{"id":22174,"date":"2023-08-25T17:34:33","date_gmt":"2023-08-25T09:34:33","guid":{"rendered":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/?p=22174"},"modified":"2023-08-25T17:35:11","modified_gmt":"2023-08-25T09:35:11","slug":"what-is-hyper-carbide","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/it\/what-is-hyper-carbide\/","title":{"rendered":"Cos'\u00e8 l'Hyper Carburo?"},"content":{"rendered":"
Ipercarburo = iperlega + carburo cementato<\/p>\n

\u00c8 noto che esistono due importanti indicatori di prestazione per le leghe di metalli duri: durezza e resistenza. Questi due fattori sono spesso difficili da bilanciare, proprio come un\u2019altalena. Tuttavia, l\u2019aggiunta di renio alle leghe ad alta temperatura pu\u00f2 aumentare significativamente la tenacit\u00e0 e la resistenza alla deformazione ad alta temperatura dei materiali, comprese le leghe ad alta temperatura a base di ferro, nichel e cobalto.<\/p>\n

 <\/p>\n

Caratteristiche dell'ipercarburo<\/h1>\n

I materiali ipercarburi, costruiti sulla base di costituenti generali di leghe di metalli duri, incorporano uno o pi\u00f9 componenti metallici refrattari ad alta temperatura provenienti da iperleghe, come renio, rutenio, osmio, molibdeno, vanadio, tantalio, niobio, ecc. Questa modifica conferisce caratteristiche eccezionali tra cui maggiore robustezza, durezza e resistenza alla temperatura rispetto alle tradizionali leghe di metalli duri.<\/p>\n

Un effetto particolarmente notevole si osserva quando tracce di renio vengono introdotte nelle leghe di metalli duri. Questa aggiunta aumenta e migliora significativamente le propriet\u00e0 fisiche dei materiali in lega di metalli duri, in particolare in termini di durezza rossa e rigidit\u00e0 della lega (modulo elastico). Il renio applica un solido effetto di rafforzamento della soluzione ai metalli in fase legante esistenti (serie di ferro, cobalto, nichel) nelle leghe di metalli duri, in particolare nel campo del taglio ad alta velocit\u00e0 e della lavorazione di precisione di materiali difficili da lavorare come l'alto contenuto di nichel -leghe termiche, acciai inossidabili resistenti al calore, leghe di titanio, leghe speciali della classe tungsteno-molibdeno-tantalio-niobio-zirconio-afnio. L'utilizzo di utensili da taglio e stampi di precisione realizzati con questi materiali in ipercarburo di nuova concezione presenta uno straordinario vantaggio in termini di costi e prestazioni, sostituendo in modo notevole gli utensili convenzionali.<\/p>\n

 <\/p>\n

Il principio del miglioramento del renio nelle prestazioni del carburo<\/h1>\n

Le persone sono arrivate a riconoscere che l'aggiunta di renio al legante delle leghe di metalli duri a base di WC pu\u00f2 migliorare le loro prestazioni alle alte temperature.<\/p>\n

La Figura 1 illustra schematicamente il diagramma di fase W-Co-Re-C in condizioni di 9wt% Re + 6wt% Co. Questo diagramma, basato sulla letteratura e risultati sperimentali, viene confrontato con un diagramma di fase ridisegnato di WC-Co in condizioni di 10wt% Co. Considerando che la densit\u00e0 del Re \u00e8 significativamente superiore a quella del Co, la lega di metallo duro WC-Co-Re con 9wt% Re e 6wt% Co contiene quasi la stessa proporzione di fase legante in termini di volume del materiale WC-Co con 10wt% Co .<\/p>\n

Dalla Figura 1, \u00e8 evidente che il diagramma di fase W-Co-Re-C differisce dal diagramma di fase W-Co-C. Di seguito le caratteristiche del diagramma di stato W-Co-Re-C:<\/p>\n

\"Fig1
Fig1 Il diagramma di stato W-Co-Re-C con 9 wt% Re + 6 wt% Co (linea rossa) rispetto al diagramma di stato W-Co-C con 10 wt% Co (linea nera).<\/figcaption><\/figure>\n

