Hợp kim cứng ppt

Sự xuất hiện của lò điện vào thế kỷ trước đã dẫn tới nghành sản xuất vật liêu cứng mới ở nhiệt độ rất cao Nhà hoá học người Mỹ Achéon đã sản xuất ra cácbit silic năm 1891, trong một lò

I Hợp kim cứng

Nhiều chất cứng hơn thép dụng cụ được tôI luyện đã biết từ xa xưa , kim cương , corum, thạch anh và nhiều chất khác có trong tự nhiên được sử dụng để mài dũa kim loại , chúng được sử dụng trong mẫu vật liệu mài lỏng hoặc trong đá mài , nhưng chúng không thích hợp làm dụng cụ cắt bởi vì chúng không đủ độ bền Sự xuất hiện của lò điện vào thế kỷ trước đã dẫn tới nghành sản xuất vật liêu cứng mới ở nhiệt độ rất cao

Nhà hoá học người Mỹ Achéon đã sản xuất ra cácbit silic năm 1891, trong một lò điện giữa các điện cực cacbon , và được sử dụng như một vật liệu mài khi được dính kết với nhau bằng vật liệu gốm , là vật liệu đá mài rất quan trọng , nhưng nó không đủ độ bền cho vật liệu dụng cụ cắt

Nhiều nhà khoa học kỹ sư , các nhà phát minh trong thời kỳ đầu đã sử dụng lò điện với mục đích sản xuất kim cương tổng hợp nhưng không thành công HerriMoissan ở Sorbonne đã chế tạo ra nhiều các bít mới : borides, silicdes- tất cả đều là những vật liệu rất cứng với nhiệt độ nóng chảy rất cao Trong đó cacbit WC được tìm thấy là chất có độ cứng đặc biệt và có nhiều

đặc trưng kim loại Nó không thu hút được sự chú ý lúc bấy giờ nhưng cũng

có một vài thử nghiệm trong một mẫu thích hợp để sử dụng như một dụng

cụ cắt hoặc dụng cụ khắc vết

Thực tế có hai cácbit, Wc phân huỷ ở 2600o C và W2C nóng chảy ở nhiệt

độ 2750o C Cả hai đều rất cứng và có một hợp kim eutectic ở sự hợp thành trung gian và một điểm nóng chảy thấp hơn 2525o C, chất này khó nóng chảy

và mất đI , và là chất nền để hình thành và sử dụng đá mài kim cương Nhưng quá trình đúc là thô trong cấu trúc với nhiều sự bất thường, chúng dễ gẫy và tỏ ra không thích hợp cho dụng cụ cắt và khuôn ép

Vào năm 1900 công việc của Coolidge dẫn tới sự sản xuất sợi tóc bóng đèn

từ Wonfram Bắt với bột Wonfram với cỡ hạt khoảng vài micromet Sử dụng con đường sản xuất từ bột wonfram dần dần đã giảI quyết vấn đế làm thế nào tạo ra và sử dụng độ cứng và tính chống mài mòn của wonfram Vào năm 1920 Schoter làm việc trong phòng thí nghiệm Osran ở Đức đã nung bột wonfram với cacbon để sản xuất ra cácbit WC trong mẫu bộ với cỡ hạt khoảng vài micromet Đây là sự pha trộn kỹ lưỡng với một lượng nhỏ phần trăm niken , coban trong một mẫu bột nhỏ mịn Bột được pha trộn và được nén tronh hộp , được thiêu kết bởi đốt nóng trong khí hidrô ở 1300o C Sản phẩm hoàn thành bởi quá trình thiêu kết và bao gồm những hạt cacbit WC gắn kết cùng nhau bởi một kim loại mềm hơn Coban được tìm thấy là một kim loai có hiệu quả nhất cho việc liên kết Hỗn hợp những cácbit gắn kết này là sự kết hợp duy nhất của những thuộc tính , dẫn đến sự phát triển của dụng cắt kim loại chủ yếu thứ hai được sử dụng trong ngày nay

