Hợp kim cứng

Chia sẻ: Nguyễn Nhi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:27

Thêm vào BST

Báo xấu

254
lượt xem 85
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

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...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Hợp kim cứng

I Hîp kim cøng NhiÒu chÊt cøng h¬n thÐp dông cô ®−îc t«I luyÖn ®· biÕt tõ xa x−a , kim c−¬ng , corum, th¹ch anh vµ nhiÒu chÊt kh¸c cã trong tù nhiªn ®−îc sö dông ®Ó mµi dòa kim lo¹i , chóng ®−îc sö dông trong mÉu vËt liÖu mµi láng hoÆc 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 tíi nghµnh 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, trong mét lß ®iÖn gi÷a c¸c ®iÖn cùc cacbon , vµ ®−îc sö dông nh− mét vËt liÖu mµi khi ®−îc dÝnh kÕt víi nhau b»ng vËt liÖu gèm , lµ vËt liÖu ®¸ mµi rÊt quan träng , 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 ®· sö dông lß ®iÖn víi môc ®Ých s¶n xuÊt kim c−¬ng tæng hîp nh−ng kh«ng thµnh c«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 còng cã mét vµi thö nghiÖm trong mét mÉu thÝch hîp ®Ó sö dông nh− mét dông cô 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 thµnh trung gian vµ mét ®iÓm nãng ch¶y thÊp h¬n 2525o C, chÊt nµy khã nãng ch¶y vµ 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 dÔ gÉy 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 ®Ìn tõ Wonfram .B¾t víi bét Wonfram víi cì h¹t kho¶ng vµi micromet . Sö dông con ®−êng s¶n xuÊt tõ bét wonfram dÇn dÇn ®· gi¶I quyÕt vÊn ®Õ lµm thÕ nµo t¹o ra vµ sö dông ®é cøng vµ tÝnh chèng mµi mßn cña wonfram . Vµo n¨m 1920 Schoter lµm viÖc trong phßng thÝ nghiÖm Osran ë §øc ®· nung bét wonfram víi cacbon ®Ó s¶n xuÊt ra c¸cbit WC trong mÉu bé víi cì h¹t kho¶ng vµi micromet. §©y lµ sù pha trén kü l−ìng víi mét l−îng nhá phÇn tr¨m niken , coban trong mét mÉu bét nhá mÞn .Bét ®−îc pha trén vµ ®−îc nÐn tronh hép , ®−îc thiªu kÕt bëi ®èt nãng trong khÝ hidr« ë 1300o C . S¶n phÈm hoµn thµnh bëi qu¸ tr×nh thiªu kÕt vµ bao gåm nh÷ng h¹t cacbit WC g¾n kÕt cïng nhau bëi mét kim lo¹i mÒm h¬n . Coban ®−îc t×m thÊy lµ mét kim loai cã hiÖu qu¶ nhÊt cho viÖc liªn kÕt . Hçn hîp nh÷ng c¸cbit g¾n kÕt nµy lµ sù kÕt hîp duy nhÊt cña nh÷ng thuéc tÝnh , dÉn ®Õn sù ph¸t triÓn cña dông c¾t kim lo¹i chñ yÕu thø hai ®−îc sö dông trong ngµy nay
II 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 VI trong b¶ng hÖ thèng tuÇn hoµn . V× vËy cacbit lµ vËt liÖu dông cô rÊt quan träng 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 sè c¸cbit . TÊt c¶ c¸c gi¸ trÞ nµy lµ rÊt cao khi so s¸nh víi thÐp giã . C¸c bÝt WC vµ kim lo¹i cøng mµu b¹c cã cÊu tróc lôc gi¸c , trong khi c¸c lo¹i kh¸c cã cÊu 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 vµ kh«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 ®Æc tÝnh kim lo¹i bÒn , cã tÝnh dÉn ®iÖn dÉn nhiÖt tèt . MÆc dï ë nhiÖt ®é th−êng cã kh¶ n¨ng biÕn d¹ng kÐm, kÝnh hiÓn vi ®iÖn tö cho thÊy r»ng chóng bÞ biÕn d¹ng dÎo bëi cïng mét c¬ chÕ nh− kim lo¹i bëi sù tr−ît t−¬ng ®èi . Chóng ®«I khi bao gåm c¶ ph¹m trï ®å gèm , HKC ®−îc vÝ nh− gèm kim lo¹i nh−ng d¹ng nµy cã vÎ kh«ng thichhs hîp , tõ ®ã cacbit cã nhiÒu ®Æc tÝnh th©n thuéc víi kim lo¹i h¬n ®å gèm H×nh 7.1 cho biÕt ®é cøng cña 4 cacbit quan träng ®−îc ®o ë kho¶ng nhiÖt ®é tõ 15o C ®Õn h¬n 1000o C. TÊt c¶ ®Òu cøng h¬n thÐp , vµ cho sù so s¸nh víi kim c−¬ng ë nhiÖt ®é phßng trªn cïng mét 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 cao
vµ sù æn ®Þnh cña tÝnh chÊt khi chinh phôc mét ph¹m réng cña sù nghiªn cøu vÒ 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 cÊu tróc 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 mét hîp kim , nh÷ng h¹t x¸m lµ WC vµ vïng tr¾ng lµ kim lo¹i coban . Trong thÐp giã 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 viÖc cña nh÷ng hîp kim nµy trong dông cô c¾t ,h−ng trong HKC chóng lµ nh÷ng phÇn tö quyÕt ®Þnh . Qu¸ tr×nh s¶n xuÊt bét kim loai chÕ tao hîp kim cøng cã thÓ ®iÒu khiÓn ®óng ®¾n c¶ sù hîp thµnh cña hîp kim vµ kÝch th−íc h¹t cacbit. III Hîp kim WC-Co < tungsten carbide- cobalt alloys> Trong nhãm nµy , tÝnh kü thuËt lµ quan träng nhÊt vµ ®−îc xem xÐt ®Çu tiªn . Cã nh÷ng gi¸ trÞ th−¬ng m¹i víi l−îng coban trong kho¶ng 4-30% träng l−îng . L−îng coban trong kho¶ng 4-12% ®−îc sö dông th«ng th−êng trong c¾t kim lo¹i vµ víi nh÷ng h¹t cacbit thay ®æi trong kÝch cì tõ 0,5 μm - 10 μm . TÝnh n¨ng c¾t cña nh÷ng dông cô c¾t HKC lµ rÊt phô thuéc trªn sù hîp thµnh vµ cì h¹t còng nh− chÊt l−îng chung cña s¶n phÈm CÊu tróc cña hîp kim WC-Co gåm hai pha : cacbit WC vµ kim lo¹i coban. L−îng coban ph¶I ®−îc kiÓm so¸t trong giíi h¹n hÑp , sù cã mÆt cña cacbon tù do < l−îng cacbon qu¸ cao> hoÆc ‘pha giíi h¹n’, dÉn ®Õn kÕt qu¶ trong sù gi¶m ®é bÒn vµ tÝnh n¨ng c¾t cña mét dông cô c¾t . Cêu tróc hîp lÝ cÇn ph¶I cã lµ rÊt Ýt lç hæng vµ phi kim loai. B¶ng 7.2 cho biÕt nh÷ng ph¹m vi , thuéc tÝnh cña hîp kim WC-Co trong mèi quan hÖ sù hîp thannhf cña chóng vµ cì h¹t . H×nh 7.3 chØ ra b»ng ®å thÞ ¶nh h−ëng cña l−îng coban trªn mét vµi thuéc tÝnh .Cïng víi ®é cøng vµ ®é bÒn nÐn cao nhÊt víi hîp kim cã l−îng coban thÊp vµ gi¶m liªn tôc khi t¨ng l−îng coban . §èi víi bÊt kú thµnh phÇn cÊu t¹o ,
