Materiale dure sinterizate cu baza carbură de wolfram (WC)

Aliajele dure sunt compuse din carburi ale metalelor greu fuzibile şi un liant, metal sau aliaj, faza greu fuzibilă depăşind 50% vol..

Aliajele dure pot fi clasificate în funcţie de prezenţa sau absenţa wolframului în compoziţia lor, în următoarele grupe:

aliaje dure care conţin wolfram sub formă de monocarbură sau în soluţii solide ale acesteia cu alte carburi;

aliaje dure fără wolfram.Aliajele dure comerciale, care conţin wolfram, pot fi clasificate la

rândul lor în:- aliaje WC - Co;- aliaje WC - TiC - Co;- aliaje WC - TiC - TaC (NbC) - Co;- aliaje WC - TaC (NbC) - Co. ALIAJE WC – CoRealizate în deceniul al treilea al secolului al XX-lea de către

Schröter, în Germania (WC cu 6% Co), şi comercializate sub denumirea de WIDIA au cunoscut şi cunosc o largă utilizare în execuţia sculelor aş-chietoare destinate prelucrării fontelor, a unor materiale cu aşchie scurtă şi a metalelor neferoase.

Sunt mult mai rezistente comparativ cu aliajele celorlalte grupe şi conţin cobalt în proporţii foarte diferite, variind în limitele 3-25% masă. Intervalul atât de larg în care se află proporţia de liant face posibilă îm-părţirea acestor aliaje în trei clase:

clasa aliajelor cu proporţie redusă de cobalt (3-8%);clasa aliajelor cu proporţie medie de cobalt (10-15%);clasa aliajelor cu proporţie ridicată de cobalt (20-25%).Fluxul tehnologic de fabricaţie al produselor din materiale dure

sinterizate cu compoziţia WC - Co conţine următoarele etape:- pregătirea amestecului;- presarea;- presinterizarea;- prelucrarea mecanică;- sinterizarea.

TABELUL 1 Compoziţii şi proprietăţi ale aliajelor WC – Co

Compoziţie, % Densitate Duritate Duritate VickersRezistenţa la

rupere la încovoire

Rezistenţa la compresiune

Conductibilitate termică

Coeficient de dilatare termică

WC Co g/cm3 HRA MPa MPa MPa W/mgrd 106/C100 - 15,7 92 - 94 18000 - 20000 300 - 500 2980 - 5,7 - 7,2

97 3 15,1 - 15,2 90 - 93 16000 - 17000 1000 - 1190 5900 87,9 -

95,5 4,5 15,0 - 15,1 90 - 92 15500 - 16500 1190 - 1400 5770 83,7 -

a) 94 - 94,5 5,5 - 6 14,8 - 15,0 90 - 91 15000 - 16000 1590 - 1800 5000 79,5 -

b) 94 - 94,5 5,5 -6 14,8 - 15,0 91 - 92 16000 - 17000 1400 - 1590 5500 79,5 5

91 9 14,5 - 14,7 89 - 91 14000 - 15000 1490 - 1890 4800 75,3 -

90 10 14,3 - 14,5 88,5 - 90,5 13500 - 14500 1540 - 1940 4690 71,1 -

89 11 14,0 - 14,3 88 - 90 13000 - 14000 1590 - 2000 4570 66,9 -

87 13 14,0 - 14,2 87 - 89 12500 - 13500 1690 - 2090 4480 58,6 -

85 15 13,8 - 14,0 86 - 88 11500 - 12500 1800 - 2190 3880 - 6

80 20 13,1 - 13,3 83 - 86 10500 - 11500 1990 - 2600 3400 - -

75 25 12,8 - 13,0 82 - 84 9000 - 10000 1800 - 2700 3180 - -

70 30 12,3 - 12,5 80 - 82 8500 - 9500 - - - -

- 100 8,9 - 1250 - - 71,1 12,5

a) Granulaţie grobă a fazei WCb) Granuţie fină a fazei WC

Observaţie: serie de produse, ca de exemplu matriţele de trefilare, corpurile de măcinat etc., deci produse care reclamă durităţi foarte mari, rezistenţă la uzare ridicată şi porozităţi apropiate de zero, sunt executate prin comprimare la cald (sinterizare sub presiune).

