ในอุตสาหกรรมซีเมนต์คาร์ไบด์ หลายคนทราบว่ามี "แข็งและทนทานต่อการสึกหรอ" แต่ไม่มีความชัดเจนเกี่ยวกับองค์ประกอบของวัสดุเฉพาะ ในความเป็นจริง ซีเมนต์คาร์ไบด์ไม่ใช่วัสดุชนิดเดียว แต่เป็นวัสดุผสมที่เกิดจากการรวม "เฟสแข็ง" "เฟสสารยึดเกาะ" และ "เฟสเติมแต่ง" จำนวนเล็กน้อยในสัดส่วนที่เฉพาะเจาะจงการรวมกันของวัสดุที่แตกต่างกันจะกำหนดคุณสมบัติแกน เช่น ความแข็ง ความเหนียว และความต้านทานความร้อนของซีเมนต์คาร์ไบด์ ซึ่งส่งผลโดยตรงต่อความเหมาะสมในสถานการณ์ต่างๆ (เช่น การตัด การทำเหมืองแร่ แม่พิมพ์ที่มีความแม่นยำ)- ตัวอย่างเช่น ซีเมนต์คาร์ไบด์ที่ใช้สำหรับการตัดเหล็กมีองค์ประกอบของวัสดุแตกต่างอย่างสิ้นเชิงจากที่ใช้สำหรับชิ้นส่วนที่สึกหรอในเหมือง บทความนี้จะแจกแจงระบบวัสดุของซีเมนต์คาร์ไบด์จากแง่มุมต่างๆ ของประเภทวัสดุหลัก บทบาท การผสมร่วมกัน และตรรกะในการคัดเลือก ซึ่งช่วยให้คุณเข้าใจ "เหตุใดวัสดุจึงถูกจับคู่ด้วยวิธีนี้" และ "วิธีเลือกวัสดุสำหรับสถานการณ์ของคุณ"
ประสิทธิภาพของซีเมนต์คาร์ไบด์ถูกกำหนดโดยการทำงานร่วมกันของ "เฟสแข็ง + เฟสสารยึดเกาะ + เฟสสารเติมแต่ง" โดยแต่ละเฟสมีบทบาทที่แตกต่างกัน: เฟสแข็งให้ความแข็งและความต้านทานการสึกหรอ เฟสสารยึดเกาะให้ความเหนียว และเฟสสารเติมแต่งจะปรับคุณสมบัติเฉพาะให้เหมาะสม (เช่น ทนความร้อน ต้านทานการกัดกร่อน) สัดส่วนและประเภทของส่วนประกอบเหล่านี้เป็นกุญแจสำคัญในการแยกแยะเกรดซีเมนต์คาร์ไบด์ต่างๆ
ระยะที่แข็งคือแกนกลางของซีเมนต์คาร์ไบด์ ซึ่งโดยทั่วไปจะมีส่วนประกอบประมาณ 90%–95% จะกำหนดความแข็งฐานของวัสดุ ความต้านทานการสึกหรอ และความต้านทานความร้อน วัสดุเฟสแข็งที่ใช้กันทั่วไปในอุตสาหกรรมมีอยู่ 4 ประเภท โดยแต่ละประเภทมีลักษณะเฉพาะและการใช้งานที่แตกต่างกัน:
| วัสดุฮาร์ดเฟส | สัญลักษณ์ทางเคมี | ฟังก์ชั่นหลัก | การใช้งานทั่วไป | หมายเหตุ |
|---|---|---|---|---|
| ทังสเตนคาร์ไบด์ | ห้องสุขา | ให้ความแข็งสูง (8.5–9 Mohs) ความต้านทานการสึกหรอสูง และคุ้มต้นทุน | สถานการณ์ทั่วไป (เครื่องมือตัด ไลเนอร์ในเหมือง แหวนซีล) | ทนความร้อนปานกลางเพียงอย่างเดียว (≤800°C) ต้องการสารเติมแต่งเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพ |
| ไทเทเนียมคาร์ไบด์ | ทีซี | ปรับปรุงความต้านทานต่อ "การสะสมของขอบ" (ป้องกันไม่ให้โลหะติดเครื่องมือระหว่างการตัด) และลดแรงเสียดทาน | เครื่องมือตัดเหล็ก (เม็ดมีดกลึง, คัตเตอร์มิลลิ่ง) | ความแข็งต่ำกว่า WC เล็กน้อย (8–8.5 Mohs) ความเหนียวไม่ดีเพียงอย่างเดียวต้องผสมกับสุขา |
| แทนทาลัมคาร์ไบด์ | แทค | เพิ่มความต้านทานความร้อนได้อย่างมาก (ทนทาน >1200°C) และปรับปรุงโครงสร้างเกรน | การตัดโลหะแข็งด้วยความเร็วสูง (สแตนเลส, เหล็กโลหะผสม) | ต้นทุนสูง ไม่ค่อยได้ใช้คนเดียว โดยปกติจะเพิ่มที่ 5%–10% เมื่อใช้สุขา |
| ไนโอเบียมคาร์ไบด์ | กทช | เช่นเดียวกับ TaC ช่วยเพิ่มความต้านทานความร้อนและทนต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิด้วยต้นทุนที่ต่ำกว่า | เครื่องมือตัดระดับกลางถึงระดับสูงและชิ้นส่วนสึกหรอที่อุณหภูมิสูง (เป็นทางเลือกแทน TaC) | ประสิทธิภาพต่ำกว่า TaC เล็กน้อย เหมาะสำหรับสถานการณ์อุณหภูมิสูงที่คำนึงถึงต้นทุน |
บทสรุปที่สำคัญ: WC เป็นเฟสแข็งที่ใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุด (มากกว่า 90% ของการใช้งาน) เนื่องจากมีความสมดุลของความแข็ง ความต้านทานการสึกหรอ และต้นทุน TiC, TaC และ NbC ส่วนใหญ่เป็น "เฟสฮาร์ดเสริม" ผสมกับ WC เพื่อแก้ไขช่องว่างด้านประสิทธิภาพที่เฉพาะเจาะจง
เฟสสารยึดเกาะจับอนุภาคเฟสแข็งอย่างแน่นหนา ป้องกันการแตกหักของเฟสแข็ง โดยทั่วไปจะคิดเป็น 5%–10% ขององค์ประกอบ แม้ว่าไม่ได้ให้ความแข็งโดยตรง แต่ก็เป็นตัวกำหนดความเหนียวและความต้านทานแรงกระแทกของซีเมนต์คาร์ไบด์ วัสดุประสานที่ใช้กันทั่วไปมี 3 ชนิด:
| วัสดุประสาน | สัญลักษณ์/องค์ประกอบทางเคมี | ฟังก์ชั่นหลัก | สถานการณ์ที่เหมาะสม | ข้อจำกัดด้านประสิทธิภาพ |
|---|---|---|---|---|
| โคบอลต์ | บริษัท | มีความเหนียวดี (ทนต่อแรงกระแทก) ยึดเกาะกับ WC ได้ดี และขึ้นรูปได้ดีเยี่ยม | สถานการณ์ทั่วไป (เครื่องมือตัด ชิ้นส่วนสึกหรอในเหมือง แม่พิมพ์ที่มีความแม่นยำ) | ความต้านทานการกัดกร่อนปานกลาง (มีแนวโน้มที่จะเกิดสนิมในสภาพแวดล้อมที่ชื้น/สารเคมี) |
