Jakie cechy charakterystyczne ma węglik spiekany?

Spis treści

• Struktura i skład materiału
• Właściwości mechaniczne i fizyczne
• Odporność na warunki eksploatacyjne

Węglik spiekany to nowoczesny materiał kompozytowy, powstający w wyniku metalurgii proszków poprzez łączenie twardych cząstek węglików z metalicznym lepiszczem. Materiał ten wyróżnia się unikalnym połączeniem właściwości mechanicznych, które sprawiają, że znajduje szerokie zastosowanie w różnych gałęziach przemysłu.

Struktura i skład materiału

Głównym składnikiem węglika spiekanego są cząstki węglików metali przejściowych, najczęściej węglik wolframu (WC), stanowiące fazę twardą. Te drobne ziarna otoczone są metalicznym lepiszczem, którym zazwyczaj jest kobalt, nikiel lub ich stopy. Ostateczne właściwości produktu zależą bezpośrednio od proporcji poszczególnych składników.

Przeczytaj również: Czym jest wypełnienie światłoutwardzalne?

Mikrostruktura materiału cechuje się równomiernym rozmieszczeniem ziaren węglika o rozmiarach od 0, 5 do kilku mikrometrów. Lepiszcze metaliczne wypełnia przestrzenie pomiędzy ziarnami, tworząc zwartą sieć zapewniającą integralność całej struktury. Udział lepiszcza wynosi zwykle od 6 do 25 procent objętości.

Przeczytaj również: Jak położyć ceramikę na lakierze samochodowym?

Proces spiekania prowadzony w temperaturze rzędu 1400-1500 °C powoduje częściowe rozpuszczenie węglików w ciekłym lepiszczu, co skutkuje powstaniem silnych wiązań międzyfazowych. W rezultacie otrzymuje się materiał o gęstości zbliżonej do teoretycznej i praktycznie pozbawiony porów.

Przeczytaj również: Co to jest materiał ceramiczny?

Właściwości mechaniczne i fizyczne

Twardość węglika spiekanego osiąga wartości od 1500 do 2000 HV, co plasuje go wśród najtwardszych materiałów konstrukcyjnych. Jednocześnie zachowuje on wysoką wytrzymałość na zginanie, która w przypadku odmian drobnoziarnistych może przekraczać 4000 MPa.

Moduł sprężystości wynosi około 600 GPa, co świadczy o dużej sztywności tego materiału. Gęstość mieści się w przedziale od 11 do 15 g/cm³, zależnie od składu chemicznego oraz udziału poszczególnych komponentów.

Do charakterystycznych właściwości należą także:

• odporność na ścieranie znacznie przewyższająca stal narzędziową
• utrzymanie stabilnych wymiarów w szerokim zakresie temperatur
• niewielki współczynnik rozszerzalności cieplnej
• wysoka przewodność cieplna

Odporność na warunki eksploatacyjne

Węglik spiekany wykazuje wyjątkową odporność na zużycie ścierne, co jest efektem obecności twardych cząstek w strukturze. Materiał ten zachowuje swoje parametry użytkowe nawet w temperaturach sięgających 800 °C, a niektóre odmiany mogą pracować przy jeszcze wyższych wartościach.

Odporność na korozję uzależniona jest głównie od rodzaju użytego lepiszcza. Odmiany z niklem jako składnikiem lepiszcza wykazują większą odporność na działanie kwasów oraz środowisk agresywnych chemicznie niż te zawierające kobalt.

Materiał ten cechuje się również odpornością na zmęczenie cieplne i gwałtowne zmiany temperatury, co umożliwia jego wykorzystanie w warunkach cyklicznych obciążeń termicznych. Niska reaktywność chemiczna sprawia, że węglik spiekany nie reaguje z większością obrabianych surowców, co ogranicza zużycie narzędzi wynikające z przywierania materiału obrabianego.