II Cấu trúc và thuộc tính < structure and properties>

Cácbit WC là một trong số một nhóm những hỗn hợp :cacbit,nitride, boride và silicdes của sự chuyển tiếp phần tử cơ bản của nhóm IV, V và VI trong bảng hệ thống tuần hoàn Vì vậy cacbit là vật liệu dụng cụ rất quan trọng và vai trò vượt trội đã được thể hiện bởi mono cacbit

Bảng 7.1 cho biết điểm nóng chảy và độ cứng ở nhiệt độ phòng của một số cácbit Tất cả các giá trị này là rất cao khi so sánh với thép gió Các bít WC

và kim loại cứng màu bạc có cấu trúc lục giác , trong khi các loại khác có cấu trúc lập phương Những hỗn hợp rắn và bền này không trảI qua sự thay

đổi cấu trúc trên điểm nóng chảy của chúng , thuộc tính của chung là bền và không thay đổi bởi nhiệt luyện , không giống như thép có thể mềm bởi quá trình nung nóng và cứng lại bơỉ quá trình làm nguội nhanh

hiển vi điện tử cho thấy rằng

chúng bị biến dạng dẻo bởi

cùng một cơ chế như kim

loại bởi sự trượt tương đối

Chúng đôI khi bao gồm cả

của 4 cacbit quan trọng được

đo ở khoảng nhiệt độ từ 15o

Độ cứng của cacbit bị mất

đI rất nhanh bởi sự tăng nhiệt

độ nhưng chúng vẫn còn lại

độ cưnngs cao hơn thép trong hầu hết các điều kiện Chúng có độ cứng cao

và sự ổn định của tính chất khi chinh phục một phạm rộng của sự nghiên cứu

về nhiệt , thuận lợi cho việc sủ dụng cacbit làm dụng cụ cắt

Trong những hợp kim cứng , cacbit hạt chiếm khoảng 55-92% thể tích cấu trúc và những hợp kim nay sử dụng trong cắt kim loại thông thường chứa

đựng ít nhất 80%cacbit trong thể tích Hình 7.2 cho biết cấu trúc của một hợp kim , những hạt xám là WC và vùng trắng là kim loại coban Trong thép gió những hạt cácbit cứng với kích thước vimô chỉ chiếm khoảng 10-15% thể tích của thép nhiệt luyện , và đóng một vai trò phụ trong chế độ làm việc của những hợp kim này trong dụng cụ cắt ,hưng trong HKC chúng là những phần tử quyết định Quá trình sản xuất bột kim loai chế tao hợp kim cứng có thể điều khiển đúng đắn cả sự hợp thành của hợp kim và kích thước hạt cacbit

III Hợp kim WC-Co < tungsten carbide- cobalt alloys>

Trong nhóm này , tính kỹ thuật là quan trọng nhất và được xem xét đầu tiên Có những giá trị thương mại với lượng coban trong khoảng 4-30% trọng lượng Lượng coban trong khoảng 4-12% được sử dụng thông thường trong cắt kim loại và với những hạt cacbit thay đổi trong kích cỡ từ 0,5μm -

10μm Tính năng cắt của những dụng cụ cắt HKC là rất phụ thuộc trên sự hợp thành và cỡ hạt cũng như chất lượng chung của sản phẩm

Cấu trúc của hợp kim WC-Co gồm hai pha : cacbit WC và kim loại coban Lượng coban phảI được kiểm soát trong giới hạn hẹp , sự có mặt của cacbon

tự do < lượng cacbon quá cao>

hoặc ‘pha giới hạn’, dẫn đến

kết quả trong sự giảm độ bền

nén cao nhất với hợp kim có

lượng coban thấp và giảm liên

tục khi tăng lượng coban Đối

với bất kỳ thành phần cấu tạo ,

độ cứng cao hơn là sự nhỏ mịn hơn của cỡ hạt , và trên toàn bộ phạm vi của thành phần cấu tạo sử dụng cho dụng cụ cắt , HKC đều cứng hơn những thép cứng nhất Đối với thép gió độ bền ứng suất itd khi được đo và độ bền phá huỷ ở những chố uốn được kiểm tra hoặc độ bền cắt thì thường được sử dụng như một phép đo khả năng chống lại sự gãy vỡ trong khi làm việc Hình 7.3 cho thấy rằng độ bền cắt thay đổi ngược lại với độ cứng và cao nhất đối với hợp kim coban với cỡ

