المعرفة الأساسية بمواد أدوات الكربيد

الكربيد هو أكثر أنواع مواد أدوات التشغيل الآلي عالي السرعة (HSM) استخدامًا، ويُنتج باستخدام عمليات مسحوق المعادن، ويتكون من جزيئات كربيد صلبة (عادةً كربيد التنغستن WC) وتركيبة رابطة معدنية أكثر ليونة. يوجد حاليًا المئات من الكربيدات الأسمنتية القائمة على WC بتركيبات مختلفة، ومعظمها يستخدم الكوبالت (Co) كمادة رابطة، والنيكل (Ni) والكروم (Cr) كعناصر رابطة شائعة الاستخدام، ويمكن إضافة عناصر أخرى. بعض عناصر السبائك. لماذا يوجد هذا العدد الكبير من درجات الكربيد؟ كيف يختار مصنعو الأدوات مادة الأداة المناسبة لعملية قطع محددة؟ للإجابة على هذه الأسئلة، دعونا أولاً نلقي نظرة على الخصائص المختلفة التي تجعل الكربيد الأسمنتي مادة مثالية للأدوات.

الصلابة والمتانة

يتميز كربيد التنغستن (WC-Co) المُسمنت بمزايا فريدة من حيث الصلابة والمتانة. يتميز كربيد التنغستن (WC) بصلابة عالية بطبيعته (أكثر من الكوراندوم أو الألومينا)، ونادرًا ما تتناقص صلابته مع ارتفاع درجة حرارة التشغيل. ومع ذلك، يفتقر إلى الصلابة الكافية، وهي خاصية أساسية لأدوات القطع. للاستفادة من صلابته العالية وتحسين متانته، تُستخدم روابط معدنية لربط كربيد التنغستن معًا، مما يمنح هذه المادة صلابة تفوق صلابة الفولاذ عالي السرعة بكثير، مع قدرتها على تحمل معظم عمليات القطع. بالإضافة إلى ذلك، يمكنه تحمل درجات حرارة القطع العالية الناتجة عن التشغيل عالي السرعة.

اليوم، تُطلى جميع سكاكين وحشوات WC-Co تقريبًا، لذا يبدو دور المادة الأساسية أقل أهمية. ولكن في الواقع، فإن معامل المرونة العالي لمادة WC-Co (وهو مقياس للصلابة، يبلغ حوالي ثلاثة أضعاف صلابة الفولاذ عالي السرعة في درجة حرارة الغرفة) هو ما يوفر الطبقة السفلية غير القابلة للتشوه للطلاء. كما توفر مصفوفة WC-Co المتانة المطلوبة. هذه الخصائص هي الخصائص الأساسية لمواد WC-Co، ولكن يمكن أيضًا تعديل خصائص المادة عن طريق تعديل تركيبها وبنيتها الدقيقة عند إنتاج مساحيق كربيد الأسمنت. لذلك، يعتمد أداء الأداة لعملية تشغيل محددة إلى حد كبير على عملية الطحن الأولية.

عملية الطحن

يُحصَل على مسحوق كربيد التنغستن عن طريق كربنة مسحوق التنغستن (W). تعتمد خصائص مسحوق كربيد التنغستن (وخاصةً حجم جسيماته) بشكل أساسي على حجم جسيمات مسحوق التنغستن الخام، ودرجة حرارة ومدة الكربنة. كما يُعدّ التحكم الكيميائي بالغ الأهمية، إذ يجب الحفاظ على ثبات محتوى الكربون (قريبًا من القيمة المتكافئة البالغة 6.13% وزنًا). يمكن إضافة كمية صغيرة من الفاناديوم و/أو الكروم قبل معالجة الكربنة للتحكم في حجم جسيمات المسحوق خلال العمليات اللاحقة. تتطلب ظروف العملية اللاحقة المختلفة واستخدامات المعالجة النهائية المختلفة مزيجًا محددًا من حجم جسيمات كربيد التنغستن، ومحتوى الكربون، ومحتوى الفاناديوم، ومحتوى الكروم، مما يُتيح إنتاج مجموعة متنوعة من مساحيق كربيد التنغستن. على سبيل المثال، تنتج شركة ATI Alldyne، وهي الشركة المصنعة لمسحوق كربيد التنغستن، 23 درجة قياسية من مسحوق كربيد التنغستن، ويمكن أن تصل أنواع مسحوق كربيد التنغستن المخصصة وفقًا لمتطلبات المستخدم إلى أكثر من 5 مرات من الدرجات القياسية من مسحوق كربيد التنغستن.