®é cøng cao h¬n lµ sù nhá mÞn h¬n cña cì h¹t , vµ trªn toµn bé ph¹m vi cña thµnh phÇn cÊu t¹o sö dông cho dông cô c¾t , HKC ®Òu cøng h¬n nh÷ng thÐp cøng nhÊt . §èi víi thÐp giã ®é bÒn øng suÊt itd khi ®−îc ®o vµ ®é bÒn ph¸ huû ë nh÷ng chè uèn ®−îc kiÓm tra hoÆc ®é bÒn c¾t th× th−êng ®−îc sö dông nh− mét phÐp ®o kh¶ n¨ng chèng l¹i sù g·y vì trong khi lµm viÖc . H×nh 7.3 cho thÊy r»ng ®é bÒn c¾t thay ®æi ng−îc l¹i víi ®é cøng vµ cao nhÊt ®èi víi hîp kim coban víi cì h¹t th« Trong nh÷ng chè chÞu øng suÊt cao hoÆc nh÷ng chç uèn . g·y vì xuËt hiÖn kh«ng kÌm theo biÕn d¹ng dÎo . Bëi vËy HKC ®−îc m« t¶ nh− mét vËt liÖu dßn trong cïng mét ph¹m trï nh− ®å gèm . §iÒu nµy ®−îc gi¶I thÝch lµ d−íi nh÷ng ®iÒu kiÖn n¬I mµ øng suÊt phÇn lín lµ øng suÊt nÐn , HKC Ýt cã kh¶ n¨ng biÕn d¹ng dÎo H×nh 7.4 cho thÊy nh÷ng ®−êng cong øng suÊt nÐn cña hai hîp kim cøng so s¸nh víi thÐp giã . HKC cã m«®un Young vao h¬n vµ øng suÊt ®µn håi cao h¬n thÐp giã . Trªn ®−êng øng suÊt ®µi håi , ®−êng cong h×nh thµnh d©n dÇn ra khái d−êng tuyÕn tÝnh th¼ng , vµ biÕn d¹ng dÎo xuÊt hiÖn cïng víi kÐo c¨ng liªn kÕt , n©ng cao øng suÊt ®µn håi . L−îng biÕn d¹ng dÎo xuÊt hiÖn víi cïng víi sù kÐo c¨ng ®é cøng , n©ng cao øng suÊt ®µn håi . L−îng biÕn d¹ng dÎo tr−íc khi g·y vì t¨ng lªn víi l−îng coban . Kh¶ n¨ng sinh ra biÕn d¹ng dÎo tr−íc khi ph¸ háng còng cã thÓ xuÊt hiÖn b»ng c¸ch t¹o ra vÕt lâm trong mét bÒ mÆt nh½n bãng . VÕt lâm trong bÕ mÆt HKC t¹o ra víi mét cacbit cÇu vµ ®−îc chØ ra trong h×nh 7.5 §é sau cña vÕt lâm cã thÓ ®o ®−îc tr−íc khi vÕt nøt tÕ vi xuÊt hiÖn , vµ l−îng coban cao h¬n th× vÕt nøt tÕ vi s©u h¬n tr−íc khi r¹n nøt . §ã lµ sù
kÕt hîp cña nh÷ng thuéc tÝnh : ®é cøng vµ ®é bÒn c¬ häc . Cïng víi kh¶ n¨ng biÕn d¹ng dÎo tr−íc khi ph¸ háng d−íi øng suÊt nÐn , ®· lµm cho HKC trªn nÒn WC thÝch nghi tèt cho viÖc sö dông vËt liÖu dông cô trong kü thuËt c«ng nghiÖp. Kh«ng cã mét sù c«ng nhËn nãi chung cho sù kiÓm tra ®é bÒn cña HKC vµ nh÷ng thuËt ng÷ dÎo vµ dßn phai ®−îc sö dông mét c¸ch ®Þnh tÝnh . §©y lµ ®iÒu ®¸ng tiÕc bëi v× chÝnh trªn c¬ së cña ®é bÒn mµ viÖc chän vËt liªu gia c«ng ®−îc tèi −u Qu¸ tr×nh kiÓm tra sù ph¸ háng vµ ®é bÒn cña HKC ®−îc thùc hiÖn tõ phßng thÝ nghiÖm vµ cã nh÷ng gi¸ trÞ K hîp lý . B¶ng 7.2 chØ ra r»ng gi¸ trÞ cña K ®èi víi hîp kim Wc-Co t¨ng lªn víi l−äng coban t¨ng , thay ®æi tõ 10MNm cho mét hîp kim 6% Co tíi 18MNm cho hîp kim cã 15% Co . Xem xÐt c¸c kÕt qu¶ thö nhiÖm kh¸c nhau cho thÊy mét sù sai kh¸c t−¬ng ®èi nhá , trong khi thùc tÕ lai cã sù sai kh¸c t−¬ng ®èi lín gi÷a hiÖu suÊt lµm viÖc cña hîp kim 15%Co víi hîp kim 6% Co trong nh÷ng øng dông víi ®iÒu kiÖn kh¾c nghiÖt . Sù sai kh¸c nµy cã thÓ x¶y ra v× Qu¸ trÝnh kiÓm tra ®o n¨ng l−îng phô thuéc vµo sù truyÒn lan vÕt nøt d−íi øng suÊt kÐo , trong khi nhiÒu øng dông thùc tÕ , sù thùc hiÖn phô thuéc vµo n¨ng l−îng ®Ó b¾t ®Çu mét vÕt r¹n nøt d−íi øng suÊt nÐn cô bé . Mét thö nghiÖm ®iÒu khiÓn võa ý ph¶I cã nhiÒu sù suy xÐt ®óng ®¾n trªn nh÷ng øng dông thùc tÕ . NhiÒu nghiªn cøu ph¶I ®Þnh h−íng vÒ phÝa nhËn thøc ®−îc ®é bÒn cña HKC ®−îc quan s¸t trong thùc tÕ vµ vÒ phÝa ph¸t triÓn phÐp ®o thÝch hîp cho sù kiÓm tra . VËt liÖu dông cô c¾t tèt nhÊt th−êng xuyªn ®−îc sö dông cho nh÷ng øng dông thùc tÕ lµ ph¶I cã ®é cøng cao nhÊt mµ vÉn cã ®é dÎo dai thÝch hîp ®Ó chèng l¹i sù g·y vì . Trong nh÷ng gi¶p ph¸p thùc tÕ vÊn ®Ò nµy ®· ®¹t ®−îc bëi sù chän läc qua qu¸ tr×nh s¶n xuÊt c«ng nghiÖp . §èi víi thÐp giã , mét møc c«ng dông chung BM2 ®· trë thµnh nÒn thiÕt lËp chung cho m¸y c«ng cô nãi chung , v× vËy ®èi víi hîp kim WC-Co , mét møc 6% Co vµ mét cì h¹t gÇn 2 micromet . H×nh 7.6 ®· trë thµnh sù thõa nhËn nh− mét cÊp ®é cho phÇn lín c¸c óng dông ®èi víi mét ph¹m vi nh÷ng hîp kim lµ thÝch hîp , vµ nh÷ng lo¹i nµy d−îc chÕ t¹o víi sè l−îng lín h¬n nh÷ng lo¹i kh¸c . NÕu lo¹i nµy tá ra dÔ x¶y ra g·y vì trong nh−nng øng dông thùc tÕ th× sö dông mét l−¬ng cao trong thµnh phÇn ®−îc chøng minh lµ cã hiÖu qu¶ . Trong khi nÕu cÇn t¨ng kh¶ n¨ng chèng
