Hợp kim cứng

Nhiều chất cứng hơn thép dụng cụ đ-ợc tôI luyện đã biết từ xa x-a , kim c-ơng , corum, thạch anh và nhiều chất khác có trong tự nhiên đ-ợc sử dụng để mài dũa kim loại , chúng đ-ợc sử dụng trong mẫu vật liệu mài lỏng hoặc trong đá mài , nh-ng chúng không thích hợp làm dụng cụ cắt bởi vì chúng không đủ độ bền . Sự xuất hiện của lò điện vào thế kỷ tr-ớc đã dẫn tới nghành sản xuất vật liêu cứng mới ở nhiệt độ rất cao Nhà hoá học...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Hợp kim cứngI Hîp kim cøng NhiÒu chÊt cøng h¬n thÐp dông cô ®−îc t«I luyÖn ®· biÕt tõ xa x−a , kimc−¬ng , corum, th¹ch anh vµ nhiÒu chÊt kh¸c cã trong tù nhiªn ®−îc södông ®Ó mµi dòa kim lo¹i , chóng ®−îc sö dông trong mÉu vËt liÖu mµi lánghoÆc trong ®¸ mµi , nh−ng chóng kh«ng thÝch hîp lµm dông cô c¾t bëi v×chóng kh«ng ®ñ ®é bÒn . Sù xuÊt hiÖn cña lß ®iÖn vµo thÕ kû tr−íc ®· dÉn tíinghµnh s¶n xuÊt vËt liªu cøng míi ë nhiÖt ®é rÊt cao Nhµ ho¸ häc ng−êi Mü AchÐon ®· s¶n xuÊt ra c¸cbit silic n¨m 1891, trongmét lß ®iÖn gi÷a c¸c ®iÖn cùc cacbon , vµ ®−îc sö dông nh− mét vËt liÖu mµikhi ®−îc dÝnh kÕt víi nhau b»ng vËt liÖu gèm , lµ vËt liÖu ®¸ mµi rÊt quanträng , nh−ng nã kh«ng ®ñ ®é bÒn cho vËt liÖu dông cô c¾t NhiÒu nhµ khoa häc kü s− , c¸c nhµ ph¸t minh trong thêi kú ®Çu ®· södông lß ®iÖn víi môc ®Ých s¶n xuÊt kim c−¬ng tæng hîp nh−ng kh«ng thµnhc«ng . HerriMoissan ë Sorbonne ®· chÕ t¹o ra nhiÒu c¸c bÝt míi : borides,silicdes- tÊt c¶ ®Òu lµ nh÷ng vËt liÖu rÊt cøng víi nhiÖt ®é nãng ch¶y rÊt cao.Trong ®ã cacbit WC ®−îc t×m thÊy lµ chÊt cã ®é cøng ®Æc biÖt vµ cã nhiÒu®Æc tr−ng kim lo¹i . Nã kh«ng thu hót ®−îc sù chó ý lóc bÊy giê nh−ng còngcã mét vµi thö nghiÖm trong mét mÉu thÝch hîp ®Ó sö dông nh− mét dôngcô c¾t hoÆc dông cô kh¾c vÕt Thùc tÕ cã hai c¸cbit, Wc ph©n huû ë 2600o C vµ W2C nãng ch¶y ë nhiÖt®é 2750o C. C¶ hai ®Òu rÊt cøng vµ cã mét hîp kim eutectic ë sù hîp thµnhtrung gian vµ mét ®iÓm nãng ch¶y thÊp h¬n 2525o C, chÊt nµy khã nãng ch¶yvµ mÊt ®I , vµ lµ chÊt nÒn ®Ó h×nh thµnh vµ sö dông ®¸ mµi kim c−¬ng .Nh−ng qu¸ tr×nh ®óc lµ th« trong cÊu tróc víi nhiÒu sù bÊt th−êng, chóng dÔgÉy vµ tá ra kh«ng thÝch hîp cho dông cô c¾t vµ khu«n Ðp Vµo n¨m 1900 c«ng viÖc cña Coolidge dÉn tíi sù s¶n xuÊt sîi tãc bãng ®Ìntõ Wonfram .B¾t víi bét Wonfram víi cì h¹t kho¶ng vµi micromet . Södông con ®−êng s¶n xuÊt tõ bét wonfram dÇn dÇn ®· gi¶I quyÕt vÊn ®Õ lµmthÕ nµo t¹o ra vµ sö dông ®é cøng vµ tÝnh chèng mµi mßn cña wonfram . Vµon¨m 1920 Schoter lµm viÖc trong phßng thÝ nghiÖm Osran ë §øc ®· nung bétwonfram víi cacbon ®Ó s¶n xuÊt ra c¸cbit WC trong mÉu bé víi cì h¹tkho¶ng vµi micromet. §©y lµ sù pha trén kü l−ìng víi mét l−îng nhá phÇntr¨m niken , coban