Sert Metal Mikroyapısı, Gözeneklilik ve Grafitin Nasıl İnceleneceği

Sert Metal Türleri ve Yapıları

WC-Co ve WC-TiC-Co gibi toz metalurjisi alaşımları genellikle sementli karbürler veya sert metaller olarak adlandırılır. Başlıca aileler arasında tungsten-kobalt (YG), tungsten-titanyum-kobalt (YT), tungsten-titanyum-molibden-niyobyum (YW), çelik bağlayıcılı (YE), titanyum-nikel-molibden (YN) ve döküm tungsten karbür (YZ) yer alır. WC-Co genellikle daha yüksek mukavemet ve darbe tokluğu sunarken, WC-TiC-Co daha yüksek aşınma direnci, sıcak sertlik ve izin verilen kesme hızı sağlar.

YG sert metal genellikle açık renkli WC alfa fazı ve koyu renkli bağlayıcı beta fazı içerir. İnce taneli sınıflar arasında YG3X (K01), YG (K20) ve YG6X (K10) bulunur; YG6X özellikle ince tanelidir. YG8 ve YG8N (K30) ise ince ve orta taneli sınıflar arasında yer alır. YG11C ve üzeri gibi iri taneli WC ve yüksek bağlayıcı içeren sınıflar, daha düşük sertliğe sahip olmakla birlikte darbe yüküne maruz kalan kalıplar ve madencilik aletleri için daha iyi tokluk sağlar. Bu sınıflandırma, ISO 4499-1:2008 standardına uygundur.

YT sert metal, genellikle blok şeklinde WC alfa fazı, bağlayıcı beta fazı ve yuvarlak, turuncu-sarı ila kahverengi renkli TiC-WC gama fazı içerir. Rengi, oksidasyon koşullarına göre değişir. WC taneleri genellikle orta büyüklüktedir ve gama fazı içeriği arttıkça iri hale gelebilir.

TaC ve NbC ilaveleri, WC ve TiC-WC tanelerini inceltir ve sert, ince, düzensiz, karmaşık karbürler oluşturur. Çelik bağlayıcılı sert metal, ısıl işleme tabi tutulabilen bir çelik matris içinde TiC veya WC içerebilir; çelik bağlayıcı tavlanabilir, normalize edilebilir, su verilip temperlenebilirken, karbür parçacıkları kararlı kalır.

Numune Hazırlama

Yüzey ve çekirdek gözeneklilikleri farklılık gösterebileceğinden, genellikle bir kırık kesiti seçilir. Tel EDM ile kesilir veya mekanik olarak kırılır. Manuel hazırlık için, 150–250 μm silikon karbür taş üzerinde su soğutmalı olarak taşlayın, ardından yaklaşık 450 dev/dk hızında bir dökme demir disk üzerinde 10 veya 12 μm bor karbür veya silikon karbür tozu ile parlatın. Parlatma işlemi için 1.000 mL su, 10 g potasyum ferrisiyanür, 10 g potasyum hidroksit ve yaklaşık 40 g krom oksit veya alümina içeren bir çözelti ya da sentetik elmas macunu kullanılabilir.

Mekanik parlatma işleminde kaba ve ince aşamalar kullanılır. Kaba aşamada hazırlanan numuneler, yaklaşık 80 mm çapında bir halka içinde kükürt ile sabitlenebilir. İnce parlatma aşamasında ise, doymuş potasyum permanganat çözeltisi kullanılarak 85% alümina ve 15% kauçuk diskler yaklaşık 20 dakika boyunca kullanılabilir.

Dağlama ve faz tanımlama

20%, 10% veya 5% sıcaklıklarında, potasyum ferrisiyanür ve potasyum hidroksit çözeltilerinden hazırlanan taze, eşit hacimli karışımlar WC ve TiC-WC fazlarını ortaya çıkarır; daha düşük konsantrasyonlarda ise turuncu-sarıdan turuncu-kırmızıya kadar değişen eta fazı gözlemlenebilir. Alternatif olarak, cilalanmış ve kuru bir numuneyi havada 450–500°C'de yaklaşık 10–15 dakika boyunca soluk sarı renk alana kadar ısıtın. Aşırı oksitlenmiş koyu mavi yüzeyler yeniden cilalanmalıdır.

Gözeneklilik ve Grafit Değerlendirmesi

Gözeneklilik, 40 μm’nin altında keskin sınırlı siyah dairesel delikler şeklinde görülür. Aşındırılmamış, cilalanmış bir numuneyi 100× veya 200× büyütmede kenardan merkeze doğru birden fazla görüş alanında inceleyin ve hem genel hem de ciddi gözenekliliği rapor edin; bu sırada ciddi gözeneklilik değerine özellikle vurgu yapın. ISO 4499-4:2016, uluslararası bir referans yöntem olarak incelenebilir; bu, herhangi bir eşdeğerlik veya kabul iddiası anlamına gelmez.

Fazla karbon, ince yuva benzeri veya nokta benzeri grafit oluşturur. WC-Co’da hacim fraksiyonu yaklaşık 2% olduğunda pul benzeri bir yapıya dönüşür; WC-TiC-Co’da ise yaklaşık 1,5%, daha ince bir yuva benzeri yapı oluşturabilir. Aşındırılmamış, cilalanmış numuneleri grafit miktarı, boyutu, morfolojisi ve dağılımı açısından değerlendirin. Grafit, gözeneklilik ve eta fazı mukavemet, tokluk ve aşınma direncini azaltır; bu nedenle bunların tanımlanması, toz hazırlama, karıştırma, presleme ve sinterleme süreçlerinin kontrolüne yardımcı olur.