mµi mßn lµ cÇn thiÕt th× sö dông mét cì h¹t nhá mÞn h¬n vµ gi¶m l−îng coban nh− ®· nãi ë trªn Sù thö nghiÖm bëi thùc tiÔn c«ng nghiÖp lµ mét c¸ch thøc l©u dµi vµ tèn kÐm ®Ó thiÕt lËp sù kh¸c nhau trong ®é bÒn . ThËt khã cho ng−êi sö dông cã thÓ ®¸nh gi¸ ®óng chÊt l−¬ng cña c¸c lo¹i HKC mµ nhµ s¶n xuÊt ®−a ra . bëi v× thuyÕt chuÈn Anh kh«ng cã t¸c dông víi HKC . Ng−êi sö dông ph¶i tin cËy sù ph©n lo¹i theeo tiªu chuÈn ISO. Trong ®ã hiÖu suÊt cña dông cô c¾t gät liªn quan ®Õn ®é cøng vµ tÝnh dÎo dai cña vËt liÖu dông cô WC-Co . Sù kh¸c nhau ®−îc s¾p xÕp trong mét sè hiÖu tõ K01 ®Õn K40 . §ã lµ tr¸ch nhiÖm mµ mçi nhµ s¶n xuÊt sÏ quyÕt ®Þng trong ph¹m trï nµo ®ã mµ mçi cÊp ®é Êy sÏ ®−îc ®Æt ra . C¶ ®é cøng vµ ®é bÒn nÐn cña HKC ®Òu gi¶m khi nhiÖt ®é t¨ng lªn < h×nh 7.7> So s¸nh ®é bÒn nÐn t¹i nh÷ng nhiÖt ®é cao víi thÐp giã cho thÊy r»ng hîp kim WC-Co (6%Co) chèng l¹i øng suÊt 750MPa ë 1000oC , trong khi ®ã nhiÖt ®é t−¬ng øng víi thÐp giã lµ 750oC . Víi HKC nhiÖt ®é t¹i øng suÊt nµy cã thÓ mÊt ®i sù chèng l¹i nÕu l−îng coban t¨ng hoÆc cì h¹t cacbit t¨ng Sù më réng hÖ sè dÉn nhiÖt lµ chËm vÒ nöa phÇn thÐp. TÝnh dÉn nhiÖt lµ tuwong ®èi cao : mét hîp kim 6%Co-94%WC cã tÝnh dÉn nhiÖt 80 W/moC so s¸nh víi 31 W/moC ®èi víi thÐp giã . Sù chèng «xiho¸ t¹i nhiÖt ®é cao lµ rÊt h¹n chÕ . Sù oxi ho¸ trong kh«ng khÝ trë nªn nhanh h¬n ë 600oc vµ ë 900oC th× rÊt nhanh . Thùc tÕ lµ ®iÒu nµy hiÕm khi lµ vÊn ®Ò nghiªm träng víi dông cô c¾t v× bÒ mÆt ë nhiÑt ®é cao th«ng th−êng ®−îc b¶o vÖ tõ sù oxi hoa
IV §Æc tÝnh cña dông cô HKC WC-Co< performance of tungsten carbide- cobalt tools> Dông cô HKC ®−îc giíi thiÖu trong c¸c cö hµng c¬ khÝ tõ ®Çu n¨m 1930 vµ më ra cuéc c¸c m¹ng trong hiÖu qu¶ lín cña m¸y c«ng cô víi tèc ®é c¾t cao . Trong thêi kú nh−nng n¨m ®Çu , sù thÝch nhgi cÇn thiÕt ®· lµm cho th«ng sè h×nh häc cña dông cô c¾t , thiÕt kÕ m¸y c«ng cô , ph−¬ng ph¸p gia c«ng vµ tr×nh ®é c«ng nh©n ®−îc n©ng cao , cho phÐp c¾t ®−îc nhiÒu kim lo¹i vµ hîp kim ë nhiÒu tèc ®é c¾t kh¸c nhau víi tuæi thä dông cô hîp lÝ . H×nh d¹ng cña l−ìi c¾t dÇn dÇn thay ®æi víi sù kh«ng ngõng sö dông cho ®Õn khi dông cô kh«ng connf c¾t cã hiªu qu¶ . Nh÷ng c¬ chÕ vµ c¸c qu¸ tr×nh lµm thay ®æi h×nh d¹ng cña l−ìi c¾t HKC WC-Co khi c¾t gang , thÐp vµ hîp kim cã ®iÓm nãng ch¶y cao vÉn cßn tiÕp tôc nghiªn cøu cho ®Õn ngay nay, tr−íc hÕt ë tèc ®é c¾t kim lo¹i §èi víi dông cô thÐp giã , kh¶ n¨ng cña vËt liÖu ®−îc t×m hiÓu qua sù mßn mÆt tr−íc vµ mÆt sau cña dông cô khi c¾t gang thÐp ë tèc ®é trung b×nh vµ cao . Khu vùc nãng ch¶y hoÆc dÝnh b¸m ®−îc h×nh thµnh trªn bÒ mÆt tiÕp xóc 1 BiÕn d¹ng dÎo d−íi øng suÊt nÐn < Plasyic deformation under compressive stress> Tèc ®é t¸c bãc kim lo¹i : vÊn tèc c¾t , l−îng ch¹y dao ®−îc t¨ng lªn trh−êng n»m trong giíi h¹n biÕn d¹ng dÎo cña dông cô c¾t d−íi t¸c ®éng cña øng suÊt nÐn trªn mÆt tr−íc , Dông cô HKC chØ cã kh¶ n¨ng chèng l¹i biÕn d¹ng dÎo cã h¹n , ë nhiÖt ®é cao , nh−ng vªt r¹n nøt h×nh thµnh dÉn tíi g·y ®ét ngét . H×ng 7.8 cho thÊy mét vÕt r¹n nh− vËy trªn mÆt tr−íc cña dông cô . BÒ mÆt nµy chÞu øng suÊt nÕ . Sù ph¸ huû do biÕn d¹ng cã thÓ t¨ng lªn do l−îng ch¹y dao lín vµ khi vËt liÖu gia c«ng cã ®é cøng cao . Nh−ng loai HKC cã
l−îng coban thÊp th−êng ®−îc sö dông c¾t téc ®é cao h¬n , l−îng ch¹y dao t¨ng lªn do kh¶ n¨ng chèng l¹i biÕn d¹ng dÎo Sù biÕn d¹ng dÎo cã thÓ ph¸t hiÖn ra ë giai ®o¹n rÊt sím ë phßng thÝ nghiÖm dông cô c¾t sö dông ph−¬ng ph¸p dao thoa quang häc . H×nh 7.9 cho thÊy sù biÕn d¹ng dÎo cùc ®¹i ®−îc nh×n thÊy ë mòi dao vµ ®©y lµ ®Æc ®iÓm chung cña dông cô c¾t khi c¾t thÐp vµ kim lo¹i . Mét dông cô c¾t víi b¸n kÝnh mòi dao s¾c hay b¸n kÝnh mòi dao nhá th× th−êng b¾t ®Çu biÕn d¹ng ë mòi dao vµ ph¸ háng . Víi lÝ do nµy th× ë nh÷ng tèc ®é c¾t thÊp h¬n khi sö dông b¸n kinh mòi dao lín h¬n . Kh¶ n¨ng cña dông cô c¾t howppj kim WC-Co chèng l¹i biÕn d¹ng ë nghiÖt ®é cao lµ tÝnh chÊt quan träng nhÊt cho phÐp tèc ®é c¾t gät kim lo¹i cao h¬n thÐp giã 2 Diffusion Wear Khi c¾t thÐp ë tèc ®é cao vµ l−îng ch¹y dao lín , mét vÕt lâm h×nh thµnh trªn mÆt tr−íc cña dông cô HKC WC-Co , víi mét mÆt ph¨ng ch−a mßn ë l−ìi c¾t PhÐp ®o nhiÖt ®é trong dông cô HKC cho thÊy , cïng mÉu chung ®ã nh÷ng ®−êng viÒn nhiÖt ®é gièng víi dônh cô thÐp giã .§iÒu nµy cã thÓ dù ®o¸n ®−îc tõ nguån nhiÖt ë cïng ®Æc tÝnh , mét vïng ch¶y lo·ng máng trong kim lo¹i tiÕp xóc víi mÆt tr−íc cña dungj cô .VÕt lâm ë trªn cïng vÞ trÝ nh− trªn dông cô thÐp giã .§é
