Rolos de carboneto de tungstêniosão ferramentas vitais na indústria moderna de processamento de metais e são amplamente utilizadas no processo de laminação de metais como aço, alumínio e cobre. Sua dureza única, resistência ao desgaste e estabilidade em alta temperatura fazem com que os rolos de carboneto tenham um bom desempenho em ambientes de trabalho de carga pesada. No entanto, qual é a dureza dos rolos de carboneto? Esta é uma questão muito importante, que está relacionada à vida útil, eficiência de processamento e benefícios econômicos dos rolos.

Este artigo discutirá em detalhes o índice de dureza dos rolos de carboneto industriais, os fatores que afetam a dureza, o método de teste de dureza e o efeito da dureza no desempenho dos rolos de carboneto.

O que significa a dureza dos rolos de carboneto?

Dureza é uma medida da capacidade do material de resistir à deformação plástica local (como indentação, arranhões, etc.), geralmente expressa como um valor de dureza de indentação. A dureza dos rolos de carboneto é geralmente medida por microdureza ou dureza Brinell (HB), dureza Rockwell (HRB) e outros padrões.

Para rolos de carboneto industriais, a dureza não é apenas um valor estático, ela tem um impacto importante na resistência ao desgaste, resistência à corrosão, estabilidade térmica e outras propriedades do rolo. Portanto, a dureza é frequentemente um dos indicadores técnicos mais críticos ao selecionar materiais de carboneto adequados e suas áreas de aplicação.

Qual é a faixa de dureza dos rolos de carboneto industriais?

A dureza dos rolos de carboneto geralmente está intimamente relacionada à composição da liga usada. Os rolos de carboneto são compostos principalmente de elementos como tungstênio, carbono e cobalto, e diferentes fórmulas de liga afetarão sua dureza. Especificamente, a dureza dos rolos de carboneto geralmente está entre 55-80 HRC (escala de dureza Rockwell C).

● Rolos de liga de tungstênio-cobalto: Este tipo de rolo de carboneto tem uma faixa de dureza comum de 60-75 HRC. Quando o teor de tungstênio é alto, a dureza será maior, e o componente de cobalto desempenha um papel de lubrificação e tenacidade. Portanto, quanto maior a proporção de cobalto, menor a dureza. Em termos gerais, quanto maior a proporção de tungstênio, melhor a dureza e a resistência ao desgaste, mas a fragilidade correspondente também pode aumentar.

● Rolo de liga de tungstênio-carbono: Esta liga tem uma dureza alta, geralmente entre 70-80 HRC, e é adequada para aplicações que exigem resistência ao desgaste extremamente alta e alta dureza. Quando o teor de tungstênio é alto, a dureza é significativamente melhorada, mas a tenacidade é relativamente baixa.

● Rolo de liga de níquel-tungstênio: A dureza dos rolos de liga de níquel-tungstênio é geralmente entre 55-70 HRC, com boa resistência à corrosão, adequados para condições especiais de trabalho.

Deve-se observar que a dureza dos rolos de metal duro é um dos indicadores importantes que afetam seu desempenho de trabalho, mas uma dureza muito alta também pode levar ao aumento da fragilidade, por isso é necessário encontrar um equilíbrio adequado entre dureza, tenacidade e resistência ao desgaste.

Quais fatores afetam a dureza dos rolos de metal duro?

A dureza dos rolos de carboneto cimentado não é um valor fixo, mas é afetada por múltiplos fatores. A seguir estão os principais fatores que afetam a dureza dos rolos de carboneto cimentado:

1. Composição da liga

A dureza do carboneto cimentado está intimamente relacionada ao tipo e ao conteúdo dos elementos que ele contém. Os principais componentes da liga são geralmente tungstênio, cobalto, carbono, etc. O tungstênio tem dureza e resistência ao desgaste extremamente altas, enquanto o cobalto atua principalmente como um ligante para melhorar a tenacidade da liga.

● Teor de tungstênio: Quanto maior o teor de tungstênio, maior a dureza do carboneto cimentado, mas a tenacidade será relativamente reduzida. Rolos de carboneto cimentado com maior teor de tungstênio geralmente têm maior resistência ao desgaste, mas podem ser mais propensos a rachaduras ou quebras sob altas cargas de impacto.

● Teor de cobalto: O cobalto é um ligante importante para o carboneto cimentado, que desempenha principalmente um papel no aumento da tenacidade da liga, melhorando o desempenho do processamento e melhorando a estabilidade térmica. Quanto maior o teor de cobalto, melhor a tenacidade da liga, mas a dureza é relativamente baixa. O teor de cobalto é geralmente controlado entre 5% e 30%, e a proporção específica será ajustada de acordo com diferentes requisitos de uso.

● Teor de carbono: O teor de carbono também afeta a dureza e a resistência ao desgaste do carboneto cimentado. Geralmente, quando o teor de carbono no carboneto cimentado é maior, a dureza aumentará, mas isso também pode causar o aumento da fragilidade da liga, portanto, o teor de carbono precisa ser controlado de acordo com a aplicação específica.

2. Temperatura e tempo de sinterização

O processo de sinterização do carboneto cimentado é um elo fundamental que afeta sua dureza. Durante o processo de sinterização em alta temperatura, a ligação entre os pós e o grau de densificação da estrutura são cruciais para a melhoria da dureza.