Pregătirea amestecurilor se realizează în medii umede (apă, tetraclorură de carbon, benzină, spirt, acetonă, tricloretilenă, dicloretilenă etc.), în mori de măcinat prevăzute cu blindaje din stellit sau aliaje dure sinterizate şi corpuri de măcinat de asemenea executate din aliaje dure. Avantajul metodei constă în gradul ridicat de omogenitate asigurat amestecului, iar dezavantajul în intensitatea cu care se produce interacţiunea de natură chimică între componentele amestecului şi în special cobaltului şi mediul în care se desfăşoară procesul. Înlăturarea unor asemenea efecte devine posibilă prin realizarea ulterior procesului de amestecare a unei operaţii de uscare în vid urmată de reducere în hidrogen extrem de uscat, la temperaturi în domeniul 650750C.

Frecvent sunt utilizate pentru desfăşurarea operaţiei de ames-tecare (concomitent şi fragmentare) morile vibratoare cu bile, instalaţii

care asigură o reducere considerabilă a ciclului tehnologic şi o diminuare a ratei de pierdere de material aparţinând corpurilor de măcinat.

În cazul efectuării operaţiei de amestecare în medii gazoase, gradul de impurificare a amestecului pulverulent cu material desprins prin frecare din pereţii morii sau de pe suprafaţa corpurilor de măcinat este considerabil mai mare decât în cazul amestecării în medii umede.

În cazul amestecării în medii umede, în mori cu bile de oţel, în 24 ore, în amestec pătrunde aproximativ 0,20,5% pulbere de oţel generată de frecarea corpurilor de măcinat cu pereţii de oţel ai morilor. Aceeaşi cantitate de pulbere va impurifica amestecul într-un interval de timp de 46 ori mai mare dacă se modifică natura corpurilor de măcinat, acestea fiind înlocuite cu sfere din aliaje dure.

Kieffer şi Benesovski consideră, referitor la intensitatea uzării corpurilor de măcinat executate din aliaje dure, că în funcţie de calitatea suprafeţelor acestora, densitatea şi duritatea lor, acestea pierd prin frecare 13% în 50 până la 200 ore, fracţie care se va regăsi în produsul final.

Presarea la rece, presinterizarea şi prelucrarea mecanică

Presarea amestecurilor pulverulente, în prezenţa sau absenţa lubrifianţilor (parafină în benzen, soluţii de cauciuc, camfor dizolvat în eter etc., în proporţii de 510% soluţie) se realizează la presiuni de 100400 MPa. Presiunea utilizată la comprimarea amestecurilor pulve-rulente WC - Co influenţează puternic densitatea comprimatelor (figura 1), fără a avea totuşi repercursiuni majore asupra densităţii finale a pro-duselor sinterizate.

FIGURA 1 Influenţa presiunii şi a mărimii particulelor de pulbere asupra densităţii comprimatelor din WC - Co: 1 - granulaţie grosieră;2 - granulaţie fină.

Comprimatele, sub formă de blocuri mari sau plăcuţe de formă definitivă, se supun unei presinterizări la 9001150C, în funcţie de proporţia cobaltului în amestec, pentru a li se asigura rezistenţă mecanică suficientă în vederea operaţiilor de prelucrare mecanică ulterioară: tăiere la dimensiunile dorite cu ajutorul discurilor de carborund, strunjire etc..

Creşterea rezistenţei mecanice după efectuarea operaţiei de pre-sinterizare este dictată în principal de prezenţa cobaltului în compoziţie şi de comportarea acestuia în timpul menţinerii la temperatură.

Observaţie: o influenţă hotărâtoare asupra densităţii produselor sinterizate o au parametri tehnologici ai acestei operaţii, respectiv temperatura şi timpul de menţinere la temperatura de sinterizare.

Sinterizarea

Sinterizarea aliajelor dure având drept bază monocarbura wol-framului se realizează la temperaturi peste 1350C, respectiv peste temperatura la care se realizează transformarea eutectică în sistemul W - Co - C.

Optimizarea procesului de sinterizare şi analiza efectelor acestuia asupra structurii aliajelor dure sinterizate WC - Co se realizează pornind de la datele furnizate de diagrama ternară de echilibru W - C - Co (figura 2), respectiv diagrama pseudobinară WC - Co (figura 3)

FIGURA 2 Secţiune izotermă prin diagrama ternară W - C – Co

FIGURA 3 Diagrama pseudobinară Co - WC

Studiul diagramei W - C - Co scoate în evidenţă faptul că domeniul (WC + ) separă triunghiul concentraţiilor în două părţi: partea stângă dominată de domeniul trifazic WC + + C, iar cea dreaptă de o multitudine de faze: K etc., reprezentând carburi duble ale wolframului cu cobaltul.