s©u cña vÕt lâm cã liªn quan ®Õn vïng nhiÖt ®é cao vµ mÆt ph¼ng kh«ng mßn ë n¬I cã nhiÖt ®é thÊp gÇn l−ìi c¾t .Tuy nhiªn khu vùc vÕt lâm trong dông cô HKC-WC-Co kh«ng cho thÊy b»ng chøng cña sù biÕn d¹ng dÎo do sù tr−ît trong vËt liÖu dông cô , ®iÒu nµy còng ®−îc quan s¸t ë dông cô thÐp giã .NH÷ng h¹t cacbit mßm mét c¸ch dÇn dÇn víi mét l−îng rÊt nhá hoÆc kh«ng ®ñ b¾ng chøng mµ bÊt kú nh÷ng h¹t ®ñ lín nµo ®ùoc nh×n thÊy d−íi kÝnh hiÓn vi bÞ g·y ra khái bÒ mÆt dông cô cÆt Cã b»ng chøng chøng minh qu¸ tr×nh mãn trong vÕt lâm cña dông cô hîp kim WC-Co lµ mét trong nh÷ng nguyªn tö kim lo¹i vµ cacbon khuyÕch t¸n vµo vËt liÖu gia c«ng , dÝnh vµo bÒ mÆt vµ bÞ cuèn ®I theo phoi.Mét vÝ dô ®iÓn h×nh cho qu¸ tr×nh nµy ®−îc quan s¸t khi nghiªn cøu khu vùc xuyªn qua lâi thanh WC-Co ®−îc g¾n vµo nh÷ng tÊm thÐp.Nh÷ng ®iÒu ®ã cho thÊy r»ng mét líp trong WC-Co ®−îc hoµ tan trong thÐp tan ch¶y ë bÒ mÆt tiÕp xóc. H×nh 7.13 cho thÊy mét khu vùc thÐp ë trªn vµ HKC mµu tr¾ng ë d−íi ®¸y. §iÓm tan ch¶y cña mét eutectic gi÷a WC vµ coban hoÆc víi s¾t ë kho¶ng 1300 C vµ nhiÖt ®é nµy ®· ®¹t ®Õn t¹i nh÷ng líp máng t¹i mÆt tiÕp xóc Trong tr−êng hîp nµy , téc ®é c¾t lín h¬n 1000m/s vµ rÊt nhiÒu n¨ng l−îng ®· chuyÓn thµnh nhiÖt trong mét thêi gian ng¾n .Trong mét cuèn s¸ch xuÊt b¶n n¨m 1952 t¸c gi¶ ®· ®−a ra gi¶ thuyÕt r»ng vÕt lâm cña dông cô WC-Co khi c¾t thÐp còng lµ kÕt qu¶ cña sù nãng ch¶y t¹i bÒ mÆt tiÕp xóc ë nhiÖt ®é 1300C B»ng chøng cña nhiÖt ®é suy ra tõ nh÷ng sù quan s¸t ®é mßn cña thÐp giã vvµ HKC< h×nh 7.11> ®· ®Ò ra nhiÖt ®é tíi h¹n cña bÒ mÆt tiÕp xóc ®èi víi nh÷ng ®iÒu kiÖn n¬I nh÷ng ®iÒu kiÖn n¬I vÕt lâm cña dông cô HKC xuÊt hiÖn, ë ph¹m vi 850C- 1500C hoÆcc 1200C .Trong khi nhiÖt ®é nµy lµ qu¸ thÊp cho sù nãng ch¶y , nh−ng chóng ®ñ ®Ó cho phÐp sù khuyÕch t¸n ®¸ng
kÓ x¶y ra trong tr¹ng th¸I ®Æc, vµ nh÷ng ®Æc tr−ng cña nh÷ng bÒ mÆt ®−îc quan s¸ lµ phï hîp víi qu¸ tr×nh mßn dùa vµo sù khuyÕch t¸n pha ®Æc Nhòng dông cô HKC mßn cã thÓ ®−îc xö lÝ trong HCl hoÆc dung dÞch axit kh¸c ®Ó lo¹i bá sù dÝnh b¸m cña thÐp hoÆc kim lo¹i vi vËy diÖn tÝch mßn cña bÒ mÆt dông cô cã thÓ nghiªn cøu chi tiªt h¬n Trong khi nh÷ng axit hoµ tan coban liªn kÕt tíi mét ph¹m vi nµo ®ã, chóng kh«ng t¸c ®éng ®Õn nh÷ng c¸cbit , va mßn trªn dông cô HKC cã thÓ ®−îc kh¶o s¸t bëi mét ph−¬ng ph¸p kh¸c víi ph−¬ng ph¸p dïng cho thÐp giã. H×nh 7.14, 7.15 cho thÊy vÕt mßn cña dông cô HKC WC-Co sau khi c¾t thÐp.C¸c h¹t cacbit mßn mét c¸ch dÇn dÇn nh−ng ®«I khi cã mét vÕt kh¾c xuÊt hiÖn nh− trong h¹t lín trong h×nh 7.15 , trong nh÷ng b−íc kh¾c trªn bÒ mÆt th× song song víi mét ph−¬ng tinh thÓ chÝnh . Sù mßn ®Ønh th−êng nh×n thÊy trªn bÒ mÆt b¾t nguån tõ nh÷ng h¹t cacbit WC lín vµ ch¹y theo ph−¬ng ch¶y cña phoi nh− h×nh 7.14. Sù mßn dÇn bÒ mÆt lµ ®Æc tr−ng cña nh÷ng vïng n¬I vËt liÖu gia c«ng ch¶y dÎo nhannh t¬I bÒ mÆt .Trong khi vÕt kh¾c xuÊt hiÖn ®−îc nh×n thÊy ë n¬i cã nhiÖt ®é ®ñ lín th× sù ch¶y lo·ng lµ chËm h¬n hoÆc mét líp ø ®äng ë bÒ mÆt tiÕp xóc Nh÷ng hè mßn cho thÊy nh÷ng ®Æc tÝnh xuÊt hiÖn chØ ë tèc ®é c¾t kim lo¹i t−¬ng ®èi cao , cïng víi nh÷ng ®Æc tÝnh kh¸c cña mßn trªn dông cô HKC cã thÓ tæng kÕt mét c¸ch dÔ dµng ë biÓu ®å gia c«ng c¬ khÝ trong h×nh 7.16 . Nh÷ng to¹ ®é trªn biÓu ®å lµ tèc ®é c¾t ®−îc biÓu diÔn trªn biÓu ®å logarit vµ nh÷ng ®−êng chÐo t« ®Ëm lµ nh÷ng ®−êng tèc ®é c¾t gät kim loai b»ng nhau. Trªn mçi biÓu ®å thÓ hiÖn sù thay ®æi cña nh÷ng ®Æc tÝnh chÝnh cho sù kÕt hîp gi÷a dông cô c¾t vµ vËt liÖu gia c«ng , sö dông mét tiªu chuÈn h×nh häc cña dông cô c¾t .Hai ®−êng th¾ng trong h×nh 7.16, cho thÊy nh÷ng ®iÒu kiÖn mµ nh÷ng hè mßn ®−îc ph¸t hiÖn ra ®Çu tiªn , vµ d−íi nh÷ng ®iÒu kiÖn khèc liÖt g©y ra ph¸ háng dông cô c¾t trong mét thêi gian ng¾n , H×nh 7.16 biÓu diÔn cho mét HKC WC-6%Co khi c¾t thÐp trung b×nh. Sù xuÊt hiÖn cña hè mßn bëi khuyÕch t¸n lµ mét hµm cña vËn tèc c¾t vµ l−îng ch¹y dao vµ mét mèi quan hÖ xÊp xØ tuyÕn tÝnh ®−îc t×m thÊy trªn mét ph¹m vi réng cña nh÷ng ®iÒu kiªn c¾t . ThÝ dô tèc ®é c¾t tíi h¹n g©y ra bëi hè mßn nhanh lµ 90m/phót, ë mét tèc ®é ch¹y dao lµ 0.25mm/vßng, khi ®ã tèc ®é c¾t tíi h¹n gi¶m 35 m/phót vµ mét
l−îng ch¹y dao lµ 0.75mm/vßng.Nh÷ng biÓu ®å vµ nh÷ng h×nh vÏ biÓu diÔn tèc ®é c¾t cùc ®¹i minh ho¹ cho sù quan träng cña hè mßn khuyÕch t¸n trong giíi h¹n tèc ®é t¸ch bãc kim lo¹i khi sö dông HKC ®Ó c¾t thÐp . Tèc ®é cùc ®¹i khi c¾t kim lo¹i kh«ng cao h¬n nhiÒu so víi ThÐp giã vµ ®ã chÝnh lµ li do hîp kim WC-Co th−êng kh«ng sö dông ®Ó c¾t thÐp cacbon vµ thÐp hîp kim thÊp Chóng ®−îc khuyÕn c¸o chñ yÕu dïng ®Ó c¾t gang vµ nh÷ng kim lo¹i kh«ng chøa s¾t . MÆc dï vËy chóng cã thÓ ®−îc sö dông víi lîi thÕ tuæi thä dµi khi c¾t thÐp ë tèc ®é thÊp Tõ khi c¬ chÕ nµy lµ quan träng víi dông cô c¾t HKC th× nã ®−îc xemxÐt mét c¸ch chi tiÕt h¬n . Nã ®−îc giíi thiÖu ë ®©y nh− sù mßn khuyÕch t¸n bëi v× sù quan s¸t nh÷ng ®Æc ®iÓm mßn bÒ mÆt dông cô vµ bÒ mÆt tiÕp xóc th× thÊy phï hîp víi gi¶ thuyÕt mßn khuyÕch t¸n .Nã lµ gi¶ thuyÕt bëi v× nã cã rÊt Ýt nh÷ng b»ng chøng trùc tiÕp r»ng sù mÊt ®I cña vËt liÖu tõ bÒ mÆt dông cô c¾t tíi h×nh