● Temperatura de sinterização: A temperatura de sinterização geralmente está entre 1400℃ e 1600℃. Temperaturas muito altas ou muito baixas afetarão a densidade do carboneto cimentado e, então, afetarão a dureza. Se a temperatura de sinterização for muito alta, pode ocorrer crescimento excessivo de grãos dentro da liga, resultando em uma diminuição da dureza; enquanto se a temperatura de sinterização for muito baixa, a liga pode não ser completamente sinterizada, resultando em poros e estrutura solta, afetando assim a dureza e a durabilidade.

● Tempo de sinterização: A duração do tempo de sinterização também afetará a densidade e a dureza do carboneto cimentado. Um tempo muito longo ou muito curto pode levar a um desempenho instável da liga, portanto, o tempo de sinterização apropriado deve ser selecionado de acordo com a composição e os requisitos da liga.

3. Processo de metalurgia do pó

No processo de fabricação de rolos de carboneto cimentado, a tecnologia de metalurgia do pó desempenha um papel decisivo. O processo de metalurgia do pó inclui vários elos, como preparação, mistura, prensagem e sinterização de pós de liga, que têm uma influência importante na dureza e estrutura da liga.

● Tamanho de partícula do pó de liga: O tamanho de partícula do pó tem um efeito significativo na dureza do carboneto cimentado. Em termos gerais, partículas de pó mais finas são propícias à densificação da liga, melhorando assim sua dureza. Partículas grossas podem fazer com que a estrutura interna da liga se solte, afetando a dureza.

● Uniformidade do pó: A uniformidade do pó também é um dos fatores que afetam a dureza do carboneto cimentado. Se os componentes no pó forem distribuídos de forma desigual, pode ocorrer desempenho inconsistente após a sinterização, resultando em dureza reduzida.

4. Processo de pós-tratamento da liga

Após sinterização, cimentadorolos de carbonetogeralmente precisam passar por uma série de processos de pós-tratamento, como tratamento térmico, endurecimento da superfície, revestimento, etc., para melhorar ainda mais sua dureza e resistência ao desgaste.

● Tratamento térmico: Ao controlar as taxas de aquecimento e resfriamento, o tratamento térmico pode melhorar significativamente a dureza do carboneto cimentado. Por exemplo, após o tratamento de têmpera adequado, a dureza da superfície dos rolos de carboneto cimentado pode ser bastante melhorada.

● Tratamento de revestimento: Alguns rolos de carboneto cimentado formarão um revestimento endurecido (como revestimento de TiN, CrN) na superfície por meio da tecnologia de revestimento para melhorar sua dureza de superfície e resistência ao desgaste. Este tratamento pode estender significativamente a vida útil dos rolos de carboneto cimentado, especialmente em ambientes de trabalho de alta temperatura e alta velocidade.

Quais são os métodos de teste para a dureza dos rolos de metal duro?

O teste de dureza de rolos de carboneto cimentado é uma etapa muito importante no processo de fabricação. Os métodos comuns de teste de dureza incluem teste de microdureza, teste de dureza Brinell, teste de dureza Vickers, teste de dureza Rockwell, etc. A seguir estão vários métodos comuns de teste:

1. Teste de microdureza (HV)

O teste de microdureza é usado principalmente para medir a dureza de uma pequena área na superfície de materiais de carboneto cimentado. Ao aplicar uma certa carga, o indentador de pirâmide de diamante deixa uma indentação na superfície do material e, em seguida, o comprimento diagonal da indentação é medido por meio de um microscópio para calcular o valor de dureza. O teste de microdureza é adequado para materiais de alta dureza, como carboneto cimentado.

2. Teste de dureza Rockwell (HRC)

O teste de dureza Rockwell é o método de teste de dureza mais amplamente utilizado, especialmente para o teste de rolos de carboneto cimentado. Ao aplicar uma certa pressão na superfície do rolo de carboneto cimentado, a profundidade da indentação é medida para obter o valor de dureza. A escala de dureza Rockwell C (HRC) é geralmente usada para medir a dureza de rolos de carboneto cimentado. O processo de teste é rápido e os resultados são intuitivos.

3. Teste de dureza Brinell (HB)

O teste de dureza Brinell determina a dureza aplicando uma certa pressão na superfície do rolo de carboneto com uma esfera de aço de um certo diâmetro e medindo o diâmetro da indentação. A dureza Brinell é adequada para testar materiais mais macios. Embora não seja comumente usado para testar rolos de carboneto, esse método também é usado em alguns campos.

O impacto da dureza do rolo de carboneto no desempenho

A dureza dos rolos de carboneto está diretamente relacionada ao seu desempenho, especialmente à resistência ao desgaste e à vida útil. Quanto maior a dureza, mais forte é a resistência ao desgaste do rolo de carboneto, e ele pode manter uma taxa de desgaste menor por mais tempo em condições de trabalho de alta velocidade e carga pesada. Portanto, a dureza é um dos principais indicadores para medir a qualidade dos rolos de carboneto.

No entanto, quanto maior a dureza, melhor. Dureza excessiva pode aumentar a fragilidade da liga, afetando assim seu impacto e resistência sísmica. Em aplicações práticas, um equilíbrio precisa ser alcançado entre dureza, tenacidade e resistência ao desgaste para garantir o bom desempenho dos rolos de carboneto sob condições de trabalho complexas.

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