회사 소식 경화 합금(탄화 텅스텐 + 코발트)이 내열성을 갖는 이유는 무엇일까요?

텅스텐 탄화물 (WC) 을 단단한 단계와 코발트 (Co) 를 결합 단계로 구성한 시멘트 탄화물은 고온에서도 강도를 유지하는 희귀 산업 재료입니다." 최대 연속 작동 온도는 800°C에 도달할 수 있습니다, 그들은 1000 °C를 초과하는 단기 온도에 견딜 수 있으며 일반 철강 (예를 들어,45 # 강철은 500 °C 이상 부드럽게) 및 고속 강철 (W18Cr4V는 600 °C 주위에서 상당한 강도를 잃습니다)이 열 저항은 단 하나의 요인으로 인한 것이 아니라울프레멘 탄화화물의 고유한 고온 안정성, 코발트의 호환성 결합 특성 및 두 가지 물질이 형성 한 미세 구조 특성산업 생산의 경우, 이 특성은 고온 시나리오에서 중요한 문제점을 해결합니다.금속 절단 과정에서 마찰 열 발생 (600~800°C) 에서 알루미늄 합금 주사 주사 폼의 작동 온도 (400~500°C) 까지, 고온 지하 환경에서의 광산 장비의 마모.이 기사에서는 WC-Co 시멘트 탄화재의 열 저항성의 주요 이유를 3차원 ‧ 구성 요소 특성에 의해 분해합니다., 미세 구조 및 실용적 응용

시멘트화 탄화물의 열 저항은 먼저 그 핵심 구성 요소 인 텅프렌 탄화물의 고유 속성에서 비롯됩니다." 고온에서 물질에 안정적인 지원을 제공이것은 세 가지 주요 측면으로 반영됩니다.

울프레멘 탄화물은 2,870°C의 매우 높은 녹는점을 가지고 있습니다. 산업 환경에서 발생하는 전형적인 높은 온도보다 훨씬 높습니다. (대부분의 고온 작업 조건은 <1,1000°C)비교를 위해:

• 일반 탄소강은 약 1,538°C의 녹는점을 가지고 있으며 원자 이동성이 증가하기 때문에 500°C 이상 부드럽게됩니다.
• 고속강 (W18Cr4V) 은 약 1,400°C의 녹는점을 가지고 있으며, 그 경도는 600°C에서 HRC 62에서 HRC 50 이하로 떨어지며 절단에 사용할 수 없습니다.
• 1000°C에서도 울프스텐 탄화물은 약간만 부드러우기 때문에 녹는 지점은 결코 도달되지 않으므로 녹지 않거나 구조 붕괴를 겪지 않습니다.

텅프렌 탄화물은헥사고널 밀폐형 (HCP) 결정 구조이 구조는 높은 온도에서 원자 확산이나 구조적 장애를 방지합니다.

• 방 온도에서 이 구조는 WC에 높은 강도를 부여합니다 (HRA 90?? 93).
• 높은 온도 (예: 800°C) 에서 원자는 약간 진동하지만, 원자가 느슨해지고 격차가 넓어짐에 따라 변형되는 일반 금속과 달리 질서있는 배열을 유지합니다.
• 대조적으로, 고속강은 고온에서 원자 틈이 쉽게 팽창하여 빠른 강도 손실을 유발하는 몸 중심의 큐브 구조 (BCC) 를 가지고 있습니다.

고온 산업 환경에서는 재료가 "온도"뿐만 아니라 "환경 부식" (예를 들어 공기에서의 산화, 절단 액체와의 반응) 에 저항해야합니다.텅스텐 탄화물은 높은 온도에서 안정적인 화학적 특성을 나타냅니다:

• 800°C 이하의 온도에서는 공기 대상에 노출되면 얇은 산화물 필름 (WO3) 만 형성됩니다. 이 필름은 밀도가 높으며 내부 물질의 추가 산화를 방지합니다.
• 그것은 금속 절단 유체 또는 녹은 알루미늄 합금과 같은 일반적인 산업 매체와 반응하지 않습니다 (예를 들어, 녹거나 침식).
• 또한 높은 녹는 지점을 가진 세라믹 물질 (예: 알루미나) 와 달리, 세라믹은 높은 온도에서 녹은 금속과 반응하는 경향이 있으며, WC가 피하는 표면 팽창을 유발합니다.

