I materiali tipici per utensili in metallo duro includono principalmente metallo duro a base di carburo di tungsteno, metallo duro a base di TiC(N), metallo duro con aggiunta di TaC (NbC) e metallo duro a grana ultrafine. Le prestazioni dei materiali in metallo duro sono determinate principalmente dalle fasi di rinforzo aggiunte.
Carburo cementato con aggiunta di TaC (NbC)
L'aggiunta di TaC (NbC) al carburo cementato è un metodo efficace per migliorarne le prestazioni. Nelle leghe TiC/Ni/Mo, la sostituzione di parte del TiC con carburi come WC e TaC, che offrono una maggiore tenacità, migliora le prestazioni del carburo cementato e ne amplia il campo di applicazione. L'aggiunta di WC e TaC migliora:
● Resistenza
● Modulo elastico
● Resistenza alla deformazione plastica
● Resistenza alle alte temperature
Migliora inoltre la conduttività termica e la resistenza agli shock termici, rendendo l'utensile più adatto al taglio interrotto. Nelle leghe WC-Co, le prestazioni possono essere migliorate aggiungendo dallo 0,5% al 3% (frazione in massa) di carburi come TaC, NbC, Cr3C2, VC, TiC o HfC. Gli obiettivi principali includono:
● Raffinazione del grano
● Mantenimento di una struttura cristallina uniforme senza significativa ricristallizzazione
● Aumento della durezza e della resistenza all'usura senza compromettere la tenacità
Inoltre, questi additivi migliorano:
● Durezza ad alta temperatura
● Resistenza alle alte temperature
● Resistenza all'ossidazione
Durante il taglio, si forma una pellicola di ossido tenace e autocompensante, che resiste all'usura adesiva e diffusiva durante la lavorazione di determinati metalli o leghe. Ciò migliora la resistenza all'usura dell'utensile e ne aumenta la capacità di resistere all'usura per craterizzazione e all'usura sul fianco. Questi vantaggi diventano più evidenti con l'aumentare del contenuto di cobalto nel carburo cementato.
● Il carburo cementato con TaC (NbC) dall'1% al 3% (frazione di massa) può lavorare varie ghise, tra cui la ghisa extra dura e la ghisa legata.
● Le leghe a basso contenuto di cobalto con TaC (NbC) dal 3% al 10% (frazione di massa), come YG6A, YG8N e YG813, sono versatili. Possono processare:
Ghisa refrigerata
Ghisa duttile
Metalli non ferrosi
Materiali difficili da lavorare come acciaio inossidabile, acciaio temprato e leghe ad alta temperatura
Sono comunemente note come leghe multiuso (YW). Aumentando opportunamente il contenuto di cobalto si aumenta la resistenza e la tenacità di questo tipo di carburo cementato, rendendolo adatto alla lavorazione di sgrossatura e al taglio interrotto di materiali difficili da lavorare. Le applicazioni includono:
● Rivestimento di grandi getti e forgiati in acciaio
● Tornitura, piallatura e fresatura di acciaio austenitico e leghe resistenti al calore
● Lavorazione con ampi angoli di spoglia, grandi sezioni di taglio e velocità medio-basse
● Tornitura di sgrossatura su torni automatici, semiautomatici e multiutensile
● Produzione di trapani, creatori per ingranaggi e altri utensili con elevata resistenza del tagliente**
Nelle leghe WC-TiC-Co, un contenuto eccessivo di TiC aumenta la sensibilità alla criccatura termica, con conseguente maggiore fragilità. L'aggiunta di TaC alle leghe WC-Ti-Co a basso contenuto di TiC e ad alto contenuto di cobalto migliora:
● Resistenza
● Resistenza al calore
● Resistenza all'ossidazione
Mentre il TiC riduce la resistenza agli shock termici, il TaC compensa questo inconveniente, rendendo la lega adatta alle operazioni di fresatura. Alternative meno costose come i carburi di NbC o Hf-Nb (frazione in massa: Hf-60%, Nb-40%) possono sostituire il TaC. Nelle leghe TiC-Ni-Mo, l'aggiunta simultanea di TiN, WC e TaC migliora significativamente:
● Durezza
● Resistenza alla flessione
● Resistenza all'ossidazione
● Conduttività termica
ad alte temperature (900–1000°C).
Carburo cementato a grana ultrafine
La raffinazione dei grani di carburo cementato riduce le dimensioni della fase dura, aumentandone la superficie e la forza di legame tra i grani. La fase legante si distribuisce più uniformemente attorno a essi, migliorando:
Durezza
Resistenza all'usura
Aumentando opportunamente il contenuto di cobalto si aumenta anche la resistenza alla flessione. Il carburo cementato a grana ultrafine, composto da particelle estremamente piccole di WC e Co, combina:
L'elevata durezza del carburo cementato
La resistenza dell'acciaio rapido
Confronti delle dimensioni dei grani:
Carburo cementato ordinario: 3–5 μm
Carburo cementato a grana fine generale: ~1,5 μm
Leghe a grana submicronica: 0,5–1 μm
Carburo cementato a grana ultrafine: granulometria WC inferiore a 0,5 μm
La raffinazione del grano migliora:
Durezza
Resistenza all'usura
Resistenza alla flessione
Resistenza alla scheggiatura
Durezza ad alta temperatura
Rispetto al comune carburo cementato con la stessa composizione, il carburo cementato a grana ultrafine offre:
Aumento della durezza superiore a 2 HRA
Aumento della resistenza alla flessione di 600–800 MPa
Proprietà tipiche:
Contenuto di cobalto: 9%–15%
Durezza: 90–93 HRA
Resistenza alla flessione: 2000–3500 MPa
I gradi prodotti in Cina includono YS2 (YG10H, YG10HT), YM051 (YH1), YM052 (YH2), YM053 (YH3), YD05 (YC09), YD10 (YG1101), B60, YG610, YG643 e YD05. Grazie alla sua grana estremamente fine, il carburo cementato a grana ultrafine può essere rettificato fino a ottenere taglienti molto affilati con bassa rugosità superficiale, il che lo rende ideale per utensili di precisione come:
Spille
Alesatori
Piani di cottura di precisione
Eccelle nelle lavorazioni con basse profondità di taglio e basse velocità di avanzamento. È adatto anche per utensili di piccole dimensioni come:
Piccoli trapani
Piccole frese
Piccole spille
Piccoli piani cottura
Sostituendo gli utensili in acciaio rapido, la loro durata è da 10 a 40 volte più lunga, potenzialmente superiore a 100 volte. Gli utensili in metallo duro a grana ultrafine sono particolarmente adatti per la lavorazione di:
Leghe ad alta temperatura a base di ferro e nichel
Leghe di titanio
Acciai inossidabili resistenti al calore
Materiali spruzzati, saldati e rivestiti (ad esempio, polveri di leghe autofondenti superdure a base di ferro, nichel, cobalto, serie cobalto-cromo-tungsteno)
Acciai ad altissima resistenza
Acciai temprati
Materiali ad alta durezza come ghise ad alto tenore di cromo e nichel
Nella lavorazione di materiali difficili da lavorare, la sua durata è da 3 a 10 volte superiore a quella del comune metallo duro.
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Data di pubblicazione: 14-lug-2025
