Häufige Fehler und Ursachen beim Sintern von Hartmetall

Hartmetall ist ein Verbundwerkstoff, der aus hochharten, feuerfesten Metallkarbiden (wie Wolframkarbid WC, Titankarbid TIC usw.) als Matrix besteht und unter hoher Temperatur und hohem Druck mit metallischen Bindemitteln (wie Kobalt CO, Nickel Ni usw.) gesintert wird. Dieses Material weist eine hohe Härte und gute Verschleißfestigkeit auf und wird in vielen Bereichen eingesetzt.

Der Sinterprozess von Hartmetall umfasst hauptsächlich die folgenden Phasen:

Entfernungs- und Vorsinterphase des Formmittels:

In dieser Phase wird das Formmittel allmählich zersetzt oder verdampft und aus dem Sinterkörper entfernt. Gleichzeitig kann die Zugabe des Formmittels Kohlenstoff in den Sinterkörper einbringen. Die Menge des zugeführten Kohlenstoffs variiert je nach Art und Menge des Formmittels sowie dem Sinterverfahren.

Die Oxide auf der Pulveroberfläche werden reduziert, und Wasserstoff kann die Oxide von Kobalt und Wolfram reduzieren. Wenn das Formmittel entfernt und unter Vakuumbedingungen gesintert wird, ist die Kohlenstoff-Sauerstoff-Reaktion nicht stark ausgeprägt.

Die Kontaktspannung zwischen den Pulverpartikeln wird allmählich abgebaut, das Bindemetallpulver beginnt sich zu erholen und zu rekristallisieren, die Oberflächendiffusion setzt ein und die Festigkeit des Presslings wird verbessert.

Festphasensinterphase (800℃--eutektische Temperatur):

Bei der Temperatur, bevor die flüssige Phase auftritt, setzt sich der Prozess der vorherigen Phase fort, die Festphasenreaktion und Diffusion werden verstärkt, der plastische Fluss nimmt zu und der Sinterkörper schrumpft deutlich.

Flüssigphasensinterphase (eutektische Temperatur--Sintertemperatur):

Wenn die flüssige Phase im Sinterkörper auftritt, ist die Schrumpfung schnell abgeschlossen. Anschließend erfolgt eine Kristallisationsumwandlung, durch die die grundlegende Organisation und Struktur der Legierung entsteht.

Abkühlphase (Sintertemperatur--Raumtemperatur):

Die Organisation und Phasenzusammensetzung der Legierung verändern sich bei unterschiedlichen Abkühlbedingungen. Diese Eigenschaft kann genutzt werden, um das Hartmetall einer Wärmebehandlung zu unterziehen und seine physikalischen und mechanischen Eigenschaften zu verbessern.

Diese Phasen bestimmen gemeinsam die endgültige Leistung und Struktur des Hartmetalls und sind wichtige Schritte im Herstellungsprozess von Hartmetall.

Sintern bezeichnet einen Prozess, bei dem pulverförmige Materialien in dichte Körper umgewandelt werden. Es ist ein sehr wichtiger Schritt im Herstellungsprozess von Hartmetall. Der Sinterprozess von Hartmetall kann in vier grundlegende Phasen unterteilt werden: Entfernungs- und Vorsinterphase des Bindemittels; Festphasensinterphase (800 °C--eutektische Temperatur); Flüssigphasensinterphase (eutektische Temperatur--Sin lertemperatur); Abkühlphase (Sin lertemperatur--Raumtemperatur). Aufgrund der Komplexität des Sinterprozesses und der anspruchsvollen Bedingungen können jedoch leicht Fehler entstehen und die Produktqualität beeinträchtigt werden, wenn man nicht aufmerksam vorgeht.

Häufige Sinterfehler und ihre Ursachen sind wie folgt:

1. Abblätterungen Hartmetall mit Abblätterungsfehlern neigt zum Bersten und Zerfallen. Der Hauptgrund für Abblätterungen ist, dass die Wechselwirkung von Kobalt im Pressling dazu führt, dass sich das kohlenstoffhaltige Gas in freien Kohlenstoff zersetzt, wodurch die lokale Festigkeit des Presslings abnimmt und Abblätterungen entstehen.

2. Poren Als Poren werden Poren mit einer Größe von mehr als 40 Mikrometern bezeichnet. Der Hauptgrund für die Bildung von Poren ist, dass sich im Sinterkörper Verunreinigungen befinden, die vom geschmolzenen Metall nicht benetzt werden, oder dass eine starke Entmischung der festen und der flüssigen Phase vorliegt, wodurch sich Poren bilden können.

3. Blasen Blasen verursachen erhabene, gekrümmte Flächen auf der Oberfläche des Hartmetalls und verringern dadurch die Leistungsfähigkeit des Produkts. Die Hauptgründe für Blasen sind:

1) Im Sinterkörper sammelt sich Luft. Während des Sinterschrumpfens treten im Sinterkörper eine flüssige Phase und eine Verdichtung auf, wodurch die Luft nicht entweichen kann und sich anschließend an der Stelle mit dem geringsten Widerstand Blasen auf der Oberfläche des Sinterkörpers bilden; 2) Im Sinterkörper findet eine chemische Reaktion statt, bei der eine große Menge Gas entsteht. Das Gas sammelt sich im Sinterkörper, wodurch sich zwangsläufig Blasen bilden.

4. Verformung Zu den häufigen Verformungserscheinungen bei Hartmetall gehören Blasen und Vertiefungen. Die Hauptgründe für Verformungen sind: ungleichmäßige Dichteverteilung im Pressling; starker lokaler Kohlenstoffmangel im Sinterkörper; ungeeignete Beladung des Sinterboots; ungleichmäßige Unterlage.

5. Schwarzes Herz Das schwarze Herz bezeichnet den Bereich mit lockerer Struktur im Bruch des Legierungskörpers. Der Hauptgrund für das schwarze Herz ist: ein zu niedriger oder zu hoher Kohlenstoffgehalt.

6. Risse Risse sind ein häufiges Phänomen beim Sintern von Hartmetall. Die Hauptgründe für die Rissbildung sind:

(1) Die Druckrelaxation tritt beim Trocknen des Presslings nicht sofort auf, und die Elastizität stellt sich während des Sinterns schnell wieder her.

(2) Ein Teil des Presslings ist während des Trocknens stark oxidiert, und die Wärmeausdehnung des oxidierten Bereichs unterscheidet sich von der des nicht oxidierten Bereichs.