Hình 7.4 cho thấy những đường cong ứng suất nén của hai hợp kim cứng

so sánh với thép gió HKC có môđun Young vao hơn và ứng suất đàn hồi cao hơn thép gió Trên đường ứng suất đài hồi , đường cong hình thành dân dần ra khỏi dường tuyến tính thẳng , và biến dạng dẻo xuất hiện cùng với kéo căng liên kết , nâng cao ứng suất đàn hồi Lượng biến dạng dẻo xuất hiện với cùng với sự kéo căng độ cứng , nâng cao ứng suất đàn hồi Lượng biến dạng dẻo trước khi gãy vỡ tăng lên với lượng coban Khả năng sinh ra biến dạng dẻo trước khi phá hỏng

kết hợp của những thuộc tính : độ cứng và độ bền cơ học Cùng với khả năng biến dạng dẻo trước khi phá hỏng dưới ứng suất nén , đã làm cho HKC trên nền WC thích nghi tốt cho việc sử dụng vật liệu dụng cụ trong kỹ thuật công nghiệp

Không có một sự công

nhận nói chung cho sự

kiểm tra độ bền của HKC

Quá trình kiểm tra sự

phá hỏng và độ bền của HKC được thực hiện từ phòng thí nghiệm và có những giá trị K hợp lý Bảng 7.2 chỉ ra rằng giá trị của K đối với hợp kim Wc-Co tăng lên với lưọng coban tăng , thay đổi từ 10MNm cho một hợp kim 6% Co tới 18MNm cho hợp kim có 15% Co Xem xét các kết quả thử nhiệm khác nhau cho thấy một sự sai khác tương đối nhỏ , trong khi thực tế lai có

sự sai khác tương đối lớn giữa hiệu suất làm việc của hợp kim 15%Co với hợp kim 6% Co trong những ứng dụng với điều kiện khắc nghiệt Sự sai khác này có thể xảy ra vì Quá trính kiểm tra đo năng lượng phụ thuộc vào sự truyền lan vết nứt dưới ứng suất kéo , trong khi nhiều ứng dụng thực tế , sự thực hiện phụ thuộc vào năng lượng để bắt đầu một vết rạn nứt dưới ứng suất nén cụ bộ Một thử nghiệm điều khiển vừa ý phảI có nhiều sự suy xét đúng

đắn trên những ứng dụng thực tế Nhiều nghiên cứu phảI định hướng về phía nhận thức được độ bền của HKC được quan sát trong thực tế và về phía phát triển phép đo thích hợp cho sự kiểm tra Vật liệu dụng cụ cắt tốt nhất thường xuyên được sử dụng cho những ứng dụng thực tế là phảI có độ cứng cao nhất mà vẫn có độ dẻo dai thích hợp để chống lại sự gãy vỡ Trong những giảp pháp thực tế vấn đề này đã đạt được bởi sự chọn lọc qua quá trình sản xuất công nghiệp Đối với thép gió , một mức công dụng chung BM2 đã trở thành nền thiết lập chung cho máy công cụ nói chung , vì vậy đối với hợp kim WC-Co , một mức 6% Co và một cỡ hạt gần 2 micromet Hình 7.6 đã trở thành sự thừa nhận như một cấp độ cho phần lớn các úng dụng đối với một phạm vi những hợp kim là thích hợp , và những loại này dược chế tạo với số lượng lớn hơn những loại khác Nếu loại này tỏ ra dễ xảy ra gãy vỡ trong nhưnng ứng dụng thực tế thì sử dụng một lương cao trong thành phần