Innanzitutto, nel diagramma di stato W-Co-Re-C, tutti i punti di fusione si spostano verso temperature pi\u00f9 elevate. Pertanto, rispetto ai tradizionali materiali WC-Co, le leghe metalliche dure WC-Co-Re richiedono la sinterizzazione a temperature pi\u00f9 elevate.<\/p>\n

Secondly, for WC-Co-Re hard metal alloys, the two-phase region without the \u03b7 phase and free carbon slightly shifts towards the higher end at higher carbon contents. This shift is relatively minor but still needs to be considered in the preparation of WC-Co-Re hard metal alloys. It’s worth noting that the width of the two-phase regions in the W-Co-Re-C phase diagram is similar to that in the W-Co-C phase diagram.<\/p>\n

Infine, l'aggiunta di renio al legante espande notevolmente la regione in cui esiste l'equilibrio WC + fase \u03b7 + fase liquida a temperature superiori a circa 1430\u00b0C. Ci\u00f2 implica che se le leghe metalliche dure WC-Co-Re a medio-basso contenuto di carbonio e a basso contenuto di carbonio vengono rapidamente raffreddate dalla temperatura di sinterizzazione, potrebbero contenere la fase \u03b7 invece di decomporsi in miscele WC + Co\/Re termodinamicamente stabili. Pertanto, le leghe di metalli duri WC-Co-Re post-sinterizzazione devono essere raffreddate a velocit\u00e0 di raffreddamento relativamente basse per garantire la completa decomposizione della fase \u03b7.<\/p>\n

Figure 2 illustrates this, showing that batches of WC-Co-Re with medium to low carbon content contain the encapsulated \u03b7 phase after rapid cooling, while they don’t contain the \u03b7 phase after slow cooling.<\/p>\n

\"\"
Fig2\u00a0Under conditions of cooling from the sintering temperature (1520\u00b0C) to 1300\u00b0C at different cooling rates: (a – cooling rate of 4\u00b0C\/minute, b – cooling rate of 0.5\u00b0C\/minute), the microstructure of a medium-grained WC-Co-Re hard metal alloy with 9wt% Re + 6wt% Co and a total carbon content of 5.45 wt%<\/figcaption><\/figure>\n
\"\"
Fig3 Sinterizzata a 1520\u00b0C, poi raffreddata lentamente a 1250\u00b0C, la microstruttura della lega di metallo duro WC-10%Co a grana media (a sinistra) e della lega di metallo duro WC-Co-Re a grana media (contenente 9wt% Re + 6wt% Co) (Giusto)<\/figcaption><\/figure>\n

Le figure 3 e 4 presentano le microstrutture tipiche della lega metallica dura WC-Co-Re a grana media, rispetto ai tradizionali materiali WC-Co preparati con lo stesso livello di polvere WC. Dalla Figura 3, \u00e8 evidente che la microstruttura della lega di metallo duro WC-Co-Re \u00e8 notevolmente pi\u00f9 fine di quella della tradizionale lega di metallo duro WC-Co. Pertanto, il renio funge da potente inibitore della crescita dei grani di WC, frenando il processo di ingrossamento del WC. Secondo i risultati della ricerca, il renio tende a concentrarsi ai confini del grano WC\/legante. Pertanto, si pu\u00f2 dedurre che il ruolo di inibire la crescita dei grani WC nei materiali WC-Co-Re \u00e8 analogo all\u2019azione inibitoria dei tradizionali inibitori della crescita dei grani alle interfacce WC-Co.<\/p>\n

Le leghe di metalli duri WC-Co-Re sub-micron sono comunemente utilizzate in componenti ad alta temperatura e alta pressione, dove il ruolo del renio nell'inibire la crescita del grano \u00e8 cruciale. Ci\u00f2 \u00e8 significativo in quanto elimina la necessit\u00e0 di aggiungere inibitori convenzionali della crescita del grano alle leghe di metalli duri WC-Co-Re sub-micron. Le Figure 4 e 5 raffigurano la microstruttura della lega di metallo duro WC-Co-Re sub-micron senza inibitori della crescita dei grani, esibendo particelle fini e uniformi senza grani WC eccezionalmente grandi. La temperatura di sinterizzazione per questa lega di metallo duro \u00e8 1520\u00b0C, notevolmente superiore alla temperatura di sinterizzazione tipica per le leghe WC-Co submicroniche.<\/p>\n