Compoziţiile tuturor mărcilor de aliaje dure din grupa WC - Co se regăsesc în limitele înguste ale domeniului bifazic (WC + ). Abaterile relativ reduse ale concentraţiei carbonului pot determina apariţia fazei sau a grafitului, cu implicaţii imediate asupra caracteristicilor de exploatare ale aliajelor.

Aliajele WC - Co de interes practic se încadrează în categoria celor hipoeutectice, iar structura lor la temperaturi sub so lidus, judecând după diagrama de echilibru, ar trebui să fie formată din cristale în exces de monocarbură de wolfram şi eutectic WC - . În realitate, în prezenţa centrilor de cristalizare preexistenţi (cristale de WC), carbura conţinută de eutectic se va separa pe cristalele primare de monocarbură în timpul răcirii de la temperatura de sinterizare (figura 4).

FIGURA 4 Microstructura aliajului dur sinterizat WC - 9,5 Co 1500 : 1 (reacţia de atac: KOH + Na2CO3)

Temperatura la care se realizează sinterizarea aliajelor WC - Co de obicei se alege în intervalul 13501480C, în corelaţie cu proporţia de cobalt conţinută de aliaj. Proporţia de fază lichidă apărută în timpul menţinerii la sinterizare este strict dependentă de compoziţia aliajului şi temperatura de sinterizare: cu cât compoziţia aliajului este mai apropiată de compoziţia eutectică şi temperatura de sinterizare mai ridicată, cu atât proporţia de fază lichidă este mai mare.

Sinterizarea aliajelor dure poate avea loc în cuptoare continue, caz în care produsele supuse sinterizării sunt încărcate în nacele din grafit şi protejate de interacţiunea cu mediul înconjurător, sau în cuptoare cu încălzire prin inducţie, în vid.

Sinterizarea aliajelor dure poate avea loc şi sub presiune. În acest caz amestecul de pulberi este încărcat în forme de grafit şi, la temperaturi în domeniul 13001600C, este menţinut sub presiune (715 MPa).

Sinterizarea sub presiune asigură produsului rezultat un preţ de cost mai ridicat decât cel determinat de variantele clasice de procesare, datorită în principal consumurilor ridicate de grafit şi energie electrică.

TABELUL 2 Compoziţii şi proprietăţi ale aliajelor WC - TiC – Co

Compoziţie, % DensitateDuritate Rezistenţa la

rupere la încovoire

Rezistenţa medie la

compresiune

Conductibilitate termică

Coeficient de dilatare

termicăHRA

Vickers

WC TiC Co g/cm3 MPa MPa MPa W/mgrd 106/C

94 1 5 14,5 - 14,7 90 - 91 14700 - 15680 1372 - 1568 5488 79,5 5

87,5 2,5 10 14,0 - 14,2 89 - 90 13720 - 14700 1568 - 1764 4508 66,9 -

84,5 2,5 13 13,7 - 13,8 87 - 89 12740 - 13720 1764 - 1960 4410 62,8 5,5

86 5 9 13,2 - 13,4 89 - 91 14210 - 15190 1470 - 1568 4508 62,8 5,5

82 5 13 12,8 - 13,0 88 - 90 13230 - 14210 1568 - 1764 - - -

82 10 8 11,8 - 12, 0 90 - 91 14700 - 15680 1470 - 1666 - 33,0 -

78 14 8 11,1 - 11,3 90 - 91 15190 - 16170 1274 - 1372 4116 33,4 6,2

78 16 6 11,0 - 11,2 90 - 91,5 15680 - 16660 1078 - 1225 4214 37,6 6

76 16 8 10,9 - 11,1 90 - 91 15190 - 16170 1176 - 1274 - 28,8 6

69 25 6 9,6 - 9,8 91 - 92 16170 - 17150 882 - 1078 - 20,9 7

64 32 7 8,7 - 9,0 92 - 93 16170 - 17150 784 - 980 4018 16,7 -

34 60 6 6,5 - 6,8 92 - 93 17150 - 18130 686 - 784 3724 12,5 7,5

ALIAJE WC - TiC - Co Introducerea în compoziţia aliajului dur WC - Co a carburii titanului şi formarea soluţiei solide TiC - WC

asigură o creştere considerabilă a rezistenţei la oxidare, concomitent cu mărirea durităţii şi a refractarităţii. Aliajele dure din această grupă sunt utilizate în general pentru prelucrarea prin aşchiere a materialelor care dau şpan continuu. Conductibilitatea termică mai scăzută a acestor aliaje, comparativ cu aceea a aliajelor WC - Co şi sus-ceptibilitatea redusă la sudare a şpanului produs în timpul prelucrării, de partea activă a sculei, reprezintă de asemenea avantaje ale acestei categorii de materiale.

