السبائك الصلبة هي سبائك تتكون أساسًا من كربيد حراري واحد أو أكثر (مثل كربيد التنغستن، وكربيد التيتانيوم، إلخ) على شكل مسحوق، مع مساحيق معدنية (مثل الكوبالت والنيكل) تعمل كمادة رابطة. تُصنع هذه السبائك من خلال عملية ميتالورجيا المساحيق. تُستخدم السبائك الصلبة بشكل رئيسي في تصنيع أدوات القطع عالية السرعة وأدوات القطع للمواد الصلبة والصلبة. كما تُستخدم في إنتاج قوالب التشغيل البارد، والمقاييس الدقيقة، والمكونات عالية المقاومة للتآكل والصدمات والاهتزازات.
▌ خصائص السبائك الصلبة
(1)صلابة عالية، ومقاومة للتآكل، وصلابة حمراء.
تتميز السبائك الصلبة بصلابة تتراوح بين 86 و93 HRA في درجة حرارة الغرفة، أي ما يعادل 69-81 HRC. وتحافظ على صلابتها العالية عند درجات حرارة تتراوح بين 900 و1000 درجة مئوية، وتتميز بمقاومة ممتازة للتآكل. وبالمقارنة مع فولاذ الأدوات عالي السرعة، تتيح السبائك الصلبة سرعات قطع أعلى بأربع إلى سبع مرات، وعمرًا افتراضيًا أطول بخمس إلى ثمانين مرة. كما يمكنها قطع المواد الصلبة بصلابة تصل إلى 50HRC.
(2)قوة عالية ومعامل مرونة عالي.
تتميز السبائك الصلبة بقوة ضغط عالية تصل إلى 6000 ميجا باسكال، ومعامل مرونة يتراوح بين (4-7) × 10^5 ميجا باسكال، وكلاهما أعلى من معاملي الفولاذ عالي السرعة. ومع ذلك، فإن قوة انثناءها أقل نسبيًا، وتتراوح عادةً بين 1000 و3000 ميجا باسكال.
(3)مقاومة ممتازة للتآكل ومقاومة الأكسدة.
يتمتع السبائك الصلبة عمومًا بمقاومة جيدة للتآكل الجوي والأحماض والقلويات، كما أنها أقل عرضة للأكسدة.
(4)معامل التمدد الخطي منخفض.
يحافظ السبائك الصلبة على شكلها وأبعادها الثابتة أثناء التشغيل بسبب معامل التمدد الخطي المنخفض.
(5)لا تتطلب المنتجات المصبوبة أي معالجة إضافية أو إعادة طحن.
نظراً لصلابتها العالية وهشاشتها، لا تخضع السبائك الصلبة لمزيد من القطع أو إعادة الطحن بعد تشكيلها باستخدام مسحوق المعادن والتلبيد. عند الحاجة إلى معالجة إضافية، تُستخدم طرق مثل التشغيل بالتفريغ الكهربائي، أو القطع السلكي، أو الطحن الكهربائي، أو الطحن المتخصص باستخدام عجلات الطحن. عادةً، تُلحم منتجات السبائك الصلبة ذات الأبعاد المحددة باللحام، أو تُلصق، أو تُثبت ميكانيكياً على أجسام الأدوات أو قواعد القوالب للاستخدام.
▌ الأنواع الشائعة من السبائك الصلبة
تُصنف أنواع السبائك الصلبة الشائعة إلى ثلاث فئات بناءً على تركيبها وخصائص أدائها: سبائك التنغستن-الكوبالت، وسبائك التنغستن-التيتانيوم-الكوبالت، وسبائك التنغستن-التيتانيوم-التنتالوم (النيوبيوم). وأكثر هذه السبائك استخدامًا في الإنتاج هي سبائك التنغستن-الكوبالت، وسبائك التنغستن-التيتانيوم-الكوبالت الصلبة.
(1)سبائك التنغستن والكوبالت الصلبة:
المكونات الرئيسية هي كربيد التنغستن (WC) والكوبالت. يُشار إلى الدرجة بالرمز "YG"، متبوعًا بنسبة محتوى الكوبالت. على سبيل المثال، يشير YG6 إلى سبيكة صلبة من التنغستن والكوبالت، تحتوي على 6% من الكوبالت و94% من كربيد التنغستن.