عند خلط وطحن مسحوق كربيد التنغستن مع الرابطة المعدنية لإنتاج نوع معين من مسحوق كربيد الأسمنت، يمكن استخدام تركيبات مختلفة. تتراوح نسبة الكوبالت المستخدمة عادةً بين 3% و25% (نسبة الوزن)، وفي حال الحاجة إلى تعزيز مقاومة الأداة للتآكل، يلزم إضافة النيكل والكروم. بالإضافة إلى ذلك، يمكن تحسين الرابطة المعدنية بإضافة مكونات سبائكية أخرى. على سبيل المثال، يمكن أن تُحسّن إضافة الروثينيوم إلى كربيد الأسمنت WC-Co من صلابته بشكل ملحوظ دون أن تُقلل من صلابته. كما أن زيادة نسبة المادة الرابطة تُحسّن من صلابته، ولكنها تُقلل من صلابته.

يمكن أن يؤدي تقليل حجم جسيمات كربيد التنغستن إلى زيادة صلابة المادة، ولكن يجب أن يبقى حجم جسيمات كربيد التنغستن ثابتًا أثناء عملية التلبيد. أثناء التلبيد، تتحد جسيمات كربيد التنغستن وتنمو من خلال عملية الذوبان والترسيب. في عملية التلبيد نفسها، ولتكوين مادة كثيفة تمامًا، تصبح الرابطة المعدنية سائلة (تُسمى التلبيد في الطور السائل). يمكن التحكم في معدل نمو جسيمات كربيد التنغستن بإضافة كربيدات معادن انتقالية أخرى، بما في ذلك كربيد الفاناديوم (VC)، وكربيد الكروم (Cr3C2)، وكربيد التيتانيوم (TiC)، وكربيد التنتالوم (TaC)، وكربيد النيوبيوم (NbC). تضاف هذه الكربيدات المعدنية عادة عندما يتم خلط مسحوق كربيد التنغستن وطحنه باستخدام رابطة معدنية، على الرغم من أنه يمكن أيضًا تشكيل كربيد الفاناديوم وكربيد الكروم عندما يتم كربنة مسحوق كربيد التنغستن.

يمكن أيضًا إنتاج مسحوق كربيد التنغستن باستخدام نفايات كربيد التنغستن المُعاد تدويرها. لإعادة تدوير كربيد التنغستن الخردة تاريخ طويل في صناعة كربيد التنغستن، وهو جزء مهم من السلسلة الاقتصادية لهذه الصناعة، مما يُساعد على خفض تكاليف المواد، وتوفير الموارد الطبيعية، وتجنب هدر المواد. التخلص الضار. يمكن إعادة استخدام كربيد التنغستن الخردة عادةً من خلال عملية APT (باراتونغستات الأمونيوم)، أو عملية استعادة الزنك، أو التكسير. تتميز مساحيق كربيد التنغستن "المعاد تدويرها" هذه بكثافة أفضل وأكثر قابلية للتنبؤ، نظرًا لصغر مساحة سطحها مقارنةً بمساحيق كربيد التنغستن المُصنعة مباشرةً من خلال عملية كربنة التنغستن.