| นิกเกิล | นิ | ทนต่อการกัดกร่อนสูง (ต้านทานสนิมในน้ำทะเล กรด และด่าง) ไม่ใช่แม่เหล็ก | สภาพแวดล้อมที่มีฤทธิ์กัดกร่อน (วิศวกรรมทางทะเล วาล์วเคมี เครื่องมือทางการแพทย์) | ความเหนียวต่ำกว่า Co เล็กน้อย มีแนวโน้มที่จะเกิดออกซิเดชันระหว่างการเผาผนึก (ต้องผ่านกระบวนการสุญญากาศ) |
| โลหะผสมนิกเกิล-โครเมียม | Ni-Cr | ทนต่อการกัดกร่อนได้ดีกว่า Ni บริสุทธิ์ ช่วยเพิ่มความต้านทานการเกิดออกซิเดชันที่อุณหภูมิสูง (≤1000°C) | สถานการณ์ที่มีฤทธิ์กัดกร่อนรุนแรง + อุณหภูมิปานกลาง (ส่วนประกอบเครื่องปฏิกรณ์เคมี) | ต้นทุนสูง ความเหนียวต่ำกว่า Co; ไม่เหมาะกับสถานการณ์ที่มีผลกระทบสูง |
บทสรุปที่สำคัญ: Co เป็นสารยึดเกาะหลักที่สุด (มากกว่า 80% ของการใช้งาน) สำหรับสถานการณ์ที่ไม่มีการกัดกร่อนส่วนใหญ่ Ni และ Ni-Cr จะใช้เมื่อต้องการความต้านทานการกัดกร่อนเท่านั้น โดยยอมรับการแลกกับต้นทุนที่สูงขึ้นและความเหนียวที่ลดลง
โดยทั่วไประยะเติมจะมีสัดส่วนน้อยกว่า 5% ขององค์ประกอบ บทบาทของพวกเขาคือ "แก้ไขปัญหาสำคัญด้วยปริมาณที่น้อย" โดยมุ่งเป้าไปที่การปรับปรุงประสิทธิภาพที่เฉพาะเจาะจง โดยไม่เปลี่ยนแปลงคุณสมบัติหลักของซีเมนต์คาร์ไบด์ ขั้นตอนการเติมแต่งทั่วไปในอุตสาหกรรมมี 3 ขั้นตอน:
| วัสดุเสริม | สัญลักษณ์ทางเคมี | ฟังก์ชั่นการเพิ่มประสิทธิภาพหลัก | ตัวอย่างการใช้งาน | ช่วงอัตราส่วนการบวก |
|---|---|---|---|---|
| วาเนเดียมคาร์ไบด์ | วีซี | ปรับแต่งเกรนเฟสแข็ง ปรับปรุงความแข็งสม่ำเสมอ และทนต่อแรงกระแทก | ชิ้นส่วนที่มีความแม่นยำผนังบาง (เช่น แม่พิมพ์ขนาดเล็ก เครื่องมือทางการแพทย์) | 0.5%–2% |
| โมลิบดีนัม | โม | ลดอุณหภูมิการเผาผนึก (ประหยัดพลังงาน) และปรับปรุงความหนาแน่นของวัสดุ (ลดความพรุน) | ชิ้นส่วนที่มีรูปร่างซับซ้อน (เช่น แหวนซีลที่ไม่ปกติ เครื่องมือหลายคมตัด) | 1%–3% |
| โครเมียม | Cr | เพิ่มความทนทานต่อการกัดกร่อน (โดยเฉพาะกับสารยึดเกาะ Ni) และป้องกันการเกิดออกซิเดชัน | สถานการณ์ที่มีความชื้น/กัดกร่อนเล็กน้อย (เช่น ใบพัดปั๊มน้ำ ชิ้นส่วนเครื่องจักรอาหาร) | 0.3%–1% |