FIGURA 5 Diagrama de echilibru pseudobinară Co - TiC FIGURA 6 Secţiune izotermă (1350C) prin diagrama

pseudoternară WC - TiC - Co

Pentru înţelegerea particularităţilor sinterizării aliajelor dure WC - TiC - Co este necesară cunoaşterea echilibrului în sistemul pseudobinar TiC - Co (figura 5), respectiv în sistemul pseudoternar WC - TiC - Co (figura 6).

Diagrama de echilibru pseudoternară WC - TiC - Co este puţin studiată, dar sunt totuşi aprofundate domeniile care prezintă interes practic: domeniul monofazic şi cel bifazic S-a stabilit că solubilitatea carburii (~5%) în faza cu rol de liant, foarte ridicată la temperatura de transformare eu-tectică, scade până la 0,20,6%, odată cu apropierea de temperatura ambiantă.

Observaţie: solubilitatea carburii în faza cu rol de liant creşte odată cu creşterea proporţiei de monocarbură de wolfram în ea.

Un element deosebit de important pentru aliajele din această grupă îl constituie faptul că acestea acceptă un nivel mult mai ridicat de variaţie al concentraţiei carbonului, comparativ cu aliajele din grupa WC - Co, fără să implice prin aceasta apariţia fazelor care afectează nivelul caracteristicilor de exploatare.

Procesul de sinterizare a aliajelor din grupa WC - TiC - Co este similar celui corespunzător aliajelor WC - Co, dar se diferenţiază de acesta din urmă prin temperatura la care se realizează menţinerea izotermă, aceasta situându-se în limitele 14501550C.

ALIAJE WC - TiC - TaC (NbC) - Co Sculele executate din aliaje dure sinterizate aparţinând sistemului WC -

TiC - TaC (NbC) - Co au o comportare, în procesul prelucrării prin aşchiere al materialelor metalice, egală sau superioară sculelor din WC - TiC - Co, numai în cazul în care carburile de titan şi tantal se regăsesc în masa de bază nu sub formă liberă, ci într-o soluţie solidă saturată sau suprasaturată alături de monocarbura de wolfram.

Ammann şi Hinnüber au confirmat faptul că aliajele dure WC - TiC - TaC (NbC) - Co, comparativ cu WC - TiC - Co, sunt caracterizate prin valori ale durităţii măsurate la cald, cu 5100 unităţi Vickers mai ridicate. O asemenea performanţă poate fi atinsă cu condiţia creşterii uşoare a proporţiei fazei cu rol de liant.

Creşterea proporţiei de TaC (NbC) reduce considerabil rezistenţa la încovoiere a aliajului dur sinterizat. Efectul devine notabil pentru compoziţiile cu peste 1820% TaC (NbC) (figura 7); concomitent se înregistrează şi o scădere moderată a durităţii. Rezistenţa la încovoiere poate fi crescută suplimentar cu 520% prin mărirea proporţiei cobaltului cu 618% (figura 8), dar afectând în acest fel nivelul durităţii, care scade considerabil.

Aliajele dure sinterizate WC - TiC - TaC (NbC) - Co pot fi obţinute prin sinterizarea de exemplu a următoarelor materii prime:

amestecuri ale carburilor de wolfram, titan şi tantal împreună cu liantul cobalt;

amestecuri de carburi de wolfram şi tantal cu soluţia solidă a carburii de wolfram şi a celei de titan, în prezenţa liantului cobalt;

amestecuri ale cobaltului cu carbura de wolfram şi soluţia solidă formată de carburile de titan şi tantal;

amestecuri ale cobaltului cu carbura wolframului şi soluţiile solide TiC - WC, respectiv TaC - WC;

amestecuri ale cobaltului cu carbura wolframului şi soluţia solidă complexă TiC - TaC - WC;

amestecuri ale soluţiei solide pseudoternare WC - TiC - TaC cu cobaltul în calitate de liant.