تُعد ظروف معالجة الطحن المختلط لمسحوق كربيد التنغستن والرابط المعدني من معايير العملية الأساسية. أكثر تقنيتي الطحن شيوعًا هما الطحن بالكرات والطحن الدقيق. تتيح كلتا العمليتين خلطًا موحدًا للمساحيق المطحونة وتقليل حجم الجسيمات. ولجعل قطعة العمل المضغوطة لاحقًا تتمتع بقوة كافية، والحفاظ على شكلها، وتمكين المشغل أو المعالج من التقاطها للتشغيل، عادةً ما يلزم إضافة رابط عضوي أثناء الطحن. يؤثر التركيب الكيميائي لهذه الرابطة على كثافة قطعة العمل المضغوطة ومتانتها. لتسهيل المناولة، يُنصح بإضافة روابط عالية القوة، ولكن هذا يؤدي إلى انخفاض كثافة الضغط وقد ينتج عنه تكتلات قد تُسبب عيوبًا في المنتج النهائي.

بعد الطحن، يُجفف المسحوق عادةً بالرش لإنتاج تكتلات حرة التدفق، متماسكة بواسطة مواد رابطة عضوية. بتعديل تركيبة المادة الرابطة العضوية، يمكن تعديل سيولة هذه التكتلات وكثافة شحنتها حسب الرغبة. وبغربلة الجسيمات الخشنة أو الدقيقة، يمكن تعديل توزيع حجم جسيمات التكتل بشكل أكبر لضمان تدفق جيد عند تحميله في تجويف القالب.

تصنيع قطعة العمل

يمكن تشكيل قطع الكربيد بطرق معالجة متنوعة. وحسب حجم قطعة العمل، ودرجة تعقيد الشكل، ودفعة الإنتاج، تُشكّل معظم قطع القطع باستخدام قوالب صلبة ذات ضغط علوي وسفلي. وللحفاظ على اتساق وزن وحجم قطعة العمل أثناء كل عملية ضغط، من الضروري التأكد من ثبات كمية المسحوق (الكتلة والحجم) المتدفقة إلى تجويف القالب. ويتم التحكم في سيولة المسحوق بشكل أساسي من خلال توزيع حجم التكتلات وخصائص المادة الرابطة العضوية. تُشكّل قطع العمل المصبوبة (أو "القطع الخام") بتطبيق ضغط قولبة يتراوح بين 10 و80 كيلو باسكال (كيلو رطل للقدم المربع) على المسحوق المحمّل في تجويف القالب.

حتى تحت ضغط صب عالي جدًا، لا تتشوه جسيمات كربيد التنغستن الصلبة أو تنكسر، بل يُضغط الرابط العضوي في الفجوات بينها، مما يُثبت موضعها. كلما زاد الضغط، زادت قوة ترابط جسيمات كربيد التنغستن وزادت كثافة ضغط قطعة العمل. قد تختلف خصائص صب درجات مسحوق كربيد الأسمنت، اعتمادًا على محتوى الرابط المعدني، وحجم وشكل جسيمات كربيد التنغستن، ودرجة التكتل، وتركيب الرابط العضوي وإضافته. لتوفير معلومات كمية حول خصائص ضغط درجات مسحوق كربيد الأسمنت، عادةً ما يصمم ويبني مُصنِّع المسحوق العلاقة بين كثافة الصب وضغط الصب. تضمن هذه المعلومات توافق المسحوق المُورَّد مع عملية صب مُصنِّع الأدوات.

عادةً ما تُصنع قطع الكربيد كبيرة الحجم أو قطع الكربيد ذات نسب الأبعاد العالية (مثل سيقان المطاحن الطرفية والمثاقب) من أنواع مسحوق الكربيد المضغوطة بشكل موحد في أكياس مرنة. على الرغم من أن دورة إنتاج طريقة الضغط المتوازن أطول من دورة إنتاج طريقة القولبة، إلا أن تكلفة تصنيع الأداة أقل، مما يجعلها أكثر ملاءمة للإنتاج بكميات صغيرة.

