Quando os gr?os de WC no carboneto cimentado s?o inferiores a 0,5 μ m, quanto mais finos s?o os gr?os, menores os defeitos e maiores s?o a resistência à flex?o e a dureza. O tamanho de partícula do pó de WC usado para produzir carboneto de cimento ultrafino é muito menor que o do pó de WC usado no metal duro em geral. O pó de WC tem alta atividade e é fácil de causar crescimento de gr?os no processo de sinteriza??o, que é uma das fontes de crack.

Atualmente, existem dois métodos principais para controlar o tamanho do gr?o:

Primeiro, um novo processo de sinteriza??o é adotado. Os resultados mostram que a densifica??o de dezenas de pós compostos de nano WC Co pode ser concluída após a sinteriza??o a 1400 ℃ por 30s, e o tamanho do gr?o é de 0,2 μm, mas se o tempo de sinteriza??o for estendido para 60s, o tamanho do gr?o crescerá rapidamente a 2,0 μ M. Os novos processos de sinteriza??o que podem ser usados para o pó compósito de metal duro nano WC Co incluem principalmente sinteriza??o por microondas, sinteriza??o por prensagem isostática a quente, sinteriza??o por plasma de descarga e sinteriza??o em dois estágios.

Segundo, a adi??o de inibidores do crescimento de gr?os para inibir o crescimento de gr?os, VC, TAC e Cr3C2 s?o frequentemente inibidores.

Neste artigo, s?o introduzidos o mecanismo de inibi??o, os fatores que afetam o efeito dos inibidores, a maneira de adicionar inibidores, os inibidores comumente usados, o desenvolvimento dos inibidores mais recentes e a influência dos inibidores nas propriedades abrangentes das ligas.

Mecanismo de inibi??o e fatores de influência de inibidores

A for?a motriz para o crescimento de gr?os de metal duro vem da redu??o da energia superficial. O crescimento de gr?os do WC ocorre principalmente através do mecanismo de precipita??o por dissolu??o do WC, ou seja, o WC de gr?o pequeno se dissolve na fase líquida e precipita na superfície do WC de gr?o grande. Para os carbonetos cimentados com WC Co, o engrossamento dos gr?os de WC pode ser limitado pela adi??o de inibidores de crescimento de gr?os.  

A adi??o de inibidores diminui a taxa de precipita??o por dissolu??o do WC e existem três mecanismos de inibi??o:

1. O inibidor adsorve na superfície das partículas de carboneto, o que reduz a energia da superfície do vaso sanitário e a solubilidade do vaso na fase líquida.

2. O inibidor se dissolve no CO líquido, o que diminui o crescimento do WC através da recristaliza??o líquida.

3. A migra??o da interface WC foi prejudicada pela segrega??o de inibidores ao longo da interface WC / WC, o que impediu a agrega??o e o crescimento de partículas de WC.

O efeito inibidor dos inibidores é determinado pelos seguintes fatores:

1. Diminuir o tamanho das partículas do pó de WC aumenta a área limite dos gr?os dos inibidores da WC Co. pode ser amplamente distribuída na superfície da WC, mas n?o pode ser aumentada indefinidamente. Seu valor limite depende da concentra??o de satura??o na fase de liga??o.

2. Teor de cobalto. Com baixo teor de aglutinante e golpe livre curto, o inibidor é fácil de desempenhar seu papel em uma certa temperatura.

3. Uniformidade da mistura de pós. A distribui??o desigual da fase aglutinante no pó misto levará à diferen?a da área de efeito dos inibidores no crescimento de gr?os de WC no processo de sinteriza??o; a distribui??o desigual ou o tamanho grande dos inibidores no pó misto prolongará a via de difus?o exigida pelos inibidores

4. Temperatura de sinteriza??o da liga. Com o aumento da temperatura de sinteriza??o, é necessário aumentar a quantidade de fase líquida e o conteúdo do inibidor de crescimento de gr?os para manter a alta concentra??o de inibidor na fase líquida. Portanto, quanto menor o tamanho do pó, menor o teor de cobalto, quanto mais uniforme a mistura de pó e menor a temperatura de sinteriza??o, melhor será o efeito de inibi??o do inibidor.

