نویسندگان

1 کارشناسی ارشد، پژوهشگاه مواد و انرژی

2 شرکت شتاب کار

3 استادیار، پژوهشگاه مواد و انرژی

چکیده

تولید ابزارهای برشی امروزی، بدون استفاده از کاربیدهای سمانته به عنوان ماده اولیه ممکن و میسر نمی شد. نیاز صنایع به ابزارهای برشی جدید با توانایی و کیفیت بالاتر جهت حصول نتایج اقتصادی بهتر، منجر به بهره‏گیری از فرآیندها و روشهای پیشرفته و مدرن در تولید و یا بهبود آنها شده است. در این پژوهش تلاش گردید با افزایش زمان فرآیند سینتر و براساس روش سینتر مجدد، خواص گوناگونی را جهت حصول دامنه های کاربردی متنوع بدست آورد. جهت بررسی موضوع، نمونه‏ای از استاندارد [1]K با ترکیب WC(92wt%) ، TaC(2wt%) و Co(6wt%) که برای ماشینکاری چدن‏ها بکار برده می‏ شود و همچنین نمونه ای دیگر از خانواده استاندارد 1P با ترکیب شیمیایی WC(80wt%) ، TaC(5%wt)  ، TiC(5%wt)  و Co(10%wt)  که برای ماشینکاری فولادها مناسب می‏باشد، انتخاب شدند. ساختار نمونه ‏ها و مواد اولیه آنها توسط میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی مورد بررسی قرار گرفت. نمونه ها در زمانهای 1 تا 10 ساعت و با یک شیب حرارتی یکنواخت تا درجه حرارت °C5±1490 درون کوره و تحت خلاء نسبی torr2-10 سینتر شدند. در ادامه نمونه ‏های سینتر شده جهت بررسی‏ های فازی تحت آنالیز XRD قرار گرفتند. نتایج این آنالیز به کمک نرم افزار نشان داد که نمونه تهیه شده شامل فازهای عمده مطلوب می ‏باشد. رفتار خواص مکانیکی با سنجش تغییرات سختی از 30HV1698 تا 30HV1674 برای نمونه ‏های نوع K و از 30HV1389 تا 30HV1347 برای نمونه‏ های نوع P کاهش یافت که علت آن کاهش عیوب کریستالی و رشد دانه ‏ها بود. استحکام گسیختگی عرضی نمونه ‏ها مورد بررسی قرار گرفت که با افزایش زمان سینتر تا 4 ساعت به علت از بین رفتن مراکز جوانه زنی ترک این پارامتر برای نمونه نوع K به MPa2991 و برای نمونه نوع P به MPa2710 افزایش داشت و پس از آن با افزایش زمان سینتر تا 10 ساعت، به علت غالب شدن پدیده رشد دانه این مقادیر برای نمونه‏ های نوع K و P بترتیب به MPa2610 و MPa2250 کاهش یافتند. این رفتار با سنجش اندازه گیری اشباع مغناطیسی و نیروی پسماندزدای مغناطیسی بیانگر تغییراتی در ریزساختار اولیه و هم جهت با تغییرات تافنس می باشد که این امر منجر به بهبود خواص براده ‏برداری ابزار برای قطعات ریختگی می ‏گردد. بررسی دانسیته نمونه ‏ها نیز تغییرات محسوسی را نشان نمی‏داد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Effect of Sintering Time on Mechanical and Magnetic Properties of Cemented Carbides

نویسندگان [English]

  • Farhad Adibpur 1
  • Hasan Karbalaei Akbar 2
  • Ali Tayebifard 3

1 Semi-Conductors department, Materials and Energy Research Center, Karaj, Iran

2 Shetabkar unit4 Co., Tehran, IRAN

3 Semi-Conductors department, Materials and Energy Research Center, Karaj, IRAN

چکیده [English]