تعتمد هذه الطريقة على وضع المسحوق في الكيس، وإغلاق فوهة الكيس بإحكام، ثم وضع الكيس الممتلئ بالمسحوق في حجرة، وتطبيق ضغط يتراوح بين 30 و60 كيلو باسكال عبر جهاز هيدروليكي للضغط. غالبًا ما تُشَغَّل قطع العمل المضغوطة بأشكال هندسية محددة قبل التلبيد. يُكبَّر حجم الكيس لاستيعاب انكماش قطعة العمل أثناء الضغط، ولتوفير هامش كافٍ لعمليات الطحن. نظرًا لضرورة معالجة قطعة العمل بعد الضغط، فإن متطلبات اتساق الشحن ليست صارمة كتلك الخاصة بطريقة القولبة، ولكن يُنصح بالتأكد من تحميل نفس كمية المسحوق في الكيس في كل مرة. إذا كانت كثافة شحن المسحوق صغيرة جدًا، فقد يؤدي ذلك إلى نقص المسحوق في الكيس، مما يؤدي إلى صغر حجم قطعة العمل وضرورة التخلص منها. إذا كانت كثافة تحميل المسحوق عالية جدًا، وكانت كمية المسحوق المحمّلة في الكيس كبيرة جدًا، فيجب معالجة قطعة العمل لإزالة المزيد من المسحوق بعد الضغط. على الرغم من إمكانية إعادة تدوير المسحوق الزائد الذي تمت إزالته وقطع العمل الخردة، إلا أن القيام بذلك يقلل من الإنتاجية.

يمكن أيضًا تشكيل قطع عمل الكربيد باستخدام قوالب البثق أو الحقن. تُعد عملية البثق أكثر ملاءمةً للإنتاج الضخم لقطع العمل ذات الأشكال المحورية المتماثلة، بينما تُستخدم عملية الحقن عادةً للإنتاج الضخم لقطع العمل ذات الأشكال المعقدة. في كلتا عمليتي الصب، تُعلق درجات من مسحوق الكربيد الأسمنتي في مادة رابطة عضوية تُضفي على خليط الكربيد الأسمنتي قوامًا يُشبه معجون الأسنان. ثم يُبثق المركب من خلال ثقب أو يُحقن في تجويف لتشكيله. تُحدد خصائص درجة مسحوق الكربيد الأسمنتي النسبة المثلى للمسحوق إلى المادة الرابطة في الخليط، ولها تأثير مهم على سيولة الخليط من خلال ثقب البثق أو الحقن في التجويف.

بعد تشكيل قطعة العمل بالقولبة، أو الضغط المتساوي، أو البثق، أو القولبة بالحقن، يجب إزالة المادة الرابطة العضوية من قطعة العمل قبل مرحلة التلبيد النهائية. يزيل التلبيد المسامية من قطعة العمل، مما يجعلها كثيفة تمامًا (أو شبه كثيفة). أثناء التلبيد، تصبح الرابطة المعدنية في قطعة العمل المُشكّلة بالضغط سائلة، لكن قطعة العمل تحتفظ بشكلها تحت تأثير القوى الشعرية وترابط الجسيمات.

بعد التلبيد، يبقى شكل قطعة العمل كما هو، ولكن تقلّ أبعادها. للحصول على حجم قطعة العمل المطلوب بعد التلبيد، يجب مراعاة معدل الانكماش عند تصميم الأداة. يجب تصميم نوعية مسحوق الكربيد المستخدم في كل أداة لتحقيق معدل الانكماش الصحيح عند ضغطه تحت الضغط المناسب.

في معظم الحالات، يلزم معالجة قطعة العمل المُلبَّدة بعد التلبيد. المعالجة الأساسية لأدوات القطع هي شحذ حافة القطع. تتطلب العديد من الأدوات طحنًا هندسيًا وأبعادًا بعد التلبيد. تتطلب بعض الأدوات طحنًا علويًا وسفليًا؛ بينما تتطلب أدوات أخرى طحنًا محيطيًا (مع شحذ حافة القطع أو بدونه). يمكن إعادة تدوير جميع رقائق الكربيد الناتجة عن الطحن.