d¹ng cña hè mßn t¹o ra bëi sù di chuyÓn cña nh÷ng nguyªn tö riªng lÎ vµo trong vËt liÖu gia c«ng ch¶y dÎo trªn bÒ mÆt .Cã mét vµi ®iÖn tñe – b»ng chøng ph©n tÝch sù tËp trung nguyªn tö WC vµ Coban ®−îc t¨ng lªn trong vïng ch¶y lo·ng bªn trong mét hoÆc hai micr«met cña mÆt tiÕp xóc, nh−ng nh÷ng b»ng chøng nµy qu¸ Ýt ®Ó hç trî cho lý thuyÕt mßn khuyÕch t¸n .Nh÷ng b»ng chøng thuyÕt phôc vÒ vÊn ®Ò nµy kh«ng ch¾c sÏ ®−îc t×m thÊy bëi v× sù tËp trung cña nh÷ng phÇn tö kim lo¹i tõ dông cô trong vïng ch¶y lo·ng lµ 2 micromet trªn mÆt ph¼ng tiÕp xóc lµ rÊt thÊp bëi v× chóng nhanh chãng bÞ cuèn ®i n¬i kh¸c Víi nh÷ng dông cô thÕp giã , sù quan s¸t cÊu tróc thay ®æi trong nh÷ng líp cã bÒ dµy kho¶ng vai micromet ë mÆt ph¼ng tiÕp xóc lµ b»ng chøng x¸c ®Þnh cho sù mßn kÐo theo sù khuyÕch t¸n trªn quy m« nguyªn tö . V¬I dông cô hîp kim cøng th× kh«ng cã b»ng chøng trùc tiÕp cña cÊu tróc thay ®æi . Dïng kÝnh hiÓn vi ®iÖn tö chôp bÒ mÆt tiÕp xóc gi÷a HKC WC-Co vµ thÐp dÝnh trªn mÆt ph¼ng tiÕp xóc ®· cho thÊy nh÷ng h¹t WC trong coban víi ferit ë sù phãng ®¹i sao cho ph¸t hiÖn ra ®−îc líp dµy h¬n 5 micromet Cã gi¶ thuyÕt r»ng ®ã lµ tèc ®é hoµ tan, tèc ®é dêi ®I cña nh÷ng nguyªn tö trªn bÒ mÆt dông cô nhanh h¬n chóng khuyÕch t¸n vµo vËt liÖu gia c«ng , tõ ®ã x¸c ®Þnh ®−îc téc ®é mßn vµ ®−îc gäi tªn lµ c¬ chÕ mßn hoµ tan . Giíi h¹n nµy dùa trªn sù ®¬n gi¶n ho¸ mét qu¸ tr×nh .Nã cho r»ng tèc ®é mßn th× ®éc lËp chØ trªn sù hîp thµnh cña dông cô vµ vËt liÖu gia c«ng vµ nã cã thÓ tÝnh to¸n xem xÐt sù liªn kÕt ho¸ häc cña cacbit trong vËt liÖu dông cô . B»ng chøng trªn ®· chøng tá r¾ng n¨ng l−îng liªn kÕt lµ mét nh©n tè chÝnh , nh÷ng nguyªn tö dêi ®I trªn bÒ mÆt dông cô ph¶I di chuyÓn mét kho¶ng c¸ch 1 micromet hoÆc lín h¬n tr−íc khi chóng bÞ cuèn ®I bëi v× tÝnh thÊt th−êng trªn bÒ mÆt dông cô c¾t vµ vËt liÖu gia c«ng trªn mÆt ph¼ng tiÕp xóc .Sù di
chuyÓn nh− vËy ®−îc kiÓm so¸t bëi sù khuyÕch t¸n ngang qua hµng ngh×n nghuyªn tö .Mßn khuyÕch t¸n cã vÎ lµ ®iÒu kiÖn thÝch hîp h¬n Trong khi gi¶ thuyÕt mßn khuyÕch t¸n ®−îc kh¼ng ®Þnh víi sù tin cËy cao. Nã ®−îc xem lµ quan träng kh«ng chØ qua sù ®¬n gi¶n ho¸ mét qu¸ tr×nh phøc t¹p .Tèc ®é khuyÕch t¸n x¸c ®Þnh tõ nh÷ng cÆp khuyÕch t¸n tÜnh häc kh«ng thÓ sö dông ®Ó dù ®o¸n tèc ®é mßn cña dông cô c¾t bëi v× nhòng ®iÒu kiÖn ë bÒ mÆt lµm viÖc cña dông cô c¾t rÊt kh¸c nh÷ng ®iÒu kiÖn tÜnh häc trong thÝ nghiÖm .Sù ch¶y dÎo cña vËt liÖu gia c«ng ®· mang ®I nhòng nguyªn tö cña dông cô c¾t trong sù hoµ tan vµ rÊt h¹n chÕ h×nh thµnh mét ®−êng dèc tËp trung §iÒu quan träng h¬n lµ vËt kiÖu gia c«ng rong vïng ch¶y lo·ng cã mét sô tËp trung cao cña nh÷ng bÊt æn vµ tr¶I qua sù kh«I phôc ®éng. Tèc ®é cña khuyÕch t¸n vµ hoµ tan ph¶I t¨ng thªm nhiÒu trong nh÷ng cÊu tróc mµ Loladze ®· chØ ra , nh−ng kh«ng cã d÷ liÖu thÝ nghiÖm nµo tån t¹i ë nh÷ng ®iÒu kiÖn ®ã . Còng cã b»ng chøng cña mét sù tËp trung nhiÒu bÊt æn trong nh÷ng h¹t cacbit t¹i mÆt ph¼ng tiÕp xóc h¬n ë trong th©n dông cô. Nhòng ®iÒu ®ã cã thÓ lµm t¨ng sù mÊt m¸t cña nh÷ng nguyªn tö kim loai vµ cacbon tõ mÆt chÞu øng suÊt c¾t cao .Qu¸ tr×nh gia c«ng c¬ khÝ ®· lo¹i bá nh÷ng m¶nh nhá riªng biÖt cña vËt liÖu dông cô, víi nh÷ng h¹t qu¸ nhá cì 5 nanomet ,còng cã thÓ xuÊt hiÖn qu¸ tr×nh mßn phøc t¹p , ®−îc gäi lµ “mßn khuyÕch t¸n’ Lu«n cã sù hoµ tan cho sù khuyÕch t¸n ë kh¾p mäi n¬i .§iÒu nµy ®−îc cho thÊy ë : 0.7%WC cã thÓ hoµ tan trong s¾t ë 1250C.Tèc ®é khuyÕch tand phô thuéc vµo c¸I mµ ®«I khi ®−îc gäi lµ ‘ tÝnh t−¬ng thÝch’ cña vËt liÖu .Sù hk¸c nhau lín trong mßn khuyÕch t¸n lµ tèc ®é xuÊt hiÖn víi dông cô cÆt kh¸c nhau vµ vËt liÖu gia c«ng kh¸c nhau Tèc ®é mßn phô thuéc nhiÒu h¬n vµo ®Æc tÝnh ho¸ häc h¬n lµ ®é bÒn c¬ khÝ hay dé cøng v÷ng cña dông cô , ®iÒu kiÖn ®Æt ra lµ dông cô c¾t ph¶I ®ñ bÒn ®Ó chèng l¹i c¸c øng suÊt t¸c ®éng lªn .§ã lµ lÝ do cho r»ng ®é cøng cao h¬n cña dông cô HKC víi kÝch th−íc h¹t nhá mÞn kh«ng lµm t¨ng kh¶ n¨ng chèng sù mßn khuyÕch t¸n .Thùc tÕ lµ nh÷ng h¹t hîp kim th« chèng cù kh¸ h¬n nh÷ng h¹t nhá mÞn trong cïng mét sù hîp thµnh, nh−ng sù kh¸c biÖt ®ã lµ nhá Tèc ®é mßn khuyÕch t¸n phô thuéc vµo tèc ®é cña nh÷ng nguyªn tö tõ dông cô c¾t hoµ tan
