Czego nie wiesz o procesie spiekania węglika spiekanego

Węglik spiekany składa się z różnych węglików i pierwiastków żelaznych. Typowe cechy tych materiałów to to, że mogą osiągnąć prawie 100% gęstości teoretycznej poprzez spiekanie w fazie ciekłej. Po spiekaniu, niska porowatość resztkowa jest kluczem do pomyślnego zastosowania węglika spiekanego w warunkach pracy o wysokim naprężeniu, takich jak cięcie metalu, wiertła wiertnicze do oleju lub formy do formowania metali.

Spiekanie węglika spiekanego musi być starannie kontrolowane, aby uzyskać pożądaną mikrostrukturę i skład chemiczny. W wielu zastosowaniach węglik spiekany jest używany w stanie spiekanym. Powierzchnia stopów spiekanych jest często poddawana silnemu tarciu i naprężeniom. W większości zastosowań cięcia metali głębokość zużycia powierzchni głowicy narzędzia przekracza {{0}}.2~0.4mm, a narzędzie jest uznawane za złomowane. Dlatego bardzo ważne jest, aby poprawić parametry powierzchni węglika spiekanego. Istnieją dwie podstawowe metody spiekania węglika spiekanego: jedna to spiekanie wodorowe — kontrolowanie składu części poprzez kinetykę reakcji fazowych w wodorze i przy normalnym ciśnieniu, a druga to spiekanie próżniowe — wykorzystujące środowisko próżniowe lub zmniejszające ciśnienie gazu otoczenia w celu kontrolowania składu węglika spiekanego poprzez spowolnienie kinetyki reakcji.

Spiekanie próżniowe ma szerszy zakres zastosowań przemysłowych. Czasami do spiekania stosuje się również prasowanie izostatyczne na gorąco i prasowanie izostatyczne na gorąco. Technologie te mają istotny wpływ na produkcję węglika spiekanego. Spiekanie wodorowe: Wodór jest atmosferą redukującą, ale gdy wodór reaguje ze ścianą pieca spiekanego lub nośnikiem, zmienia inne składniki i zapewnia odpowiedni potencjał nawęglania, aby utrzymać równowagę termodynamiczną z węglikiem spiekanym. W porównaniu ze spiekaniem wodorowym spiekanie próżniowe ma następujące zalety:

Po pierwsze, spiekanie próżniowe może bardzo dobrze kontrolować skład produktu. Przy ciśnieniu 1,3~133 Pa, szybkość wymiany węgla i tlenu między atmosferą a stopem jest bardzo niska. Głównym czynnikiem wpływającym na zmianę składu jest zawartość tlenu w cząstkach węglika. Dlatego spiekanie próżniowe ma przewagę w przemysłowej produkcji spiekanego węglika spiekanego. Podczas spiekania wodorowego, potencjał utleniania gazu atmosferycznego w piecu wzrasta z powodu infiltracji wodoru i reakcji wodoru z ceramicznymi elementami pieca. Spiekanie próżniowe nie ma tych problemów. Potencjał utleniania w piecu jest niższy niż w przypadku spiekania wodorowego. Dlatego spiekanie próżniowe jest bardziej odpowiednie dla stopów zawierających węglik tytanu, węglik tantalu i węglik niobu, które są bardzo wrażliwe na utlenianie.

Po drugie, spiekanie próżniowe może elastycznie kontrolować system spiekania, zwłaszcza szybkość nagrzewania w etapie nagrzewania, aby sprostać potrzebom produkcji. Spiekanie próżniowe jest operacją przerywaną, która może elastycznie dostosowywać wymagany system spiekania, podczas gdy spiekanie wodorowe jest głównie ciągłym procesem spiekania, który może dokładnie kontrolować temperaturę każdego etapu spiekania.

Spiekanie izostatyczne na gorąco: Spiekanie izostatyczne na gorąco jest czasami nazywane również spiekaniem nadciśnieniowym i spiekaniem ciśnieniowym. Piec do spiekania jest w rzeczywistości piecem do spiekania próżniowego, który można poddawać działaniu ciśnienia. Aby zmniejszyć lub wyeliminować resztkowe puste przestrzenie, gdy w częściach w temperaturze spiekania tworzą się zamknięte pory, piec jest wypełniany gazem obojętnym, aby zastosować do niego ciśnienie izostatyczne. Ciśnienie argonu wynosi 1,5~10Mpa, co jest znacznie niższe niż gorące ciśnienie izostatyczne w zwykłym znaczeniu. Konkretny proces spiekania obejmuje usuwanie smaru, redukcję tlenków i spiekanie stopów węglikowych. Gdy podczas spiekania węglików pojawiają się zamknięte pory, niskie ciśnienie statyczne w piecu jest podnoszone do wyższego poziomu. Gorące prasowanie izostatyczne odbywa się w specjalnie zaprojektowanym pojemniku wysokociśnieniowym, pod ciśnieniem 100Mpa za pomocą argonu, a temperatura jest mniej więcej taka sama jak tradycyjna temperatura spiekania. Zwykle najpierw wykonuje się spiekanie, a następnie wykonuje się prasowanie izostatyczne w celu wyeliminowania niewielkiej ilości resztkowych pustych przestrzeni, których nie można wyeliminować w normalnych procesach spiekania. Gorąca prasa izostatyczna jest główną kluczową inwestycją. Jako etap obróbki końcowej spiekania zwiększa koszty operacyjne, zużycie energii i gazu oraz cykle produkcyjne. Węglik spiekany wytwarzany przez gorące prasowanie izostatyczne ma cechy drobnych ziaren i niskiej zawartości, dzięki czemu ma większą wytrzymałość. Jednak niezależnie od tego, czy stosuje się spiekanie gorącego prasowania izostatycznego, czy też późniejsze prasowanie izostatyczne, tylko poprzez ustalenie odpowiedniej zależności między czasem, temperaturą i ciśnieniem można uzyskać wyższą wytrzymałość niż w przypadku spiekania wodorowego i spiekania próżniowego.