Producing of today cutting tools without cemented carbides as a raw material is impossible. Requirements of industries to new cutting tools with high quality and performance in order to achieving better economical results, was caused to use of advanced processes in producing and improving of these tools. In this research, it is endeavored by changing sintering time, new properties and broadened fields of cemented carbide tools are obtained. For this purpose, samples of “K” type standard with WC(92%Wt), TaC(2%Wt) and Co(6%Wt) composition and “P” type standard with WC(80%Wt), TaC(5%Wt), TiC(5%Wt) and Co(10%Wt) composition which are suitable for cast iron and steel machining respectively, were processed. Microstructure of raw materials and products were investigated by light and scanning electron microscopy respectively. Samples were sintered at 1490±5°C for 1 to 10 hours in a 10-2torr vacuumed electric furnace. Analyzing of XRD patterns by software revealed desirable phases. Mechanical properties were analyzed by measuring of hardness changing from 1698HV30 to 1674HV30 for “K” type and 1389HV30 to 1347HV30 for “P” type samples. Transverse rupture strength of samples was measured after 4hr sintering and an increasing revealed up to 2991MPa for “K” type and 2710MPa for “P” type samples because of elimination of crack formation centers and after that decreased to 2610MPA and 2250MPa because of predominant of grain growth phenomenon, respectively. Also measurements of magnetic saturation and coercive force properties were done on sintered samples, which revealed reduction in both of these properties by increasing sintering time. No changing in density was observed.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Cemented carbides
  • Sintering
  • Transverse rupture strength
  • Magnetic saturation
  • Coercive force
  1. Lammerman, H., and Kienel, G., PVD Coating for Aircraft Turbine Blades, Advanced Mat. And Processes, pp. 18-23 (Dec. 1991)
  2. Longo, F., Thermal Spray Coatings Market, Trends, and Forecast, Thermal Spray Conf., Gorham Advanced Mat. Inst., Gorham, ME (1992)
  3. Rohde, S. L., Sputter Depositio, in ASM handbook, Vol. 5, Surface Engineering, pp. 573-581, ASM Publ. (1994)
  4. Singer, P., 1995: Looking Down the Road to Quarter-Micron Production, Semiconductor International, pp. 46-52 (Jan. 1995)
  5. Sims, C. T., Non-Metalic Materials for Gas-Turbine Engines, Advanced Mat. And Processes, pp. 32-39 (June 1991)
  6. Ralf Riedel, HANDBOOK OF CERAMIC HARD MATERIALS, WILEY-VCH, New York, 2000, pp. XL VI
  7. Hugho O. Pierson, HANDBOOK OF REFRACTORY CARBIDES AND NITRIDES, Properties, Characteristics, Processing and Applications, NOYES PUBLICATIONS, Westwood New, Jersey, U.S.A.,1996, pp. 69
  8. KARIN MANNESSON, WC grain growth during sintering of cemented carbides, Experiments and simulations, Doctoral Thesis, Stockholm, Sweden 2011
  9. Oladapo Eso, Zhigang Zak Fang, Anthony Griffo , Kinetics of cobalt gradient formation during the liquid phase sintering of functionally graded WC–Co, International Journal of Refractory Metals & Hard Materials 25 (2007) 286–292, ELSEVIER
  10. Gopal S. Upadhyaya, CEMENTED TUNGSTEN CARBIDES, Production, Properties, and Testing, Section 8, 1998, ISBN: 0-8155-1417-4, NOYES PUBLICATIONS
  11. Seyed Ali Tayebifard, Training Course Manual, Non-Oxide Engineering Ceramics, Material & Research Center, Sep. 2012
  12. X’Pert HighScore Plus, Version: 2.2b (2.2.2) Date: 01-11-2006, Produced by: PANalytical B.V. Alemo, The Netherlands
  13. S. Upadhyaya, Materials science of cemented carbides _ an overview, Materials and Design 22 (2001), 483-489
  14. Hwan Cheol Kim a, In Kyoon Jeong a, In Jin Shon a,*, In Yong Ko a, Jung Mann Doh, Fabrication of WC–8 wt.%Co hard materials by two rapid sintering processes, International Journal of Refractory Metals & Hard Materials, 2006