일반적인 질문입니다. 코발트는 WC보다 훨씬 낮은 1 495°C의 녹는점을 가지고 있습니다.코발트 (일반적으로 무게의 6~15%) 는 "결합기 단계"로 작용하며 고립되어 존재하지 않습니다.대신, 그것은 WC 곡물 사이에 균일하게 분산되어 WC 곡물이 Co 단계에 캡슐화되는 미세 구조를 형성합니다.

방온에서 코발트는 단단하지만 부서지기 쉬운 WC 곡물을 결합하여 균열을 방지하는 유연한 금속입니다. 높은 온도 (예를 들어, 600~800°C) 에서, 코발트는코발트는 약간 부드러워지지만 완전히 녹지 않거나 흐르지 않습니다.:

• 이 가벼운 부드러움은 실제로 WC 곡물 사이의 열 스트레스를 "버퍼"합니다. (다른 재료는 높은 온도에서 다른 속도로 팽창하여 스트레스를 만듭니다.)스트레스 축적으로 인해 물질이 균열되는 것을 방지합니다..
• 한편, 코발트 및 WC 곡물 사이의 결합 힘 (금속 결합) 은 다른 낮은 녹는 금속 (예를 들어, 구리, 녹는점 1,085°C), 그것은 800 °C에 녹아 결합 능력을 잃게됩니다.

높은 온도에서 물질 곡물은 "성장" (작은 곡물이 더 큰 곡물로 융합) 하는 경향이 있으며, 이는 경화 손실로 이어집니다.코발트는 높은 온도에서 과도한 WC 곡물 성장을 방지하기 위해 " 억제" 역할을 합니다.:

• 코발트 원자는 WC 곡물의 표면에 흡수되어 WC 원자의 확산을 늦추고 곡물의 융합을 억제하는 "장벽층"을 형성합니다.
• 코발트 없이는 WC 곡물은 800°C에서 10시간 후에 3μm에서 8μm 이상으로 자랄 수 있으며, 고도가 20% 감소합니다. 코발트에서는 곡물의 성장이 10% 미만으로 제한되며 고도는 거의 안정적입니다.

그 구성 요소들의 개별적 특성을 넘어서 WC와 코발트가 형성한 "밀도가 높은 미세 구조"는 열 저항성을 더욱 향상시킵니다.고품질의 WC-Co 시멘트 탄화물은 고온 시너지로 처리됩니다.이 구조의 장점은 다음과 같습니다. 이 구조의 장점은 다음과 같습니다.

물질이 포로를 포함하면 고온 공기 또는 부식 물질이 이 포로를 통해 내부로 침투하여 산화를 가속화 할 수 있습니다.높은 포러시티를 가진 세라믹은 WC-Co보다 3배 더 빨리 산화됩니다.)WC-Co의 밀도가 높은 구조:

• 거의 눈에 띄는 구멍이 없기 때문에 외부 산소는 물질의 표면에만 닿을 수 있으며 내부로 침투할 수 없습니다.
• 표면에 형성 된 WO3 산화물 필름 (80 °C 이하) 은 밀도가 높은 구조에 단단히 붙어 추가 산화로부터 "중복 보호"를 제공합니다.

고온 시나리오에서 재료는 종종 부하를 견딜 수 있습니다 (예를 들어, 절단 힘, 곰팡이 압력).WC-Co에서 WC 곡물의 균일 분포는 WC 곡물 각에 Co 단계를 통해 부담이 균등하게 전달되도록 보장합니다., 지역적 스트레스 농도를 피합니다:

• 예를 들어 알루미늄 합금 주사 주사 폼에서는, 폼은 400°C에서 압력 20MPa를 견딜 수 있어야 합니다. WC-Co의 균일 구조는 이 압력을 분산시킵니다.높은 온도에서 지역적 부드러움으로 인한 변형을 방지합니다..
• 이와는 달리, 고속강은 높은 온도에서 불균형한 강도를 나타내며, 부드러운 부위에서 뚫림으로 이어지고 곰팡이 고장이 발생합니다.