บทสรุปที่สำคัญ: สารเติมแต่ง "เติมตามความต้องการ" ตัวอย่างเช่น VC จะถูกเพิ่มเข้าไปในชิ้นส่วนที่มีผนังบางเพื่อปรับแต่งเกรน และ Mo จะถูกเพิ่มเข้าไปในชิ้นส่วนที่ซับซ้อนเพื่อปรับปรุงความสามารถในการเผาผนึก ไม่จำเป็นต้องเติมมากเกินไป (ส่วนเกินจะทำให้ต้นทุนเพิ่มขึ้นหรือทำให้ประสิทธิภาพไม่สมดุล)
สถานการณ์ที่แตกต่างกันต้องการคุณสมบัติที่แตกต่างกัน ซึ่งนำไปสู่การรวมวัสดุที่ได้มาตรฐานสำหรับซีเมนต์คาร์ไบด์ ด้านล่างนี้คือชุดค่าผสมที่พบบ่อยที่สุด 4 แบบ ซึ่งครอบคลุมการใช้งานทางอุตสาหกรรมมากกว่า 90%:
| ประเภทการรวมกัน | องค์ประกอบฮาร์ดเฟส | เฟสเครื่องผูก | เฟสสารเติมแต่ง | ลักษณะประสิทธิภาพหลัก | การใช้งานทั่วไป |
|---|---|---|---|---|---|
| WC-Co (วัตถุประสงค์ทั่วไป) | ห้องสุขา 90%–95% | 5%–10% บริษัท | ไม่มี (หรือ 0.5% VC) | ปรับสมดุลระหว่างความแข็งและความเหนียว คุ้มค่า; ง่ายต่อการประมวลผล | เครื่องมือตัดทั่วไป (สว่าน เครื่องมือกลึง) สมุทรเหมือง แหวนซีล |
| WC-TiC-Co (งานตัดเหล็ก) | 80%–85% ห้องสุขา + 5%–10% TiC | 5%–8% บริษัท | ไม่มี | ต้านทานการสะสมของขอบ เหมาะสำหรับเหล็กกล้าคาร์บอนและโลหะผสม | เม็ดมีดเครื่องกลึง หัวกัด เครื่องมือแปรรูปเกลียว |
| WC-TaC-Co (โลหะแข็งความเร็วสูง) | 85%–90% ห้องสุขา + 5%–8% TaC | 6%–10% บริษัท | 1% โม | ทนความร้อนและทนต่อแรงกระแทกจากความร้อน เหมาะสำหรับการตัดด้วยความเร็วสูง | เครื่องมือตัดเหล็กสแตนเลส, เครื่องมือแปรรูปโลหะผสมการบินและอวกาศ |
| WC-Ni (ทน การกัดกร่อน) | ห้องสุขา 92%–95% | 5%–8% นิกเกิล | 0.5% Cr | ต้านทานน้ำทะเล กรด และด่าง ไม่ใช่แม่เหล็ก | วงแหวนซีลปั๊มทางทะเล แกนวาล์วเคมี มีดผ่าตัดทางการแพทย์ |
ลอจิกการเลือก: ชี้แจงความต้องการหลักก่อนที่จะเลือกการผสมผสาน ใช้ WC-Co สำหรับสถานการณ์ทั่วไป, WC-TiC-Co สำหรับการแปรรูปเหล็ก, WC-TaC-Co สำหรับการตัดโลหะแข็งด้วยความเร็วสูง และ WC-Ni สำหรับสภาพแวดล้อมที่มีฤทธิ์กัดกร่อน ไม่จำเป็นต้องมีการประเมินที่ซับซ้อน เพียงจับคู่สถานการณ์
หลายๆ คนตกอยู่ใน "กับดักการเปรียบเทียบพารามิเตอร์" (เช่น การครอบงำเนื้อหา WC ที่แตกต่างกันมากกว่า 1%) ให้มุ่งเน้นไปที่ปัจจัยสถานการณ์หลัก 3 ประการแทนเพื่อหลีกเลี่ยงภาวะแทรกซ้อนที่มากเกินไป:
ข้อเท็จจริง: แม้ว่าปริมาณ WC สูงจะช่วยเพิ่มความแข็ง แต่ก็ลดความเหนียวลง ตัวอย่างเช่น ซีเมนต์คาร์ไบด์ที่มี WC 96% และ Co 4% มีความแข็งมากแต่เปราะพอๆ กับเซรามิก ซึ่งจะแตกหากตกหล่น ทำให้ไม่มีประโยชน์สำหรับสถานการณ์การขุดที่มีแนวโน้มว่าจะได้รับผลกระทบ แนวทางที่ถูกต้องคือ "สมดุลตามความต้องการ" แทนที่จะติดตามเนื้อหา WC ในระดับสูง
ข้อเท็จจริง: ในสภาพแวดล้อมที่มีฤทธิ์กัดกร่อน (เช่น น้ำทะเล สารเคมี) ซีเมนต์คาร์ไบด์ที่มีส่วนผสมหลักจะเกิดสนิมและหมดสภาพภายใน 3-6 เดือน ในขณะที่ซีเมนต์คาร์ไบด์ที่มีสาร Ni จะมีอายุการใช้งาน 2-3 ปี แม้ว่าจะมีราคาแพงกว่า 30% แต่ตัวเลือกที่ใช้ Ni จะประหยัดกว่าในระยะยาว การใช้ Ni ขึ้นอยู่กับความต้องการในการกัดกร่อน ไม่ใช่แค่ราคาเท่านั้น
ข้อเท็จจริง: สารเติมแต่งคือ "เครื่องมือเพิ่มประสิทธิภาพฟังก์ชันเดียว"; การเติมมากเกินไปทำให้เกิดการรบกวน ตัวอย่างเช่น การเติมทั้ง VC (เพื่อเพิ่มความเหนียว) และ TaC (เพื่อเพิ่มความต้านทานความร้อน) จะทำให้เกิดสารประกอบที่เปราะในระหว่างการเผาผนึก ส่งผลให้คาร์ไบด์มีแนวโน้มที่จะแตกร้าว ใช้สารเติมแต่งมากที่สุด 1–2 รายการ โดยมีเนื้อหาทั้งหมด ≤5%
ระบบวัสดุของซีเมนต์คาร์ไบด์อาจดูซับซ้อน แต่เป็นไปตามกฎเกณฑ์ที่ชัดเจน: ใช้ WC เป็นเฟสแข็งของแกน เลือก Co/Ni เป็นสารยึดเกาะตามความต้องการ เพิ่มประสิทธิภาพด้วยสารเติมแต่งจำนวนเล็กน้อย และจับคู่ชุดค่าผสมคงที่กับสถานการณ์ (เช่น WC-Co สำหรับการใช้งานทั่วไป WC-Ni สำหรับความต้านทานการกัดกร่อน)
สำหรับมืออาชีพ ไม่จำเป็นต้องจดจำสัญลักษณ์วัสดุทั้งหมด เพียงชี้แจงคำถาม 3 ข้อ: สถานการณ์ของคุณต้องการ "ความต้านทานการสึกหรอ/ความต้านทานแรงกระแทก/ความต้านทานการกัดกร่อน" หรือไม่? อุณหภูมิในการทำงานเกิน 800°C หรือไม่? รูปร่างของชิ้นส่วนซับซ้อนหรือไม่? การตอบคำถามเหล่านี้จะช่วยให้เลือกการผสมวัสดุที่เหมาะสมได้อย่างรวดเร็ว
หากสถานการณ์ของคุณไม่ซ้ำกัน (เช่น ต้องใช้ทั้งความต้านทานการสึกหรอและความต้านทานความร้อน 1,000°C) และคุณไม่แน่ใจเกี่ยวกับการจับคู่วัสดุอย่าลังเลที่จะติดต่อ- เราสามารถจัดหาการผสมผสานวัสดุที่ปรับแต่งได้ตามเงื่อนไขการทำงานเฉพาะของคุณ
ผู้ติดต่อ: Mrs. Lilian
โทร: +86 159 280 92745
แฟกซ์: 86-028-67230808
Thai