\"\"
La Figura 4 mostra le microstrutture della lega di metallo duro WC-Co-Re a grana media con 9 wt% Re + 6 wt% Co (a sinistra) e della lega di metallo duro WC-Co-Re sub-micron con 5,5 wt% Re + 3,7 wt% Co<\/figcaption><\/figure>\n
\"\"
La Figura 5 mostra la microstruttura della lega di metallo duro WC-Co-Re sub-micron con 5,5 wt% Re + 3,7 wt% Co.<\/figcaption><\/figure>\n

 <\/p>\n

Prestazioni dell'ipercarburo WC-Co-Re<\/h1>\n

La ricerca ha rivelato che le leghe di metalli duri WC-Co-Re presentano propriet\u00e0 fisiche e meccaniche significativamente migliorate alle alte temperature. Le curve in Figura 6 indicano che la durezza del materiale WC-Co-Re rimane pi\u00f9 stabile al diminuire della temperatura (20-800\u00b0C) rispetto alle tradizionali leghe metalliche dure WC-Co. Temperature di esercizio di 300\u00b0C e 500\u00b0C sono comuni per i componenti HPHT (High Pressure High Temperature). Rispetto ai materiali WC-Co convenzionali, a queste due temperature la durezza della lega metallica dura WC-Co-Re si riduce di quasi due volte. Una maggiore durezza termica \u00e8 fondamentale per la produzione di strumenti utilizzati per leghe ad alta temperatura a base di nichel o altri materiali che generano calore. Questi utensili richiedono taglienti con elevata stabilit\u00e0 termica e robustezza meccanica.<\/p>\n

\"\"<\/p>\n

Fig. 6. La variazione della durezza con la temperatura confrontando il carburo cementato WC-Co-Re submicronico contenente il 5,5% di % Co + 3,7% di % Re con il tradizionale carburo cementato submicronico contenente il 6% di % Co<\/p>\n

La Figura 6 illustra la variazione della durezza con la temperatura per la lega di metallo duro WC-Co-Re di dimensioni inferiori al micron contenente 5,5 wt% Co + 3,7 wt% Re, rispetto alla tradizionale lega di metallo duro sub-micrometrico con 6 wt% Co.<\/p>\n

Sulla base della maggiore durezza termica precedentemente menzionata della lega di metallo duro WC-Co-Re, si pu\u00f2 dedurre che le leghe di metallo duro contenenti ricontenenti presentano una migliore resistenza allo scorrimento alle alte temperature. Infatti, come illustrato nella Figura 7, la lega di metallo duro WC-Co-Re raggiunge lo stesso valore di tasso di sollecitazione di compressione sotto un carico significativamente pi\u00f9 elevato rispetto al materiale WC-Co convenzionale. Ci\u00f2 suggerisce che il legante Co-Re dimostra prestazioni di scorrimento alle alte temperature significativamente migliorate.<\/p>\n

\"\"<\/p>\n

La Figura 7 illustra la relazione tra la velocit\u00e0 di deformazione e lo stress di compressione per le leghe di metalli duri WC-Co-Re e WC-Co a 800\u00b0C.<\/p><\/div>\n

<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Hyper carbide = hyper alloy + cemented carbide It is well known that there are two important performance indicators for hard metal alloys: hardness and strength. These two factors are often difficult to balance, much like a seesaw. However, the addition of rhenium to high-temperature alloys can significantly enhance the toughness and high-temperature deformation resistance…<\/p>","protected":false},"author":2,"featured_media":22182,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_jetpack_memberships_contains_paid_content":false,"footnotes":""},"categories":[79],"tags":[],"class_list":["post-22174","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-materials-weekly"],"jetpack_featured_media_url":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/wp-content\/uploads\/2023\/08\/562c11dfa9ec8a131108bcbf99dcfd83a1ecc04f.webp","jetpack_sharing_enabled":true,"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/it\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/22174","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/it\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/it\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/it\/wp-json\/wp\/v2\/users\/2"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/it\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=22174"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/it\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/22174\/revisions"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/it\/wp-json\/wp\/v2\/media\/22182"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/it\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=22174"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/it\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=22174"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/it\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=22174"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}