Adicionando maneiras de inibidor de crescimento de gr?os

Os inibidores s?o adicionados principalmente de três maneiras:

1. WC, CO e inibidor de crescimento de gr?os foram misturados no processo de moagem úmida.

2. Antes da carboniza??o, misturou-se o óxido correspondente ao inibidor de crescimento de gr?os.

3. O terceiro método é misturar por via úmida a solu??o salina do inibidor com tungstênio azul ou amarelo e formar pó de revestimento com tungstênio azul ou tungstênio amarelo antes da redu??o e, em seguida, realizar mais decomposi??o e redu??o térmica.

Tipos de inibidores de crescimento de gr?os

Carbonetos metálicos de transi??o

Os carbonetos de metais de transi??o s?o inibidores comuns do crescimento de gr?os. A eficácia dos carbonetos de metais de transi??o na inibi??o de gr?os de WC está relacionada à sua própria estabilidade termodinamica. A ordem de sua estabilidade termodinamica é VC> Cr3C2> NBC> TAC> tic> ZrC> HFC. No entanto, cada tipo de carboneto tem uma quantidade máxima que pode ser adicionada, o que n?o tem mais efeito na inibi??o do crescimento de gr?os de WC. A uma certa temperatura, a quantidade de aditivos de carboneto depende da concentra??o de satura??o do carboneto na fase aglutinante e do conteúdo da fase aglutinante. A Tabela 2 mostra a solubilidade de vários aditivos na fase CO. Pode ser observado na tabela que VC e Cr3C2 têm a maior solubilidade na fase CO e a temperatura eutética binária mais baixa, sendo amplamente utilizados como inibidores de crescimento de gr?os de WC Co.

Elemento de terras raras

O elemento de terras raras é um dos aditivos comuns, que podem inibir o crescimento dos gr?os, melhorar a distribui??o da estrutura, purificar os limites dos gr?os e desempenhar um papel eficaz no fortalecimento e no endurecimento do metal duro. Ao mesmo tempo, as terras raras também podem reduzir a temperatura de sinteriza??o do carboneto cimentado, o que pode resolver a contradi??o entre o controle do crescimento dos gr?os e a densifica??o por sinteriza??o. o aumento do estresse macro compressivo na superfície da liga também é uma raz?o importante para o aumento da resistência do carboneto cimentado WC Co pela adi??o de óxidos de terras raras.

Boro e fósforo

Verificou-se que a temperatura de sinteriza??o do carboneto cimentado com boro pode ser reduzida para 1340 ℃, com a diminui??o da temperatura de sinteriza??o, os microgr?os da liga s?o obviamente refinados, o que é propício para a melhoria do desempenho da liga e a a adi??o de boro tem pouco efeito sobre a molhabilidade da fase de liga??o e da fase WC, e a resistência à flex?o da liga n?o é afetada. A temperatura de sinteriza??o da WC Co pode ser reduzida para 1050-1100 ℃ adicionando uma pequena quantidade de Ni e P em pó. O mecanismo é que a temperatura eutética do Ni-P é muito menor do que o ponto de fus?o do Co., após a adi??o de Ni e P, a fase líquida pode aparecer a uma temperatura mais baixa, o que torna a dissolu??o e a precipita??o de partículas sólidas e a forma??o de A estrutura ocorre com antecedência e o processo de sinteriza??o é mais suficiente, inibindo o crescimento de gr?os de WC.

Inibidor de metal molibdênio cobre

A adi??o de uma pequena quantidade de Cu ao metal duro wc-13fe / Co / Ni pode refinar os gr?os de WC esferoidizados. Isso ocorre principalmente porque o Cu se dissolverá no ligante Fe / Co / Ni durante o processo de sinteriza??o, reduzindo a solubilidade do WC no ligante, reduzindo assim a taxa de crescimento de gr?os durante o processo de dissolu??o e precipita??o. E o cobre também esferoidiza gr?os de WC. No processo de sinteriza??o do carboneto cimentado, o molibdênio é revestido em torno da fase cimentada, o que melhora a molhabilidade entre a fase cimentada e a fase cimentada, de modo a refinar as partículas da fase cimentada

Efeito do inibidor de crescimento de gr?os nas propriedades da liga

O efeito dos inibidores de crescimento de gr?os nas propriedades da liga é refletido principalmente na dureza e resistência à flex?o da liga. Diferentes aditivos possuem diferentes mecanismos de inibi??o do tamanho dos gr?os, de modo que diferentes inibidores de crescimento de gr?os têm efeitos diferentes nas propriedades.