طلاء قطعة العمل

في كثير من الحالات، يلزم طلاء قطعة العمل النهائية. يوفر الطلاء تزليقًا وصلابة متزايدة، بالإضافة إلى حاجز انتشار للركيزة، مما يمنع الأكسدة عند التعرض لدرجات حرارة عالية. تُعد ركيزة الكربيد الأسمنتي أساسية لأداء الطلاء. بالإضافة إلى تعديل الخصائص الرئيسية لمسحوق المصفوفة، يمكن أيضًا تعديل خصائص سطح المصفوفة من خلال الاختيار الكيميائي وتغيير طريقة التلبيد. من خلال انتقال الكوبالت، يمكن إثراء الطبقة الخارجية من سطح الشفرة بسمك يتراوح بين 20 و30 ميكرومتر بالنسبة لبقية قطعة العمل، مما يمنح سطح الركيزة قوة ومتانة أفضل، ويجعله أكثر مقاومة للتشوه.

بناءً على عملية التصنيع الخاصة بهم (مثل طريقة إزالة الشمع، ومعدل التسخين، ووقت التلبيد، ودرجة الحرارة، وجهد الكربنة)، قد يكون لدى مُصنِّع الأدوات بعض المتطلبات الخاصة بدرجة مسحوق كربيد الأسمنت المُستخدم. قد يُلبِّد بعض مُصنِّعي الأدوات قطعة العمل في فرن تفريغ، بينما قد يستخدم آخرون فرن تلبيد ساخن متساوي الضغط (HIP) (الذي يضغط قطعة العمل قرب نهاية دورة العملية لإزالة أي مسام متبقية). قد تحتاج قطع العمل المُلبَّدة في فرن تفريغ أيضًا إلى ضغط ساخن متساوي الضغط من خلال عملية إضافية لزيادة كثافتها. قد يستخدم بعض مُصنِّعي الأدوات درجات حرارة أعلى للتلبيد بالتفريغ لزيادة كثافة التلبيد للمخاليط ذات محتوى الكوبالت المنخفض، ولكن هذا النهج قد يُخَشِّن بنيتها المجهرية. وللحفاظ على حجم حبيبات ناعم، يمكن اختيار مساحيق كربيد التنغستن ذات حجم جسيمات أصغر. من أجل مطابقة معدات الإنتاج المحددة، فإن ظروف إزالة الشمع وجهد التكرير لها أيضًا متطلبات مختلفة لمحتوى الكربون في مسحوق الكربيد الأسمنتي.

تصنيف الصف

تُشكّل التغيرات في تركيبات أنواع مختلفة من مسحوق كربيد التنغستن، وتركيب الخليط، ومحتوى المادة الرابطة المعدنية، ونوع وكمية مثبط نمو الحبيبات، وغيرها، مجموعة متنوعة من درجات كربيد التنغستن. تُحدد هذه المعايير البنية الدقيقة للكربيد وخصائصه. وقد أصبحت بعض تركيبات الخصائص المحددة أولويةً في بعض تطبيقات المعالجة المحددة، مما يجعل تصنيف درجات كربيد التنغستن المختلفة أمرًا ذا معنى.

يُعدّ نظاما تصنيف الكربيد الأكثر شيوعًا في تطبيقات التشغيل الآلي هما نظام التصنيف C ونظام التصنيف ISO. على الرغم من أن أيًا من النظامين لا يعكس تمامًا خصائص المواد التي تؤثر على اختيار درجات الكربيد الأسمنتية، إلا أنهما يُشكّلان نقطة انطلاق للنقاش. لكل تصنيف، لدى العديد من المصنّعين درجات خاصة به، مما ينتج عنه مجموعة واسعة من درجات الكربيد.