vµ khuyÕch t¸n trong vËt liÖu gia c«ng vµ ®Æt ra c©u hái : nh÷ng nguyªn tö nµo trong vËt liÖu lµ quan träng nhÊt? Trong tr−êng hîp thÐp giã nh÷ng nguyªn tö tõ nh÷ng khèi khuyÕch t¸n trong qu¸ tr×nh gia c«ng cho ®Õn khi cac h¹t cacbit bÞ c« lËp . Thùc tÕ cßn l¹i lµ sù xãi mßn ch©n vµ mang c¸c h¹t cacbit ®ã ®i.Víi dông cô HKC, phÇn lín sù khuyÕch t¸n x¶y ra nhanh lµ bëi nguyªn tö coban trong HCK vµ nguyªn tö s¾t trong vËt liÖu gia c«ng .Tuy nhiªn nh÷ng h¹t cacbit kh«ng bÞ mßn ch©n vµ mÊt ®I bëi 2 li do: 1 Bëi v×, c¸c h¹t cacbit kh«ng bÞ c« lËp, do sù t¹o thµnh khèi HKC hç trî lÉn nhau trong mét khung cøng r¾n 2 Bëi v× , trong khi nh÷ng nguyªn tö coban khuyÕch t¸n ra ngoµi dông cô c¾t th× nh÷ng nguyªn tö s¾t l¹i khuyÕch t¸n vµo trong dông cô c¾t , vµ s¾t th× lai cã tac dông liªn kÕt nh− coban trong HKC Nh÷ng nguyªn tö cacbon rÊt nhá vµ khuyÕch t¸n nhanh xuyen qua s¾t , nh−ng nh÷ng nguyªn tö cacbon trong dông cô c¾t th× liªn kÕt víi Wonfram bÒn h¬n vµ kh«ng thÓ tù di chuyÓn .V× vËy tèc ®é khuyÕch t¸n cña wonfram vµ nguyªn tö cacbon cïng nhau trong vËt liÖu gia c«ng ®· ®iÒu khiÓn tèc ®é mßn khuyÕch t¸n .Sù phô thuéc ë ®©y kh«ng chØ lµ nhiÖt ®é mµ cß trªn tèc ®é chóng bÞ cuèn ra khái dông cô c¾t , trªn tèc ®é ch¶y dÎo cña vËt liÖu gia c«ng lµ kh«ng ®æi tíi bÒ mÆt dông cô c¾t –t¹i kho¶ng c¸ch 0,01mm, gièng nh− tèc ®é bay h¬I cña n−íc lµ chËm trong kh«nh khi ø ®äng. V× vËy tèc ®é khuyÕch t¸n tõ dông cô c¾t lµ chËm n¬I mµ vËt liÖu dông cô kh«ng thÓ di chuyÓn vµ cè ®Þnh trªn bÒ mÆt dông cô . ë mÆt sau cña dông cô c¾t tèc ®é ch¶y dÎo cña vËt liÖu gia c«ng trªn bÒ mÆt dông cô c¾t lµ rÊt cao, vµ mßn khuyÕch t¸n cã thÓ lµ nguyªn nh©n chÝnh g©y ra tèc ®é mßn mÆt sau cao ,mÆc dï thÕ kÒ bªn mÆt tr−íc th× l¹i gÇn nh− kh«ng mßn . Trong h×nh 3.5 nh÷ng h¹t c¸cbÝt trªn mÆt sau cã thÓ nhin thÊy chóng bÞ mßn dÇn .D−íi nh÷ng ®iÒu kiÖn kh«ng ®æi , sô− mßn dÇn cña h¹t cacbit cã thÓ xem xÐt nh− mét dù b¸o r»ng mßn khuyÕch t¸n lµ mét qu¸ tr×nh phøc t¹p Khi c¾t ë tèc ®é t−¬ng dèi cao , n¬I mµ mßn mÆt sau lµ do khuyÕch t¸n , tèc ®é mßn t¨ng nhanh khi tèc ®é c¾t t¨ng .H×nh 7.17 cho thÊy mét hä ®−êng cong biÓu diÔn sù mßn mÆt sau chèng l¹i thêi gian c¾t ®èi víi qu¸ tr×nh c¾t thÐp sù dông HKC trong mét ph¹m vi vËn tèc c¾t cao h¬n
Trong HKC WC-Co , tØ lÖ phÇn tr¨m l−îng coban cã ¶nh h−ëng ®Õn tèc ®é mßn do khuyÕch t¸n . Tèc ®é mßn mÆt sau t¨ng lªn víi sù t¨ng l−îng coban bªn trong cÊp ®é th«ng th−êng sö dông cho dông cô c¾t, sù kh¸c nhau vÒ ®é mßn lµ kh«ng lín, kh«ng lµm cho dông cô c¾t bÞ biÕn d¹ng 3 Attrition Wear< mßn do cµo x−íc> §èi víi nhòng dông cô c¾t tèc ®é cao , khi c¾t ë tèc ®é t−¬ng ®èi thÊp , khi mµ nhiÖt ®é kh«ng ®ñ cao ®Ó x¶y ra sù mãn khuyÕch t¸n hoÆc biÕn d¹ng lµ ®¸ng kÓ, th× qu¸ tr×nh mßn do cµo x−íc l¹i tréi lªn trong qu¸ tr×nh mßn §iÌu kiÖn cho qu¸ tr×nh nµy lµ Ýt h×nh thµnh líp vµ sù ch¶y dÎo kh«ng liªn tôc cña vËt liÖu gia c«ng qua l−ìi c¾t . H×nh 7.16 lµ tiªu biÓu cña nh÷ng biÓu ®å cho nhiÒu laäi thÐp , trong ®ã chØ ra sù cã mÆt cña lÑo dao ë tèc ®é c¾t thÊp , phô thuéc c¶ trªn vËn tèc c¾t vµ l−îng ch¹y dao .Nã ë bªn d−íi ®−êng lÑo dao trªn biÓu ®å mµ mãn lµ rÊt lín vµ ®iÒu khiÓn bëi sù cao x−íc Trong suèt qu¸ tr×nh c¾t , lÑo dao th× liªn tôc thay ®æi, vËt liÖu gia c«ng b¸m dÝnh trªn ®ã , liªn tôc h×nh thµnh vµ mÊt ®I .NÕu chØ líp bªn ngoµi bÞ mÊt ®I , trong khi phÇn lÑo dao cßn l¹i lµ kh«ng thay ®æi vµ dÝnh b¸m l¹i, dông cô tiÕp tôc c¾t trong thêi gian dµi mµ kh«ng bÞ mßn . VÝ dô , trong mét vµi ®iÒu kiÖn c¾t kim lo¹i mµ lÑo dao vÉn tån t¹i trªn dông cô HKC WC _CO tíi tèc ®é c¾t t−¬ng ®èi cao nh− biÓu ®å h×nh 7.18 ®· chØ ra . Víi gang x¸m lÑo dao h×nh thµnh bam rÊt ch¾c trªn l−ìi c¾t v× vËy tuæi thä cña dông cô c¾t sÏ rÊt dµi. §ã lµ lÝ do mµ HKC WC-Co th−êng dïng ®Ó gia c«ng gang vµ ®−îc khuyÕn c¸o c¾t ë tèc ®é sao cho lÑo dao ®−îc h×nh thµnh Khi c¾t thÐp d−íi nhøng ®iÒu kiÖn mµ lÑo dao h×nh thµnh , lÑo dao trªn dông cô HKC WC-Co cã thÓ nhanh chãng bÞ mÊt ®I do bÞ mµi mßn. §èi víi dông cô thÐp giã , nh÷ng ®o¹n vËt liÖu dông cô víi kÝch th−íc vi m« bÞ mÊt ®I trªn l−ìi c¾t , nh−ng trong khi ®©y lµ c¬ chÕ mßn chËm víi thÐp dông cô thi nã l¹i g©y ra mßn nhanh trªn dông cô HKC
NÕu lÑo dao ®−îc h×nh thµnh vµ mÊt ®I mét c¸ch liªn tôc , n¬I qu¸ tr×nh c¾t lµ ®øt qu·ng , mét ®o¹n t−¬ng ®èi lín cña l−ìi cc¾t cã thÓ bÞ mÊt ®I nh− h×nh 7.19. Nh÷ng n¬I m¸y c«ng cô thiÕu sù cøng v÷ng , phÇn gia c«ng lai máng va rung ®éng xuÊt hiÖn , phoi kh«ng ®ång ®Òu vµ nhá h¬n so víi líp ®ùoc c¾t , h×nh 7.20 cho thÊy nh÷ng h¹t WC bÞ g·y vµ cuèn ®I theo dßng ch¶y dÎo cña thÐp trªn mÆt sau cña dông cô HKC WC-Co khi c¾t thÐp ë tèc ®é thÊp Nh÷ng ®o¹n bÞ g·y bëi øng suÊt kÐo cô bé xuÊt hiÖn bëi sù ch¶y dÎo kh«ng ®Òu cña kim lo¹i .ThÐp dông cô th× bÒn h¬n trong øng suÊt keo víi ®é bÒn vµ ®é dÎo dai lín , ®ã lµ lÝ do mµ chung cã kh¶ n¨nng chèng mßn do cµo x−íc cao.§©y lµ mét lÝ do chÝnh gi¶I thÝch t¹i sao dông cô thÐp giã ®−îc dïng vµ cß sÏ ®−îc dïng cho rÊt nhiªu m¸y c«ng cô c¾t víi tèc ®é thÊp BÒ mÆt mßn do cµo x−íc lµ rÊt th« so víi bÒ mÆt mßn do khuyÕch t¸n , tuy nhiªn kh«ng cã sù chia c¾t gi÷a hai mÉu mßn cã cïng t¸c dông ®ång thêiv× vËy bÒ mÆt bÞ mßn . khi kim lo¹i dÝnh trªn bÒ mÆt vµ ®−îc hoµ tan , th−êng cho thÊy mét vµi h¹t