được chứng minh là có hiệu quả Trong khi nếu cần tăng khả năng chống

mài mòn là cần thiết thì sử dụng một cỡ hạt nhỏ mịn hơn và giảm lượng coban như đã nói ở trên

Sự thử nghiệm bởi thực tiễn công

nghiệp là một cách thức lâu dài và

tốn kém để thiết lập sự khác nhau

trong độ bền Thật khó cho người sử

dụng có thể đánh giá đúng chất

lương của các loại HKC mà nhà sản

xuất đưa ra bởi vì thuyết chuẩn

Anh không có tác dụng với HKC

Người sử dụng phải tin cậy sự phân

loại theeo tiêu chuẩn ISO Trong

đó hiệu suất của dụng cụ cắt gọt liên

quan đến độ cứng và tính dẻo dai

của vật liệu dụng cụ WC-Co Sự

khác nhau được sắp xếp trong một

số hiệu từ K01 đến K40 Đó là trách nhiệm mà mỗi nhà sản xuất sẽ quyết

địng trong phạm trù nào đó mà mỗi cấp độ ấy sẽ được đặt ra Cả độ cứng và

độ bền nén của HKC đều giảm khi nhiệt độ tăng lên < hình 7.7>

So sánh độ bền nén tại những nhiệt độ cao với thép gió cho thấy rằng hợp kim WC-Co (6%Co) chống lại ứng suất 750MPa ở 1000oC , trong khi đó nhiệt độ tương ứng với thép gió là 750oC Với HKC nhiệt độ tại ứng suất này

có thể mất đi sự chống lại nếu lượng coban tăng hoặc cỡ hạt cacbit tăng

Sự mở rộng hệ số dẫn nhiệt là chậm về nửa phần thép Tính dẫn nhiệt là tuwong đối cao : một hợp kim 6%Co-94%WC có tính dẫn nhiệt 80 W/moC

so sánh với 31 W/moC đối với thép gió Sự chống ôxihoá tại nhiệt độ cao là rất hạn chế Sự oxi hoá trong không khí trở nên nhanh hơn ở 600oc và ở

900oC thì rất nhanh Thực tế là điều này hiếm khi là vấn đề nghiêm trọng với dụng cụ cắt vì bề mặt ở nhiẹt độ cao thông thường được bảo vệ từ sự oxi hoa

IV Đặc tính của dụng cụ HKC WC-Co< performance of tungsten carbide- cobalt tools>

Dụng cụ HKC được giới thiệu trong các cử hàng cơ khí từ đầu năm 1930

và mở ra cuộc các mạng trong hiệu quả lớn của máy công cụ với tốc độ cắt cao Trong thời kỳ nhưnng năm đầu , sự thích nhgi cần thiết đã làm cho thông số hình học của dụng cụ cắt , thiết kế máy công cụ , phương pháp gia công và trình độ công nhân được

nâng cao , cho phép cắt được nhiều

kim loại và hợp kim ở nhiều tốc độ

cắt khác nhau với tuổi thọ dụng cụ

hợp lí Hình dạng của lưỡi cắt dần

dần thay đổi với sự không ngừng sử

dụng cho đến khi dụng cụ không

connf cắt có hiêu quả Những cơ

chế và các quá trình làm thay đổi

hình dạng của lưỡi cắt HKC WC-Co

khi cắt gang , thép và hợp kim có

điểm nóng chảy cao vẫn còn tiếp

tục nghiên cứu cho đến ngay nay,

trước hết ở tốc độ cắt kim loại

Đối với dụng cụ thép gió , khả năng

của vật liệu được tìm hiểu qua sự mòn

mặt trước và mặt sau của dụng cụ khi

lượng coban thấp thường được sử dụng cắt tộc độ cao hơn , lượng chạy dao tăng lên do khả năng chống lại

