O mecanismo de sinterização do metal duro

O estado da formação de compactos de metal duro

Depois que o compacto de carboneto é formado, ele existe em um estado poroso. Durante a moagem úmida, o formato do WC sofre fortes impactos, aumentando a energia da superfície e a reatividade. Uma exposição mais longa ao ar leva a uma maior oxidação, exigindo mais carbono para a redução. Com o teor teórico de carbono do metal duro em 6,128%, a relação oxigênio/carbono é de 12/16. Para cada unidade adicional de oxigênio, 3/4 do carbono é consumido, facilitando a formação da fase η após a sinterização da liga.

Existência de oxigênio em misturas de carboneto

O oxigênio nas misturas de carboneto existe como oxigênio ocluído, oxigênio de superfície de cobalto e oxigênio em WO2 ou WO3. É difícil determinar o teor total de oxigênio, o que dificulta a produção. O gerenciamento eficaz dos processos é crucial devido ao enriquecimento onipresente de oxigênio.

Oxigênio ocluído

Encontrado em interstícios e superfícies compactas, removido por evacuação a vácuo antes da sinterização, não afeta a sinterização da liga.

Oxigênio de superfície de cobalto

Forma um filme de óxido devido à alta suscetibilidade do cobalto à oxidação. A redução durante a sinterização depende do carbono livre e do carbono combinado, afetando o equilíbrio carbono-oxigênio e o controle da sinterização.

WO2 ou WO3 Oxigênio

Alguns óxidos podem permanecer incompletamente reduzidos ou oxidados, consumindo carbono de forma significativa e complicando o controle do teor de carbono da sinterização.

Forma de carbono no carbeto

O carbono existe na estequiometria do WC, no incremento de carbono da decomposição do aglutinante e na infiltração de carbono dos gases do forno. Os ajustes são feitos com base no conteúdo teórico de carbono e na decomposição do aglutinante. A infiltração de carbono dos gases do forno ocorre devido aos efeitos do produto de grafite, exacerbando em temperaturas mais altas.

Impacto do cobalto nas propriedades do metal duro

A estrutura cristalina do cobalto afeta a resistência da liga. A estrutura ε-Co resulta em menor tenacidade, enquanto a estrutura α-Co aumenta a resistência à fratura. A dissolução do cobalto no WC varia com a temperatura, afetando os planos de deslizamento e os processos de sinterização.

Fase líquida em carbeto

A fase líquida aparece teoricamente a 1340°C, variando de acordo com o teor de carbono. A temperatura de sinterização influencia a quantidade de fase líquida e o crescimento de grãos. Inibidores como VC, TaC e Cr3C2 podem controlar o crescimento excessivo de grãos.

Conclusão

A busca de estruturas eutéticas ternárias é fundamental na sinterização de carboneto de WC-Co, melhorando a durabilidade e a resistência. O gerenciamento eficaz do crescimento de grãos de WC e a dissolução de cobalto sem descarbonetação aprimoram as propriedades do metal duro. "Alta temperatura e baixo carbono" resumem a essência da sinterização.