trong mét mÉu bét nhá mÞn .Bét ®−îc pha trén vµ ®−îcnÐn tronh hép , ®−îc thiªu kÕt bëi ®èt nãng trong khÝ hidr« ë 1300o C . S¶nphÈm hoµn thµnh bëi qu¸ tr×nh thiªu kÕt vµ bao gåm nh÷ng h¹t cacbit WCg¾n kÕt cïng nhau bëi mét kim lo¹i mÒm h¬n . Coban ®−îc t×m thÊy lµ métkim loai cã hiÖu qu¶ nhÊt cho viÖc liªn kÕt . Hçn hîp nh÷ng c¸cbit g¾n kÕtnµy lµ sù kÕt hîp duy nhÊt cña nh÷ng thuéc tÝnh , dÉn ®Õn sù ph¸t triÓn cñadông c¾t kim lo¹i chñ yÕu thø hai ®−îc sö dông trong ngµy nayII CÊu tróc vµ thuéc tÝnh < structure and properties> C¸cbit WC lµ mét trong sè mét nhãm nh÷ng hçn hîp :cacbit,nitride,boride vµ silicdes cña sù chuyÓn tiÕp phÇn tö c¬ b¶n cña nhãm IV, V vµ VItrong b¶ng hÖ thèng tuÇn hoµn . V× vËy cacbit lµ vËt liÖu dông cô rÊt quanträng vµ vai trß v−ît tréi ®· ®−îc thÓ hiÖn bëi mono cacbit B¶ng 7.1 cho biÕt ®iÓm nãng ch¶y vµ ®é cøng ë nhiÖt ®é phßng cña mét sèc¸cbit . TÊt c¶ c¸c gi¸ trÞ nµy lµ rÊt cao khi so s¸nh víi thÐp giã . C¸c bÝt WCvµ kim lo¹i cøng mµu b¹c cã cÊu tróc lôc gi¸c , trong khi c¸c lo¹i kh¸c cãcÊu tróc lËp ph−¬ng . Nh÷ng hçn hîp r¾n vµ bÒn nµy kh«ng tr¶I qua sù thay®æi cÊu tróc trªn ®iÓm nãng ch¶y cña chóng , thuéc tÝnh cña chung lµ bÒn vµkh«ng thay ®æi bëi nhiÖt luyÖn , kh«ng gièng nh− thÐp cã thÓ mÒm bëi qu¸tr×nh nung nãng vµ cøng l¹i b¬Ø qu¸ tr×nh lµm nguéi nhanh Nh÷ng cacbit nµy cã ®ÆctÝnh kim lo¹i bÒn , cã tÝnhdÉn ®iÖn dÉn nhiÖt tèt . MÆcdï ë nhiÖt ®é th−êng cã kh¶n¨ng biÕn d¹ng kÐm, kÝnhhiÓn vi ®iÖn tö cho thÊy r»ngchóng bÞ biÕn d¹ng dÎo bëicïng mét c¬ chÕ nh− kimlo¹i bëi sù tr−ît t−¬ng ®èi .Chóng ®«I khi bao gåm c¶ph¹m trï ®å gèm , HKC®−îc vÝ nh− gèm kim lo¹inh−ng d¹ng nµy cã vÎ kh«ngthichhs hîp , tõ ®ã cacbit cãnhiÒu ®Æc tÝnh th©n thuéc víikim lo¹i h¬n ®å gèm H×nh 7.1 cho biÕt ®é cøngcña 4 cacbit quan träng ®−îc®o ë kho¶ng nhiÖt ®é tõ 15oC ®Õn h¬n 1000o C. TÊt c¶®Òu cøng h¬n thÐp , vµ chosù so s¸nh víi kim c−¬ng ënhiÖt ®é phßng trªn cïngmét quy m« lµ 6000-800HV. §é cøng cña cacbit bÞ mÊt®I rÊt nhanh bëi sù t¨ng nhiÖt®é nh−ng chóng vÉn cßn l¹i®é c−nngs cao h¬n thÐp trong hÇu hÕt c¸c ®iÒu kiÖn . Chóng cã ®é cøng caovµ sù æn ®Þnh cña tÝnh chÊt khi chinh phôc mét ph¹m réng cña sù nghiªn cøuvÒ nhiÖt , thuËn lîi cho viÖc sñ dông cacbit lµm dông cô c¾t Trong nh÷ng hîp kim cøng , cacbit h¹t chiÕm kho¶ng 55-92% thÓ tÝch cÊutróc vµ nh÷ng hîp kim nay sö dông trong c¾t kim lo¹i th«ng th−êng chøa®ùng Ýt nhÊt 80%cacbit trong thÓ tÝch . H×nh 7.2 cho biÕt cÊu tróc cña méthîp kim , nh÷ng h¹t x¸m lµ WC vµ vïng tr¾ng lµ kim lo¹i coban . Trong thÐpgiã nh÷ng h¹t c¸cbit cøng víi kÝch th−íc vim« chØ chiÕm kho¶ng 10-15%thÓ tÝch cña thÐp nhiÖt luyÖn , vµ ®ãng mét vai trß phô trong chÕ ®é lµm viÖccña nh÷ng hîp kim nµy trong ...