TABELUL 3 Compoziţii şi proprietăţi ale aliajelor WC - TiC - TaC (NbC) - Co

Compoziţie, % DensitateDuritate Rezistenţa la

încovoireRezistenţa la compresiune

Coeficient de dilatare

termicăHRA

Vickers

WC TiCTaC

(NbC)Co g/cm3 MPa MPa MPa 106/C

85 4 1 10 13,2 - 13,4 89 - 90 13230 - 14210 1666 - 1862 - -80,5 5 5,5 9 13,1 - 13,3 90 - 91 13720 - 14700 1666 - 1960 - -

77 6,5 9 7,5 12,5 - 12,7 91 - 92 15190 - 16170 1372 - 1568 - 5,5

59 7 22 12 12,3 - 12,5 89 - 90 12740 - 13720 1568 - 1764 - -

76 7,5 6,5 10 12,0 - 12,2 89 - 90 13230 - 14210 1666 - 1960 4410 6,0

73,5 10 8 8,5 11,8 - 12,0 90,5 - 91,5 14210 - 15190 1372 - 1568 - -

72,5 10 8 9,5 11,7 - 11,9 90 - 91 13720 - 14700 1470 - 1715 - -

71,5 10 8 10,5 11,7 - 11,8 80 - 90 13230 - 14210 1568 - 1862 - -

62 12 18 8 11,7 - 11,9 91 - 92 15680 - 16660 1176 - 1372 4998 -

59 12 18 11 11,4 - 11,6 90 - 91 13720 - 14700 1274 - 1470 3920 -

69,5 12,5 8 10 11,2 - 11,4 90,5 - 91,5 14210 - 15190 1372 - 1666 - -

70,5 13,5 7,5 8,5 11,1 - 11,3 91 - 92 14700 - 15680 1274 - 1470 4606 5

62 20 8 10 10,5 - 10,7 91 - 92 14700 - 16170 1078 - 1274 3920 -

50 30 10,5 9,5 8,7 - 9,0 91 - 92 15680 - 16660 980 - 1176 3724 -

Observaţie: carbura de tantal de puritate tehnică conţine o proporţie ridicată de carbură de niobiu, caracterizată printr-o duritate uşor mai ridicată decât cea corespunzătoare carburii de tantal. În aceste condiţii, simbolizarea aliajului dur va conţine referiri nu exclusiv la proporţia de carbură de tantal, ci la carbura de tantal impurificată cu cea de niobiu TaC (NbC).

FIGURA 7 Rezistenţa la încovoiere a diferitelor aliaje WC - TiC - TaC (NbC) - Co în funcţie de proporţia carburii TaC

(NbC)

FIGURA 8 Caracteristicile mecanice ale diferitelor aliaje dure WC - TiC - TaC

(NbC) - Co în funcţie de proporţia liantului (cobalt)

Cercetările metalografice, efectuate pe aliajele dure sinterizate cu compoziţii în limitele în care se încadrează marea ma joritate a mărcilor vehiculate pe piaţă (218% TiC, 215% TaC, 518 Co şi rest WC), conduc la concluzia că, alături de faza generată de metalul cu rol de liant

se regăsesc întotdeauna două faze întrepătrunse şi care generează scheletul rigid: monocarbura de wolfram parţial sau total recristalizată

şi carbura complexă reprezentând o soluţie solidă a carburilor de titan, tantal şi wolfram (faza ) (figura 9).

FIGURA 9 Microstructura aliajului dur sinterizat 81% WC, 5% TiC, 5% TaC (NbC) şi 9% Co (2000 : 1)

Aliajele dure conţinând peste 50% carbură de titan şi tantal, utilizate pentru executarea alezoarelor, sunt caracterizate prin absenţa fazei care a cedat locul fazelor şi

WC - TaC (NbC) - Co ( Tabelul 4). Aliajele dure din această grupă au destinaţii care diferă în funcţie de proporţia carburii de tantal. La valori relativ scăzute ale acesteia (13%) sunt destinate executării sculelor pentru prelucrarea fontelor (în special a celor cu crustă dură). Adaosul suplimentar de carbură de vanadiu (0,10,8%) aliajelor dure din grupa WC - Co cu maxim 3% TaC (NbC), le creşte considerabil performanţele în domeniul prelucrării acestei categorii de fontă. Creşterea proporţiei de carbură de tantal [310% TaC (NbC)] modifică destinaţia sculelor executate din aceste aliaje, făcându-le apte pentru prelucrarea fontelor şi a oţelurilor moi. Creşterea proporţiei carburii de tantal în stare pură sau mixturii de car-buri de tantal şi niobiu implică o scădere considerabilă a durităţii(), fapt care nu mai permite utilizarea acestora în vederea executării sculelor aşchietoare.