يمكن أيضًا تصنيف درجات الكربيد حسب تركيبها. تُقسّم درجات كربيد التنغستن (WC) إلى ثلاثة أنواع أساسية: بسيطة، دقيقة التبلور، ومسبكة. تتكون درجات البسيط بشكل أساسي من كربيد التنغستن ومادة رابطة الكوبالت، ولكنها قد تحتوي أيضًا على كميات صغيرة من مثبطات نمو الحبيبات. تتكون الدرجة الدقيقة التبلور من كربيد التنغستن ومادة رابطة الكوبالت مضافًا إليها أجزاء من ألف جزء من كربيد الفاناديوم (VC) و(أو) كربيد الكروم (Cr3C2)، ويمكن أن يصل حجم حبيباتها إلى ميكرومتر واحد أو أقل. تتكون درجات السبائك من كربيد التنغستن ومادة رابطة الكوبالت التي تحتوي على نسب قليلة من كربيد التيتانيوم (TiC) وكربيد التنتالوم (TaC) وكربيد النيوبيوم (NbC). تُعرف هذه الإضافات أيضًا باسم الكربيدات المكعبة نظرًا لخصائص التلبيد الخاصة بها. يظهر الهيكل الدقيق الناتج بنية غير متجانسة ثلاثية المراحل.

1) درجات الكربيد البسيطة

تحتوي هذه الدرجات المخصصة لقطع المعادن عادةً على نسبة تتراوح بين 3% و12% من الكوبالت (وزنيًا). يتراوح حجم حبيبات كربيد التنغستن عادةً بين 1 و8 ميكرومتر. وكما هو الحال مع الدرجات الأخرى، فإن تقليل حجم جسيمات كربيد التنغستن يزيد من صلابته وقوة تمزقه العرضي (TRS)، ولكنه يقلل من متانته. تتراوح صلابة النوع النقي عادةً بين 89 و93.5 درجة فهرنهايت (HRA89-93.5)، وتتراوح قوة تمزقه العرضي عادةً بين 175 و350 كيلو باسكال. قد تحتوي مساحيق هذه الدرجات على كميات كبيرة من المواد المعاد تدويرها.

يمكن تقسيم درجات النوع البسيط إلى C1-C4 في نظام الدرجات C، ويمكن تصنيفها وفقًا لسلسلة درجات K وN وS وH في نظام الدرجات ISO. تُصنف درجات النوع البسيط ذات الخصائص المتوسطة كدرجات للأغراض العامة (مثل C2 أو K20)، ويمكن استخدامها في الخراطة والطحن والتسوية والتثقيب؛ وتُصنف الدرجات ذات حجم الحبوب الأصغر أو محتوى الكوبالت الأقل وصلابة أعلى كدرجات تشطيب (مثل C4 أو K01)؛ وتُصنف الدرجات ذات حجم الحبوب الأكبر أو محتوى الكوبالت الأعلى وصلابة أفضل كدرجات تخشين (مثل C1 أو K30).

يمكن استخدام الأدوات المصنوعة من درجات سيمبلكس في تشغيل الحديد الزهر، والفولاذ المقاوم للصدأ من سلسلتي 200 و300، والألمنيوم، والمعادن غير الحديدية الأخرى، والسبائك الفائقة، والفولاذ المقسى. كما يمكن استخدام هذه الدرجات في تطبيقات القطع غير المعدنية (مثل أدوات الحفر الصخري والجيولوجي)، وتتراوح أحجام حبيباتها بين 1.5 و10 ميكرومتر (أو أكثر)، وتحتوي على نسبة من الكوبالت تتراوح بين 6% و16%. ومن الاستخدامات الأخرى لدرجات الكربيد البسيطة في القطع غير المعدنية تصنيع القوالب والمثاقب. تتميز هذه الدرجات عادةً بحجم حبيبات متوسط، وتحتوي على نسبة من الكوبالت تتراوح بين 16% و30%.

(2) درجات كربيد الأسمنت الميكروبلوري

تحتوي هذه الدرجات عادةً على نسبة تتراوح بين 6% و15% من الكوبالت. أثناء عملية التلبيد في الطور السائل، يُمكن التحكم في نمو الحبيبات بإضافة كربيد الفاناديوم و/أو كربيد الكروم، مما يُؤدي إلى الحصول على بنية حبيبات دقيقة بحجم جسيمات أقل من ميكرومتر واحد. تتميز هذه الدرجة الدقيقة الحبيبات بصلابة عالية جدًا وقوة تمزق عرضية تتجاوز 500 كيلو باسكال. يسمح الجمع بين القوة العالية والمتانة الكافية لهذه الدرجات باستخدام زاوية ميل موجبة أكبر، مما يُقلل من قوى القطع ويُنتج رقائق أرق عن طريق قطع المادة المعدنية بدلاً من دفعها.