mßn dÇn vµ t¸ch ra khái dông cô HKC, h×nh 7.21 Tèc ®é mßn do cao x−íc lµ kh«ng trùc tiÕp liªn quan tíi ®é cøng cña dông cô , víi dông cô HKC WC-Co , nh©n tè quan träng chÝnh lµ cì h¹t . Nh÷ng h¹t hîp kim nhá mÞn cã søc kh¸ng cù nhiÒu h¬n nh÷ng h¹t th«. Hinh7.22 cho thÊy qu¸ tr×nh mßn cña mét dông cô HKC v¬I 6% coban khi c¾t gang trong phßng thi nghiÖm kiÓm tra d−íi ®iÒu kiÖn mßn do cµo x−íc .§é cøng trong c¸c bøc ¶nh lµ sù ®o d¹c vÒ cì h¹t cabit.§é cøng cao nhÊt ®¹i diÖn cho cì hat nhá , nhá h¬n 1 micromet. B»ng sù so s¸nh , nhËn thÊy l−îng coban cã ¶nh h−¬nngrr mét c¸ch t−¬ng ®èi ®Õn tèc ®é mßn do cµo x−íc . H×nh 7.23 cho thÊy sù kh¸c biÖt nhá trong tèc ®é mßn cña dông cô HKC víi l−îng coban tõ 5,5%-20%, tÊt c¶ cïng mét cì h¹t nh−ng víi sù kh¸c nhau lín vÒ ®é cøng.TÝnh n¨ng c¾t kh«ng ®æi d−íi nh÷ng ®iÒu kiÖn c¾t phô thuéc vµo tõng nhµ s¶n xuÊt , s¶n xuÊt ra nh÷ng h¹t hîp kim nhá mÞn v¬I sù kh«ng ®æi vÒ kÝch th−íc h¹t, mét vµi nhµ s¶n xuÊt ®· s¶n xuÊt ra nh÷ng h¹t cùc nhá ®Ó t¨ng kh¶ n¨ng chèng mßn do cµo xø¬c
Tõ khi kim lo¹i ch¶y dÎo xung quanh l−ìi c¾t trë nªn ®øt ®o¹n khi tèc ®é c¾t t¨ng , tèc ®é mßn do cµo x−íc cã thÓ t¨ng nÕu tèc ®é c¾t gi¶m, H×nh 7.24 cho thÊy mét hä ®−êng cong do mßn mÆt sau khi c¾t gang d−íi ®iÒu kiÖn mßn do cµo x−íc , vµ so s¸nh víi h×nh 7.17 ®èi víi mßn khuyÕch t¸n. §Ó c¶o thiÑn tuæi thä cña dông cô c¾t n¬I mµ mßn do cµo x−íc lµnæi bËt nªn chó ý gi¶m rung ®éng , t¨ng c÷ng v÷ng vµ thiÕt kÕ gãc thÝch hîp cña dông cô 4 Abrasive Wear Víi ®é cøng cao cña h¹t cacbit wonfram, mßn do chÊt mai mßn d−êng nh− kh«ng ph¶I lµ qu¸ tr×nh mßn quan träng ®èi víi HKC h¬n ®èi víi thÐp giã.Cã Ýt b»ng chøng chøng tá sù mµi mßn do cã mÆt chÊt mµi mßn ë nhiÒu vËt liÖu nh− c¸t ë trªn mÆt vËt ®óc. Sù mµi mßn cña nh÷ng dông cô sö dônh ®Ó c¾t kim lo¹i cuén trßn, n¬I nhiªu chÊt ho¸ häc vµ cacbit kh¸c cã mÆt , cã thÓ bëi chÊt mµi mßn ,nh−ng phÇn lín cacbit, thËm chÝ hîp kim kim loai ®óc cã ®é cøng nhá h¬n WC vµ nghiªn cøu chi tiÕt h¬n th«ng qua c¬ chÕ mßn cña líp vá ®Òu kh«ng ®−îc b¸o c¸o.Nã d−êng nhu kh«ng ch¾c ch¾n khi cho r»ng nh÷ng h¹t cacbit cøng c« lËp vµ «xit nh«m trong vËt liÖu gia c«ng co thÓ g©y ra ¨n mßn coban ë gi÷a c¸c h¹t cacbit trong ®iÒu kiÖn tÜnh N¬I tån t¹i nh÷ng ®iÒu kiÖn tr−ît ë mÆt ph¼ng tiÕp xóc , ë ®ã lµ mét x¸c suÊt xuÊt hiÖn l¬n cña vËt liÖu mµi mßn .Mßn bÕ mÆt ®«I khi thÊy nh÷ng líp mµi s¾c mµ liªn t−ëng tíi ho¹t ®éng cña vËt liÖu mµi mßn. Sù mµi mßn cã thÓ lµ kÕt qu¶ tõ nh÷ng ®o¹n cña nh÷ng h¹t cacbit hoÆc toµn bé nh÷ng h¹t cacbit bÞ g·y tõ bÒ mÆt dông cô cµy lªn trªn bÒ mÆt nh÷ng vÕt lâm vµ lµm mßn dông cô c¾t . §Ó chèng l¹i vËt liÖu mµo mßn th× tØ lÖ phÇn tr¨m coban trong HKC lµ quan träng nhÊt, cì h¹t nhá mÞn còng rÊt cã lîi 5 Facture< g·y vì> Tuæi thä cña dông cô c¾t kh«ng æn ®Þnh th−êng g©y ra g·y vì tr−íc khi dông cô c¾t bÞ mßn qu¸ nhiÒu . Sù quan träng cña ®é bÒn c¬ häc trong sù lùa chän ph©n lo¹i, vµ sù c¶I tiÕn trong c¸c thuéc tÝnh nµy mµ l−îng coban ®−îc t¨ng lªn hoÆc kÝch th−íc h¹t ®· nãi ®Õn ë phÇn tr−íc .Sù ch¨m sãc cÈn thËn lµ cÇn thiÕt trong chuÈn ®o¸n nguyªn nh©n g©y ra sù g·y vì ®Ó quyÕt ®Þnh c¸ch phßnh chèng cho ®óng. HiÕm khi cã sù g·y vì trªn mét phÇn cña l−ìi c¾t xuÊt hiÖn khi nã ®ang ho¹t ®éng liªn tôc trong qu¸
tr×nh c¾t , dông cô c¾t th−êng g·y vì khi b¾t ®Çu c¾t .§Æc biÖt lµ khi l−ìi c¾t tiÕp xóc víi ph«I mét c¸ch ®ét ngét. Qu¸ tr×nh c¾t gi¸n ®o¹n vµ nh− phay ®Æc biÖt khèc liÖt vµ cã thÓ kÐo theo sù g·y do mái . Mét nguyªn nh©n th−êng xuyªn g©y ra g·y vì trªn mét phÇn cña l−ìi c¾t kh«ng tham gia c¾t lµ t¸c ®éng cña phoi kim lo¹i cuén trªn l−ìi c¾t hoÆc v−íng vµo dông cô c¾t . §iÒu nµy ®Æc biÖt nguy hiÓm nÕu chiÒu s©u c¾t kh«ng æn ®Þnh khi gia c«ng nh÷ng vËt rÌn hoÆc ®uóc Sù g·y vì còng cã thÓ ®−îc b¾t ®Çu bëi sù biÕn d¹ng cña dông cô c¾t theo sù h×nh thµnh nh÷ng vÕt r¹n (h×nh 7.8). Sô− g·y vì chØ lµ sù ph¸ huû cuèi cïng cña dông cô.V× vËy cÇn chuÈn ®o¸n ®ungd , tõ ®ã t×m ra c¸c gi¶I ph¸p ®Ó ng¨n chÆn swj ph¸ huû, trong tr−êng hîp nµy bao gåm c¶ sö dông cacbit cã ®é cøng cao h¬n ®Ó ng¨n chÆn sù biÕn d¹ng dÎo ban ®Çu nh−ng ®é bÒn th× kÐm h¬n ViÖc ng¨n ngõa sù g·y vì hiÕm khi lµ mét vÊn ®Ò mµ cã thÓ gi¶I quyÕt bëi sù thau ®æi tØ lÖ cacbit mµ th−ßng lµ thay ®æi cÊu tróc h×nh häc cña dông cô c¾t vµ nh÷ng ®iÒu kiÖn c¾t 6 Thermal fatigue N¬I mµ qu¸ tr×nh c¾t kh«ng liªn tôc nh− trong qu¸ tr×nh phay , nh÷ng vÕt r¹n nøt ®−îc quan s¸t trong dông cô c¾t lan t−íi nh÷ng gãc l−ìi c¾t ,h×nh 7.25 NH÷ng vÕt r¹n ®ùoc g©y ra bëi sù më réng vµ gi¶n bít lu«n phiªn cña mét líp bÒ mÆt dông cô khi chóng ®−îc ®èt nãng trong thêi gian c¾t vµ ®−îc lµm m¸t bëi sù truyÒn