그 장점 을 강조 하기 위해, 아래 는 WC-Co 를 산업 에서 사용 되는 다른 일반적 인 "후모 저항성, 열 저항성 물질"과 비교 하는 것 이다:

표시 된 바와 같이 WC-Co 의 열 저항은 알루미나 세라믹보다 약간 낮지만 "열 저항 + 충격 저항"을 균형을 이루고 있습니다. (세라믹은 높은 온도에서 균열에 취약합니다.)고속제철과 탄소제철과 비교하면, 그 장점은 열 저항과 경화 유지에 있어 중요한 ′′대 온도 마모 + 부하 운반" 시나리오의 가장 좋은 선택 중 하나입니다.

WC-Co의 열 저항은 그 구성을 따라 다양하며 주로코발트 함량그리고울프렌스 탄화물 곡물 크기학급을 선택할 때 다음 요소를 고려하십시오.

균열을 방지하기 위해 충분한 강도를 가진 경우, 코발트 함량이 낮으면 WC의 비율이 높고 열 저항성이 더 좋습니다.

• 낮은 코발트 (6% 8%, 예를 들어, YG6): 높은 WC 함유, 높은 온도에서 ≥92%의 강도를 유지합니다. 낮은 영향, 높은 온도 시나리오 (예를 들어, 정밀 썰기 도구) 에 적합합니다.
• 중간 코발트 (8 ∼12%, 예를 들어, YG8): 열 저항과 강도를 균형 잡습니다. 중간 충격, 중온 시나리오 (예를 들어, 일반용 절단 도구) 에 적합합니다.
• 고 코발트 (12 ∼15%, 예를 들어, YG15): 우수한 강도와 충격 저항성, 그러나 높은 온도에서 ≤85%의 강도를 유지합니다. 높은 충격, 낮은 온도 시나리오에 적합합니다.광업용 드릴비트).

얇은 곡물 WC (1μ3μm) 는 곡물의 경계를 더 많이 가지고 있으며, 코발트 원자는 높은 온도에서 곡물의 성장을 막기 위해 더 강한 "호흡제"로 작용합니다.

• 얇은 곡물 WC-Co (예를 들어, YG6X): 800°C에서 10시간 후 곡물의 성장률은 <5%이며 딱딱함은 거의 변하지 않습니다.
• 거친 곡물 WC-Co (예: YG15): 같은 조건에서 곡물의 성장률은 15%를 초과하고 경도는 ~10% 감소합니다.
• 고온 정밀 시나리오 (예를 들어, 반도체 고온 장착장치) 에서 미세 곡물 등급을 우선시한다.

많은 사람들은 WC-Co가 열 저항성이 부족하다고 가정합니다. 코발트가 낮은 녹는점 (1,495°C) 을 가지고 있기 때문입니다. 이것은 물질의 미세 구조를 무시하는 전형적인 오해입니다.

• WC-Co에서 코발트는 고립되어 있지 않고 WC 곡물을 둘러싼 얇은 필름으로 존재합니다. WC로 보호되므로 순수한 코발트처럼 부드럽거나 흐르지 않습니다 (800 ° C에서 반액이됩니다).
• 실제 실험 결과: WC-Co 의 Co 가온은 800°C에서 약간만 부드러워지고 (강도 ~HRC 20) WC 곡물에는 여전히 결합한다. 반면 순수한 코발트는 800°C에서는 이미 반액이고 강도가 없다.

WC-Co 시멘트화 탄화재의 열 저항은 단일 구성 요소가 아니라균일한 미세 구조이 특성으로 인해 600~800°C의 강도를 유지하면서도 중저한 충격과 부하에 견딜 수 있습니다.고온 광산 환경.

울프레멘 탄화물 산업의 전문가들은 WC-Co 제품을 추천할 때 그 등급을 고객의 최대 작동 온도 + 충격 부하에 맞추어야 합니다".코발트 농도가 낮은 얇은 곡물 품종을 선택 (e예를 들어, YG6X) 는 고온, 저효과 시나리오에 적용됩니다. 중온, 중효과 시나리오에 적용되는 중농 고질의 코발트 (예를 들어, YG8) 와 고농 고질의 코발트 (예를 들어,YG15) 낮은 온도, 높은 영향력 시나리오.