من خلال التحديد الدقيق لجودة مختلف المواد الخام المستخدمة في إنتاج مسحوق كربيد الأسمنت، والرقابة الصارمة على ظروف عملية التلبيد لمنع تكون حبيبات كبيرة الحجم بشكل غير طبيعي في البنية الدقيقة للمادة، يُمكن الحصول على خصائص مناسبة للمادة. وللحفاظ على حجم حبيبات صغير ومتجانس، يُنصح باستخدام المسحوق المُعاد تدويره فقط في ظل وجود تحكم كامل في المواد الخام وعملية الاسترداد، وإجراء اختبارات جودة شاملة.

يمكن تصنيف الدرجات الدقيقة البلورات وفقًا لسلسلة الدرجات M في نظام تصنيف ISO. بالإضافة إلى ذلك، تُصنف الدرجات C وISO بطرق تصنيف أخرى مماثلة للدرجات النقية. تُستخدم الدرجات الدقيقة البلورات في صنع أدوات تقطع مواد الشغل الأكثر ليونة، نظرًا لأن سطح الأداة ناعم للغاية ويحافظ على حافة قطع حادة للغاية.

يمكن أيضًا استخدام الدرجات الدقيقة التبلورية في تشكيل سبائك النيكل الفائقة، نظرًا لقدرتها على تحمل درجات حرارة قطع تصل إلى 1200 درجة مئوية. لمعالجة السبائك الفائقة والمواد الخاصة الأخرى، يُحسّن استخدام أدوات الدرجات الدقيقة التبلورية وأدوات الدرجات النقية المحتوية على الروثينيوم في آنٍ واحد من مقاومتها للتآكل والتشوه والمتانة. كما تُناسب الدرجات الدقيقة التبلورية تصنيع الأدوات الدوارة، مثل المثاقب التي تُولّد إجهاد قص. يوجد مثقاب مصنوع من درجات مُركّبة من الكربيد الأسمنتي. يختلف محتوى الكوبالت في أجزاء مُحددة من نفس المثقاب، مما يُحسّن صلابته ومتانته وفقًا لاحتياجات المعالجة.

(3) درجات كربيد الأسمنت من نوع السبائك

تُستخدم هذه الدرجات بشكل رئيسي في قطع أجزاء الفولاذ، ويتراوح محتواها من الكوبالت عادةً بين 5% و10%، ويتراوح حجم حبيباتها بين 0.8 و2 ميكرومتر. بإضافة كربيد التيتانيوم (TiC) بنسبة تتراوح بين 4% و25%، يُمكن تقليل ميل كربيد التنغستن (WC) للانتشار على سطح رقائق الفولاذ. كما يُمكن تحسين متانة الأداة، ومقاومة تآكل الفوهات، ومقاومة الصدمات الحرارية بإضافة ما يصل إلى 25% من كربيد التنتالوم (TaC) وكربيد النيوبيوم (NbC). كما تُزيد إضافة هذه الكربيدات المكعبة من صلابة الأداة الحمراء، مما يُساعد على تجنب التشوه الحراري للأداة في عمليات القطع الثقيلة أو غيرها من العمليات التي تُولّد فيها حافة القطع درجات حرارة عالية. بالإضافة إلى ذلك، يُمكن أن يُوفر كربيد التيتانيوم مواقع تكوين نووي أثناء عملية التلبيد، مما يُحسّن توزيع كربيد التنغستن المكعب في قطعة العمل بشكل مُنتظم.