dÉn nhiÖt trong th©n dông cô trong thêi gian gi÷a cña qu¸ tr×nh c¾t .Nh÷ng vÕt r¹n nøt th«ng th−êng b¾t ®Çu ë vÞ trÝ nãng nhÊt trªn mÆt tr−íc mét kho¶ng c¸ch nµo ®ã råi lan truyÒn ®Õn l−ìi c¾t vµ xuèng mÆt sau R¨ng c¾t cña dao phay HKC th−êng xuyªn thÊy nhiÒu vÕt r¹n nøt sau khi sö dông , nh−ng chóng cã vÎ ¶nh h−ëng Ýt ®Õn tuæi thä cña dông cô c¾t trong ®a sè c¸c tr−êng hîp. NÕu nh÷ng vÕt r¹n nøt cã sè l−îng nhiÒu chóng cã thÓ nèi l¹i víi nhau vµ g©y ra nh÷ng ®o¹n nhá l−ìi c¾t bÞ g·y , nh−ng chóng cã thÓ ho¹t ®éng nh− øng suÊt d− , sù g·y vì cã thÓ b¾t ®Çu tõ nh÷ng nguyªn nh©n kh¸c. Bëi vËy nhiÒu nhµ s¶n xuÊt ®· lùa chän sù hîp thµnh vµ cÊu tróc it bÞ t¸c ®éng bëi nhiÖt g©y mái 7 Wear under sliding conditions
T¨ng tèc ®é mßn th−êng xÊt hiÖn ë nh÷ng vÞ trÝ ë bÒ mÆt lµm viÖc cña dông cô n¬I mµ sù tr−ît xuÊt hiÖn nh− víi dông cô thÐp giã. Mét vÝ dô râ rµng trong tr−êng hîp mét dông cô HKC WC-Co sö dông ®Ó c¾t thÐp trong kh«ng khÝ , ®−îc cho ë h×nh 7.26 Nh÷ng r·nh s©u ë nh÷ng vÞ trÝ n¬I mµ nh÷ng c¹nh cña phoi cµo lªn bÒ mÆt dông cô . Trong khi sù mµi mßn cã thÓ tÝnh to¸n theo c¬ chÕ mßn nµo ®ã d−íi nh÷ng ®iÒu kiÖn tr−ît , c¬ chÕ mßn chñ yÕu trong sù tr−ît lµ nh÷ng vïng ë chu vi vïng tiÕp xóc kÐo theo nh÷ng ph¶n øng víi khÝ quyÓn, cÇn nhËn thÊy r»ng trù¬t g©y ra mßn nhanh h¬n tr¹ng th¸I cè ®Þnh d−íi cïng ®iÒu kiÖn ®ã . Bëi vËy lo¹i tr¹ng th¸I cè ®Þnh kh«ng ph¶I lµ môc tiªu ®−îc mong ®îi träng nhiªu thao t¸c cña dông cô c¾t . Tèc ®é mßn trong vïng tr−ît th× ®−îc kiÓm so¸t chñ yÕu bëi mét ph¶n øng ho¸ häc vµ phô thuéc vµo sù hîp thµnh cña vËt liÖu dông cô c¾t h¬n ®é cøng cña nã hoÆc c¬ chÕ , thuéc tÝnh kh¸c Nh÷ng c¬ chÕ vµo c¸c qu¸ tr×nh nµy lµ nh÷ng c¸ch thøc chÝnh trong vËt liÖu dông cô HKC lµ mßn hoÆc thay ®æi h×nh d¹ng ®Ó chóng kh«ng cßn c¾t cã hiÖu qu¶ .NhiÒu c¬ chÕ lµ t−¬ng tù nh− víi dông cô thÐp giã trong tÝnh to¸n < h×nh 6.23> C¬ chÕ 1 kh«ng dùa trªn sù quan s¸t th«ng th−êng , c¬ chÕ 2,3 dùa trªn sù biÕn d¹ng vµ sù khuyÕch t¸n , phô thuéc vµo nhiÖt ®é vµ trong qu¸ tr×nh lµm viÖc cña dông cô thÐp giã , gií h¹n tèc ®é c¾t kim lo¹i cã thÓ ®¹t ®−îc .C¬ chÕ 4 mßn do cµo x−íc kh«ng phô thuéc vµo nhiÖt ®é vµ ®a sè c¸c ph¸ huû cña nh÷ng dông cô c¾t trong ph¹m vi tèc ®é thÊp . C¬ chÕ 5 –chÊt mµi mßn,lµ mét nguyªn nh©n phô g©y ra mßn , nã Ýt cã ý nghÜa víi thÐp dông cô .Qu¸ tr×nh mßn do tr−ît – c¬ chÕ 6 , cã thÓ rÊt quan träng ®èi víi thÐp dông cô vµ xuÊt hiÖn ®ång thêi trªn c¸c vÞ trÞ cña dông cô Sù t¨ng thªm cña c¸c l−ìi c¾t c¸cbit cã ¶nh h−ëng ®Õn sù ph¸ huû bëi g·y vµ nhiÖt lµm mái g©y ra nh÷ng vÕt r¹n nøt lµm gi¶m tuæi thä cña dông cô c¾t ChuÈn ®o¸n ®óng nh÷ng nh©n tè ¶nh h−ëng tíi tuæi thä cña dông cô c¾t trong qu¸ tr×nh gian c«ng lµ vÊn ®Ò quan träng chÝnh , cïng víi thùc tÕ s¶n xuÊt trong viÖc chän läc tèi −u dông cô thiÕt kÕ hoÆc ng÷ng ®iÒu kiÖn c¾t vµ
nghiªn cøu nh÷ng thao t¸c cña ng−êi c«ng nh©n trong sù ph¸t triÓn cña dông cô c¾t hîp kim míi V Tungsten – Titanium – tantalum carbide alloys bonded with cobalt Dông cô HKC mét c¸c bÝt WC-Co ph¸t triÓn cuèi n¨m 1920 tá ra rÊt thµnh c«ng trong c¾t kim lo¹i mµ vµ phi kim lo¹i ë tèc ®é c¾t cao h¬n tèc ®é c¾t cña thÐp giã . Nh−ng chóng kh«ng thµnh c«ng trong c¾t thÐp bëi v× kiÓu mßn do khuÕch t¸n g©y ra ph¸ háng dông cô c¾t HKC WC-Co mét c¸ch nhanh chãng ë tèc ®é c¾t kh«ng cao h¬n nhiÒu so víi sù dông thÐp giã Sù thµnh c«ng cña cabit WC khi c¾t kim lo¹i mµu ®· thóc ®Èy sù nghiªn cøu vµ ph¸t triÓn HKC. NhiÒu c«ng søc ®−îc ®Æt vµo viÖc ®iÒu tra t×m kiÕm nh÷ng c¸cbit cña nh÷ng phÇn tö chuyÓn tiÕp kh¸c < b¶ng 7.1> . Sù thµnh c«ng lín nhÊt lµ ®· t×m ra cacbit TiC. TaC, NbC . TÊt c¶ chóng ®Òu cã thÓ ®−îc g¾n kÕt bëi niken hoÆc coban, sù dông c«ng nhÖ luyÖn kim bét nh− sù ph¸t triÓn cña WC- Co . MÆc dï tÊt c¶ c«ng søc ®Æt vµo sù ph¸t triÓn cña chung , kh«ng chØ thµnh c«ng nh− HKC WC-Co , trong sù kÕt hîp c¸c tÝnh chÊt ®ßi hái ph¶I øng dông c«ng nghÖ hiÖn ®¹i .§Æc biÖt nh÷ng hîp kim cøng kh¸c thiÕu sù dÎo dai , c¸I mµ cho phÐp dông cô WC cã thÓ sö dông ®−îc , kh«ng chØ ®èi víi nh÷ng m¸y mãc lín nh− khoan ®¸ , khai th¸c than , vµ mét ph¹m vi chèng mßn réng .Tuy nhiªn hai cacbit nµy cã vai trß quan träng trong th−¬ng m¹i cña dông cô c¾t hîp kim cøng Tõ ®Çu n¨m 1930 nh÷ng dông cô c¾t dùa trªn c¸c bÝt TaC víi niken ®· ®−îc rao b¸n ë Mü d−íi c¸I tªn Ramet vµ ®ùoc sö dông ®Ó c¾t thÐp , bëi v× chóng cã kh¶ n¨ng chèng mßn cao h¬n WC-Co. nh÷ng hîp kim dùa vµo cacbitTaC ch−a bao giê trë thµnh mét líp vËt liÖu dông cô c¾t chÝnh nh−ng chóng ®· më ®−êng cho sù ph¸t triÓn cña dông cô c¾t HKC dïng ®Ó c¾t thÐp , kÕt hîp ®−îc c¸c tÝnh chÊt cña WC-Co vµ tÝnh chÊt cña c¸c h¹t c¸cbit lËp ph−¬ng nh− TaC , TiC hoÆc NbC