Figura 10 Influenţa adaosului de TaC (NbC) asupra caracteristicilor mecanice ale aliajelor dure WC - TaC (NbC) – Co

Generalizând, se poate spune că importanţa practică a aliajelor dure WC - TaC (NbC) - Co este legată de utilizarea lor pentru prelucrarea materialelor cu tenacitate ridicată şi în mod vizibil se plasează sub nivelul de importanţă al aliajelor dure WC - TiC - Co sau WC - TiC - TaC (NbC) - Co.

În mod similar efectului carburii de titan, carbura de tantal adă-ugată aliajelor dure WC - Co reduce tendinţa de tocire a muchiei tăietoare, uzura feţelor de tăiere şi susceptibilitatea la sudare a şpanului de faţa de degajare a sculei în timpul prelucrării materialelor cu tenacitate ridicată. Tabelul 4 Compoziţiile şi caracteristicile aliajelor dure din grupa WC - TaC (NbC) – Co

Compoziţie, % DensitateDuritate Rezistenţa la

încovoiereHRA

VickersWC TaC (NbC) Co g/cm3 MPa MPa

930,7 + (0,3

VC)6 14,6 - 14,8 91 - 91,5 15680 - 16660 1372 - 1568

91,5 1 + (0,5 VC) 7 14,5 - 14,7 91,5 - 92 16170 - 17150 1323 - 1470

92 2,5 5,5 14,8 - 15,0 91 - 92 15680 - 16660 1372 - 156875 5 20 13,1 - 13,3 84 - 86 10780 - 11760 2058 - 235270 5 25 12,8 - 13,0 82 - 84 9310 - 10290 1960 - 225484 10 6 14,5 - 14,7 89 - 90 14700 - 15680 1372 - 156881 10 9 14,3 - 14,5 88 - 90 13720 - 14700 1568 - 176474 20 6 14,4 - 14,6 88 - 89 14210 - 15190 1470 - 166660 27 13 13,7 - 13,9 86 - 88 11760 - 12740 1764 - 2058

În concluzie, se poate spune că, proporţii reduse sau medii de carbură de tantal în aliajele WC - Co influenţează în mod pozitiv

caracteristicile acestora, în special când alături de aceasta se regăsesc şi carburile de niobiu, vanadiu şi titan.

Aliaje dure cu baza WC, neuzuale.Aliaje dure WC - Mo2C - Co (Ni). În această categorie de aliaje se în-

registrează o valoare maximă a durităţii la o proporţie de 63% mono-carbură de wolfram; rezistenţa la încovoiere a acestor aliaje variază în limitele 4901176 MPa (o creştere a proporţiei monocarburii de wolfram determină o majorare a nivelului rezistenţei la încovoiere).

Aliajele dure din această categorie liate cu nichel se caracterizează printr-o valoare a rezistenţei (în special la cele cu nivel ridicat al proporţiei de Mo2C) superioară celor liate cu cobalt.

Deoarece aliajele WC - Mo2C, din punct de vedere a rezistenţei, sunt inferioare celor din clasa WC - Co şi-n afara densităţii nu se evidenţiază prin proprietăţi deosebite, nu şi-au găsit locul în domeniul prelucrărilor prin aşchiere.

Aliaje dure WC - Mo2C - TiC - Ni (Co). Adaosurile carburii de molibden Mo2C aliajelor dure cu baza WC - TiC asigură o ridicare a durităţii în detrimentul rezistenţei la încovoiere. Prin creşterea proporţiei de carbură de molibden se obţin aliaje cu tenacitate mai ridicată, cu condiţia ca locul cobaltului în calitate de liant să fie ocupat de nichel.

Aliajele din această categorie au jucat un rol deosebit în primele decade ale secolului al XX- lea, ulterior fiind înlocuite de aliajele cu compoziţii similare din care lipsea carbura molibdenului.