بشكل عام، يتراوح نطاق صلابة درجات كربيد الأسمنت من نوع السبائك بين HRA91 و94، وتتراوح قوة الكسر العرضي بين 150 و300 كيلو باسكال. بالمقارنة مع الدرجات النقية، تتميز درجات السبائك بمقاومة تآكل ضعيفة وقوة أقل، لكنها تتمتع بمقاومة أفضل للتآكل الناتج عن المواد اللاصقة. يمكن تقسيم درجات السبائك إلى C5-C8 في نظام الدرجات C، ويمكن تصنيفها وفقًا لسلسلة الدرجات P وM في نظام الدرجات ISO. يمكن تصنيف درجات السبائك ذات الخصائص المتوسطة كدرجات للأغراض العامة (مثل C6 أو P30) ويمكن استخدامها في الخراطة والنقر والتسوية والطحن. يمكن تصنيف أصعب الدرجات كدرجات تشطيب (مثل C8 وP01) لعمليات الخراطة النهائية والتثقيب. تتميز هذه الدرجات عادةً بأحجام حبيبات أصغر ومحتوى أقل من الكوبالت للحصول على الصلابة ومقاومة التآكل المطلوبة. ومع ذلك، يمكن الحصول على خصائص مواد مماثلة بإضافة المزيد من الكربيدات المكعبة. يمكن تصنيف الدرجات ذات أعلى صلابة كدرجات تخشين (مثل C5 أو P50). تتميز هذه الدرجات عادةً بحجم حبيبات متوسط ​​ومحتوى عالٍ من الكوبالت، مع إضافة كميات قليلة من الكربيدات المكعبة لتحقيق المتانة المطلوبة عن طريق تثبيط نمو الشقوق. في عمليات الخراطة المتقطعة، يمكن تحسين أداء القطع بشكل أكبر باستخدام الدرجات المذكورة أعلاه الغنية بالكوبالت ذات المحتوى العالي من الكوبالت على سطح الأداة.

تُستخدم درجات السبائك ذات محتوى كربيد التيتانيوم المنخفض في تشغيل الفولاذ المقاوم للصدأ والحديد القابل للطرق، كما يُمكن استخدامها في تشغيل المعادن غير الحديدية مثل السبائك الفائقة القائمة على النيكل. عادةً ما يكون حجم حبيبات هذه الدرجات أقل من ميكرومتر واحد، ويتراوح محتوى الكوبالت فيها بين 8% و12%. يُمكن استخدام الدرجات الأكثر صلابة، مثل M10، في خراطة الحديد القابل للطرق؛ بينما تُستخدم الدرجات الأكثر صلابة، مثل M40، في طحن وتسوية الفولاذ، أو في خراطة الفولاذ المقاوم للصدأ أو السبائك الفائقة.

يمكن أيضًا استخدام درجات كربيد الأسمنت من النوع السبائكي لأغراض قطع المواد غير المعدنية، وخاصةً لتصنيع الأجزاء المقاومة للتآكل. يتراوح حجم جسيمات هذه الدرجات عادةً بين 1.2 و2 ميكرومتر، وتتراوح نسبة الكوبالت فيها بين 7% و10%. عند إنتاج هذه الدرجات، تُضاف عادةً نسبة عالية من المواد الخام المُعاد تدويرها، مما يُحقق فعالية عالية من حيث التكلفة في تطبيقات الأجزاء المقاومة للتآكل. تتطلب هذه الأجزاء مقاومة جيدة للتآكل وصلابة عالية، ويمكن الحصول عليها بإضافة كربيد النيكل والكروم عند إنتاج هذه الدرجات.

لتلبية المتطلبات الفنية والاقتصادية لمصنعي الأدوات، يُعد مسحوق الكربيد عنصرًا أساسيًا. تضمن المساحيق المصممة خصيصًا لمعدات التشغيل الآلي لمصنعي الأدوات ومعايير العمليات أداءً ممتازًا لقطعة العمل النهائية، وقد نتج عنها مئات من درجات الكربيد. تتيح طبيعة مواد الكربيد القابلة لإعادة التدوير، وإمكانية العمل مباشرةً مع موردي المساحيق، لمصنعي الأدوات التحكم بفعالية في جودة منتجاتهم وتكاليف المواد.