты и обеспечивает подходящий потенциал науглероживания для поддержания термодинамического равновесия с твердым сплавом. По сравнению с водородным спеканием вакуумное спекание имеет следующие преимущества:

Во-первых, вакуумное спекание может очень хорошо контролировать состав продукта. При давлении 1,3~133 Па скорость обмена углерода и кислорода между атмосферой и сплавом очень низкая. Основным фактором, влияющим на изменение состава, является содержание кислорода в частицах карбида. Поэтому вакуумное спекание имеет преимущество в промышленном производстве спеченного цементированного карбида. Во время водородного спекания окислительный потенциал атмосферного газа в печи увеличивается из-за инфильтрации водорода и реакции водорода с керамическими компонентами печи. Вакуумное спекание не имеет этих проблем. Окислительный потенциал в печи ниже, чем при водородном спекании. Поэтому вакуумное спекание больше подходит для сплавов, содержащих карбид титана, карбид тантала и карбид ниобия, которые очень чувствительны к окислению.

Во-вторых, вакуумное спекание может гибко управлять системой спекания, особенно скоростью нагрева на этапе нагрева, чтобы соответствовать потребностям производства. Вакуумное спекание является прерывистой операцией, которая может гибко регулировать требуемую систему спекания, в то время как водородное спекание в основном является непрерывным процессом спекания, который может точно контролировать температуру на каждом этапе спекания.

Спекание горячего изостатического прессования: Спекание горячего изостатического прессования иногда также называют спеканием под избыточным давлением и спеканием под давлением. Спекательная печь на самом деле является вакуумной спекательной печью, которая может быть нагнетена. Чтобы уменьшить или устранить остаточные пустоты, когда в деталях при температуре спекания образуются закрытые поры, печь заполняется инертным газом, чтобы применить к ней изостатическое давление. Давление аргона составляет 1,5 ~ 10 МПа, что намного ниже горячего изостатического давления в обычном смысле. Конкретный процесс спекания включает удаление смазки, восстановление оксида и спекание карбидного сплава. Когда при спекании карбидов появляются закрытые поры, низкое горячее статическое давление в печи повышается до более высокого уровня. Горячее изостатическое прессование осуществляется в специально разработанном контейнере высокого давления, нагнетаемом до 100 МПа с помощью аргона, а температура примерно такая же, как и традиционная температура спекания. Обычно сначала выполняется спекание, а затем выполняется изостатическое прессование для устранения небольшого количества остаточных пустот, которые не могут быть устранены обычными процессами спекания. Горячее изостатическое прессование является основной ключевой инвестицией. Как этап постобработки спекания, оно увеличивает эксплуатационные расходы, потребление энергии и газа, а также производственные циклы. Твердый сплав, полученный горячим изостатическим прессованием, имеет характеристики мелкозернистости и низкого содержания, поэтому он имеет более высокую прочность. Однако, независимо от того, используется ли спекание горячего изостатического прессования или пост-горячего изостатического прессования, только путем установления подходящего соотношения между временем, температурой и давлением можно получить более высокую прочность, чем при водородном спекании и вакуумном спекании.