Aliaje dure WC - ZrC. Înlocuirea monocarburii titanului în aliajele dure WC - TiC - Co cu monocarbura zirconiului, în aceeaşi proporţie, conduce la realizarea unor aliaje dure utile, dar de calitate inferioară primei categorii. Dacă aliajului dur WC - TiC i se înlocuieşte monocarbura titanului cu monocarbura zirconiului, cantitativ de 1,72 ori mai multă în raport cu cantitatea de monocarbură de titan, se obţine un aliaj dur cu proprietăţi apropiate şi cu o capacitate de aşchiere similară.

Aliaje dure cu baza WC - VC, WC - Cr3C2. Adaosurile de VC şi respectiv Cr3C2 în proporţii reduse, asigură o creştere a durităţii; la creşterea proporţiei acestor adaosuri se înregistrează o majorare a fragilităţii aliajelor. Cromul şi carbura sa Cr3C2 în proporţii de 0,10,5% frecvent se regăsesc sub formă de impurităţi în aliajele dure cu baza monocarbura wolframului (impurităţile provin din procesul de fragmentare). Monocarbura vanadiului în proporţii de până la 1% se utilizează în combinaţie cu carbura de tantal în aliajele dure WC - Co cu destinaţie spe-cială, de exemplu pentru prelucrarea fontelor deosebit de dure.

OBŢINEREA ALIAJELOR DURE PRIN IMPREGNAREAliajele dure pot fi obţinute nu numai prin sinterizarea simultană a

amestecului de pulberi de carburi cu metalul cu rol de liant ci şi prin

impregnarea bazei carbidice cu liant metalic, în stare lichidă. Impregnarea poate fi realizată prin imersiune totală, prin imersiune parţială (capilaritate), sau prin suprapunere.

Dacă pe semifabricatul poros sinterizat, realizat din monocarbură de wolfram, se suprapune o cantitate corespunzătoare de cobalt pur, prin încălzire în atmosferă reducătoare se vor derula procesele schematic prezentate în figura 11.

Prin încălzirea unui asemenea semifabricat până la temperaturi apropiate de temperatura de transformare eutectică (figura 11 a), în zonele de contact cu cobaltul, ca urmare a unei reacţii de contact, apare faza lichidă care relativ repede penetrează scheletul carbidic (figura 11 b). Cu creşterea temperaturii tot cobaltul trece în faza lichidă şi asigură impregnarea uniformă a scheletului carbidic (uniformizarea distribuţiei fazei lichide în volumul scheletului carbidic se înregistrează după 24 ore de menţinere în domeniul temperaturii ridicate) (figura 11 c). Faza lichidă umectează aglomeratele de monocarbură de wolfram determinând recristalizarea acestora şi formarea cristalelor de fază şi Pe suprafaţa scheletului carbidic se formează denivelări cu adâncimi de 13 mm ca urmare a unei dizolvări neuniforme a particulelor de monocarbură de wolfram de la suprafaţă.

FIGURA 11 Impregnarea monocarburii wolframului cu cobalt sau aliaj WC - Co

Observaţie: temperatura la care are loc transformarea eutectică în sistemul WC - Co nu este riguros stabilită. Astfel conform R. Kieffer ea

este plasată la aproximativ 1280C, conform W. D. Jones la 1320C şi conform B. S. Mitin la aproximativ 1340C.

După răcirea până la temperatura camerei, excesul de mo-nocarbură de wolfram din faza lichidă precipită, în soluţia solidă (faza ) rămânând o cantitate nesemnificativă; are loc concomitent şi o continuare a creşterii dimensiunilor cristalelor de monocarbură (figura 11 d).

Pentru a limita tendinţa de formare a denivelărilor de pe suprafaţa scheletului de monocarbură de wolfram se poate înlocui cobaltul pur cu un aliaj cobalt-monocarbură de wolfram (figura 11 e-f): infiltrarea aliajului Co - WC cu o compoziţie eutectică, este totală, la suprafaţa scheletului de monocarbură înregistrându-se în final o uşoară creştere a rugozităţii. Dacă aliajul Co - WC, care urmează să impregneze scheletul de monocarbură, prezintă monocarbură de wolfram în exces (figura 11 g-h), pe suprafaţa semifabricatului va rămâne partea de aliaj de impregnare neacceptată de scheletul de monocarbură.

Procesul de impregnare în alte sisteme, ca de exemplu carbura de titan sau molibden cu aliaje de nichel şi crom, cobalt şi crom sau cobalt în crom şi molibden, are loc în mod similar variantei descrise anterior.