Carbonetos metálicos de transi??o

A adi??o de VC, Cr 3C 2 e outros aditivos pode efetivamente melhorar a resistência ao calor e ao desgaste do carboneto cimentado WC Co. Além disso, a resistência à alta temperatura e a dureza à alta temperatura da liga podem ser efetivamente melhoradas quando o aditivo é apropriado, mas a resistência à temperatura ambiente da liga pode ser reduzida e a liga se torna quebradi?a. Portanto, a quantidade de aditivos deve ser controlada dentro de um determinado intervalo. Por exemplo, para as ligas WC-6% CO e WC-10% Co, a adi??o de cr2c3 reduziu a resistência à flex?o à temperatura ambiente da liga. Quando o teor de Cr 2C 3 é de 0,3% ~ 0,5% (fra??o mássica do teor de CO), a resistência à flex?o à temperatura ambiente da liga alta de Co n?o será afetada obviamente, mas para a liga baixa de Co, a resistência à flex?o da temperatura ambiente será reduzida. ser diminuído obviamente. A adi??o de TAC e NBC resultará no mesmo resultado. Foi encontrado o efeito do VC na microestrutura e nas propriedades dos carbonetos de cimento wc-6.5% Co. Verificou-se que o VC inibiu o crescimento de gr?os de WC, o que resultou em óbvio refinamento de gr?os e estreitou a distribui??o do tamanho dos gr?os. O tamanho do gr?o diminuiu de 0,5-1 μm sem adicionar VC a 0,15 μm com a adi??o de 2,0% VC. Ao mesmo tempo, a dureza da liga é bastante aprimorada com a adi??o de VC, e o valor máximo é de 94,1 HRA quando o conteúdo de VC é 2,0%. Mas também reduz a resistência da liga Quando o conteúdo de VC é 0,5%, a dureza e a tenacidade da liga s?o 93,0 hra e 11,2MPa · M 1/2, e as propriedades abrangentes s?o as mais altas. A adi??o de TAC pode n?o apenas impedir que os gr?os de WC cres?am demais, mas também reduzir o teor de carbono da liga

Elemento de terras raras

A dureza da liga WC-20 (Fe / Co / Ni) aumentou com o aumento do teor de terras raras. A adi??o de terras raras pode melhorar as propriedades da liga w-co-ti, especialmente a resistência ao impacto de Shejin. Ao mesmo tempo, terras raras podem inibir a agrega??o de gr?os e o crescimento da solu??o sólida (Ti, w) C e refinar os gr?os. Quando o óxido de terras raras é adicionado à liga de Ni Ni, a for?a da fase de liga??o Ni aumenta devido ao refor?o da dispers?o do óxido de terras raras. Quando o teor de terras raras é de 1,2% ~ 1,6% de metal de liga??o, a resistência à flex?o da liga atinge o valor máximo (1680mpa quando CeO 2 é adicionado, 1900mpa quando Y2O3 é adicionado). A resistência à flex?o da liga WC-8% Co é aumentada até um certo ponto adicionando 0,25% ~ 1,00% do óxido de terras raras misto e pode ser aumentada em 11,5% ao adicionar 0,25% ~ 0,50% do óxido de terras raras, mas a adi??o excessiva de terras raras levará à diminui??o da resistência à flex?o. Portanto, a resistência à flex?o do metal duro com elementos de terras raras pode ser bastante aprimorada.

Inibidores de metais Cu & Mo

A adi??o de uma pequena quantidade de cobre ao carboneto cimentado pode n?o apenas melhorar a resistência da liga, mas também melhorar a resistência ao impacto da liga.

Quando uma pequena quantidade de cobre é adicionada ao WC-13% Fe / Co / Ni, a dureza da liga diminui, enquanto a resistência à flex?o aumenta muito. Quando a quantidade de cobre é de cerca de 0,8%, a resistência à flex?o e a dureza da liga s?o 2370 MPa e hra84.4, respectivamente. Veja a tabela 3 abaixo. Quando o Mo foi adicionado à WC Co, a resistência à flex?o e a índia aumentaram com o aumento da adi??o de Mo. A resistência à flex?o alcan?ou o valor máximo quando a adi??o de Mo foi 5% e atingiu o valor máximo de 19,25gpa quando a adi??o de Mo foi 7,5%. No entanto, quando a quantidade de Mo é superior a 5%, a resistência à flex?o diminui gradualmente, devido à fragiliza??o da amostra causada pela presen?a do composto intermetálico CO₃(Cortar)₃C.