biến dạng dẻo

Sự biến dạng dẻo có thể phát

hiện ra ở giai đoạn rất sớm ở

phòng thí nghiệm dụng cụ cắt sử

dụng phương pháp dao thoa

quang học Hình 7.9 cho thấy sự

biến dạng dẻo cực đại được nhìn

thấy ở mũi dao và đây là đặc

điểm chung của dụng cụ cắt khi

cắt thép và kim loại Một dụng

cụ cắt với bán kính mũi dao sắc

hay bán kính mũi dao nhỏ thì

thường bắt đầu biến dạng ở mũi

dao và phá hỏng Với lí do này

thì ở những tốc độ cắt thấp hơn

khi sử dụng bán kinh mũi dao lớn

hơn

Khả năng của dụng cụ cắt

howppj kim WC-Co chống lại

biến dạng ở nghiệt độ cao là tính

chất quan trọng nhất cho phép

tốc độ cắt gọt kim loại cao hơn

thép gió

2 Diffusion Wear <Mòn do khuyếch tán>

Khi cắt thép ở tốc độ cao và lượng chạy dao lớn , một vết lõm hình thành trên mặt trước của dụng cụ HKC WC-Co , với một mặt phăng chưa mòn ở lưỡi cắt<hình 7.10>

Phép đo nhiệt độ trong dụng

cụ HKC cho thấy , cùng mẫu

chung đó những đường viền nhiệt

độ giống với dụnh cụ thép gió

.Điều này có thể dự đoán được từ

nguồn nhiệt ở cùng đặc tính , một

vùng chảy loãng mỏng trong kim

loại tiếp xúc với mặt trước của

dungj cụ Vết lõm ở trên cùng vị

trí như trên dụng cụ thép gió Độ

sâu của vết lõm có liên quan đến vùng nhiệt độ cao và mặt phẳng không mòn

ở nơI có nhiệt độ thấp gần lưỡi cắt Tuy nhiên khu vực vết lõm trong dụng cụ HKC-WC-Co không cho thấy bằng chứng của sự biến dạng dẻo do sự trượt trong vật liệu dụng cụ , điều này cũng được quan sát ở dụng cụ thép gió NHững hạt cacbit mòm một cách dần dần với một lượng rất nhỏ hoặc không

đủ bắng chứng mà bất kỳ những hạt đủ lớn nào đựoc nhìn thấy dưới kính hiển vi bị gãy ra khỏi bề mặt dụng cụ cặt

Có bằng chứng chứng minh quá trình

món trong vết lõm của dụng cụ hợp kim

WC-Co là một trong những nguyên tử kim

loại và cacbon khuyếch tán vào vật liệu gia

công , dính vào bề mặt và bị cuốn đI theo

phoi.Một ví dụ điển hình cho quá trình này

được quan sát khi nghiên cứu khu vực xuyên

qua lõi thanh WC-Co được gắn vào những

tấm thép.Những điều đó cho thấy rằng một

lớp trong WC-Co được hoà tan trong thép

tan chảy ở bề mặt tiếp xúc Hình 7.13 cho

thấy một khu vực thép ở trên và HKC màu

trắng ở dưới đáy Điểm tan chảy của một

eutectic giữa WC và coban hoặc với sắt ở

khoảng 1300 C và nhiệt độ này đã đạt đến

tại những lớp mỏng tại mặt tiếp xúc

Trong trường hợp này , tộc độ cắt lớn hơn

1000m/s và rất nhiều năng lượng đã chuyển

thành nhiệt trong một thời gian ngắn Trong

một cuốn sách xuất bản năm 1952 tác giả đã

đưa ra giả thuyết rằng vết lõm của dụng cụ

WC-Co khi cắt thép cũng là kết quả của sự

nóng chảy tại bề mặt tiếp xúc ở nhiệt độ

1300C

Bằng chứng của nhiệt độ suy ra từ những

sự quan sát độ mòn của thép gió vvà

HKC< hình 7.11> đã đề ra nhiệt độ tới hạn

của bề mặt tiếp xúc đối với những điều

kiện nơI những điều kiện nơI vết lõm của

dụng cụ HKC xuất hiện, ở phạm vi

850C-1500C hoặcc 1200C Trong khi nhiệt độ

này là quá thấp cho sự nóng chảy , nhưng

chúng đủ để cho phép sự khuyếch tán đáng

kể xảy ra trong trạng tháI đặc, và những đặc trưng của những bề mặt được quan sá là phù hợp với quá trình mòn dựa vào sự khuyếch tán pha đặc