(2)سبائك التنغستن والتيتانيوم والكوبالت الصلبة:
المكونات الأساسية هي كربيد التنغستن (WC)، وكربيد التيتانيوم (TiC)، والكوبالت. يُشار إلى الدرجة بالرمز "YT"، متبوعًا بنسبة محتوى كربيد التيتانيوم. على سبيل المثال، يشير YT15 إلى سبيكة صلبة من التنغستن والتيتانيوم والكوبالت بنسبة 15% من كربيد التيتانيوم.
(3)سبيكة التنغستن-التيتانيوم-التنتالوم (النيوبيوم) الصلبة:
يُعرف هذا النوع من السبائك الصلبة أيضًا باسم السبائك الصلبة متعددة الاستخدامات. مكوناته الرئيسية هي كربيد التنغستن (WC)، وكربيد التيتانيوم (TiC)، وكربيد التنتالوم (TaC)، أو كربيد النيوبيوم (NbC)، والكوبالت. يُشار إلى الدرجة بالرمز "YW" (الحروف الأولى من "Ying" و"Wan"، والتي تعني "صلبة وعالمية" بالصينية)، متبوعًا برقم.
▌ تطبيقات السبائك الصلبة
(1)مواد أداة القطع:
تُستخدم السبائك الصلبة على نطاق واسع في إنتاج مواد أدوات القطع، بما في ذلك أدوات الخراطة، وقواطع الطحن، وشفرات التسوية، والمثاقب، وغيرها. تُعد سبائك التنغستن-الكوبالت الصلبة مناسبة لتصنيع الرقائق القصيرة للمعادن الحديدية وغير الحديدية، مثل الحديد الزهر، والنحاس الأصفر، والخشب المركب. كما تُعد سبائك التنغستن-التيتانيوم-الكوبالت الصلبة مناسبة لتصنيع الرقائق الطويلة للصلب والمعادن الحديدية الأخرى. من بين السبائك، تُعد السبائك ذات المحتوى العالي من الكوبالت مناسبة للتصنيع الخشن، بينما تُعد السبائك ذات المحتوى المنخفض من الكوبالت مناسبة للتشطيب. تتميز السبائك الصلبة متعددة الاستخدامات بعمر افتراضي أطول بكثير عند تصنيع المواد صعبة القطع مثل الفولاذ المقاوم للصدأ.
(2)مواد القالب:
تُستخدم السبائك الصلبة عادةً كمواد لقوالب السحب البارد، وقوالب الختم البارد، وقوالب البثق البارد، وقوالب التشكيل البارد.
قوالب التشكيل البارد المصنوعة من سبائك صلبة معرضة للتآكل تحت تأثير الصدمات أو الصدمات القوية. الخصائص الرئيسية المطلوبة هي متانة جيدة للصدمات، ومتانة للكسر، ومقاومة للتعب، ومقاومة للانحناء، ومقاومة ممتازة للتآكل. عادةً ما يتم اختيار سبائك ذات محتوى متوسط إلى مرتفع من الكوبالت وحبيبات متوسطة إلى خشنة. تشمل الدرجات الشائعة YG15C.
بشكل عام، هناك توازن بين مقاومة التآكل والمتانة في مواد السبائك الصلبة. فتحسين مقاومة التآكل يؤدي إلى انخفاض المتانة، بينما يؤدي تعزيز المتانة حتمًا إلى انخفاضها.
إذا كانت العلامة التجارية المختارة سهلة التسبب في التشقق والتلف المبكر أثناء الاستخدام، فمن المناسب اختيار علامة تجارية ذات صلابة أعلى؛ إذا كانت العلامة التجارية المختارة سهلة التسبب في التآكل المبكر والتلف أثناء الاستخدام، فمن المناسب اختيار علامة تجارية ذات صلابة أعلى ومقاومة أفضل للتآكل. الدرجات التالية: YG15C، YG18C، YG20C، YL60، YG22C، YG25C من اليسار إلى اليمين، تقل الصلابة، تقل مقاومة التآكل، تزداد المتانة؛ على العكس، العكس هو الصحيح.
(3) أدوات القياس والأجزاء المقاومة للتآكل
يتم استخدام كربيد التنغستن في حشوات الأسطح الكاشطة وأجزاء أدوات القياس، والمحامل الدقيقة لآلات الطحن، والموجهات وقضبان التوجيه لآلات الطحن بدون مركز، والأجزاء المقاومة للتآكل مثل مراكز المخرطة.
وقت النشر: 2 أغسطس 2023