Nhũng dụng cụ HKC mòn có thể được xử lí trong HCl hoặc dung dịch axit khác để loại bỏ sự dính bám của thép hoặc kim loại vi vậy diện tích mòn của

bề mặt dụng cụ có thể nghiên cứu chi tiêt hơn Trong khi những axit hoà tan coban liên kết tới một phạm vi nào đó, chúng không tác động đến những cácbit , va mòn trên dụng cụ HKC có thể được khảo sát bởi một phương pháp khác với phương pháp dùng cho thép gió Hình 7.14, 7.15 cho thấy vết mòn của dụng cụ HKC WC-Co sau khi cắt thép.Các hạt cacbit mòn một cách dần dần nhưng đôI khi có một vết khắc xuất hiện như trong hạt lớn trong hình 7.15 , trong những bước khắc trên bề mặt thì song song với một phương tinh thể chính Sự mòn đỉnh thường nhìn thấy

trên bề mặt bắt nguồn từ những hạt cacbit

WC lớn và chạy theo phương chảy của

phoi như hình 7.14 Sự mòn dần bề mặt là

đặc trưng của những vùng nơI vật liệu gia

công chảy dẻo nhannh tơI bề mặt Trong

khi vết khắc xuất hiện được nhìn thấy ở

nơi có nhiệt độ đủ lớn thì sự chảy loãng là

chậm hơn hoặc một lớp ứ đọng ở bề mặt

tiếp xúc

Những hố mòn cho thấy những đặc tính

xuất hiện chỉ ở tốc độ cắt kim loại tương

đối cao , cùng với những đặc tính khác của

mòn trên dụng cụ HKC có thể tổng kết

một cách dễ dàng ở biểu đồ gia công cơ

khí trong hình 7.16 Những toạ độ trên

biểu đồ là tốc độ cắt được biểu diễn trên

biểu đồ logarit và những đường chéo tô

đậm là những đường tốc độ cắt gọt kim

loai bằng nhau Trên mỗi biểu đồ thể hiện

sự thay đổi của những đặc tính chính cho sự kết hợp giữa dụng cụ cắt và vật liệu gia công , sử dụng một tiêu chuẩn hình học của dụng cụ cắt Hai đường thắng trong hình 7.16, cho thấy những điều kiện mà những hố mòn được phát hiện ra đầu tiên , và dưới những điều kiện khốc liệt gây ra phá hỏng dụng cụ cắt trong một thời gian ngắn , Hình 7.16 biểu diễn cho một HKC WC-6%Co khi cắt thép trung bình Sự xuất hiện của hố mòn bởi khuyếch tán

là một hàm của vận tốc cắt và lượng chạy dao và một mối quan hệ xấp xỉ tuyến tính được tìm thấy trên một phạm vi rộng của những điều kiên cắt Thí dụ tốc độ cắt tới hạn gây ra bởi hố mòn nhanh là 90m/phút, ở một tốc độ chạy dao là 0.25mm/vòng, khi đó tốc độ cắt tới hạn giảm 35 m/phút và một

lượng chạy dao là 0.75mm/vòng.Những biểu đồ và những hình vẽ biểu diễn tốc độ cắt cực đại minh hoạ cho sự quan trọng của hố mòn khuyếch tán trong giới hạn tốc độ tách bóc kim loại khi sử dụng HKC để cắt thép Tốc

độ cực đại khi cắt kim loại không cao hơn nhiều so với Thép gió và đó chính

là li do hợp kim WC-Co thường không sử dụng để cắt thép cacbon và thép hợp kim thấp

Chúng được khuyến cáo chủ yếu dùng để cắt gang và những kim loại không chứa sắt Mặc dù vậy chúng có thể được sử dụng với lợi thế tuổi thọ dài khi cắt thép ở tốc độ thấp

Từ khi cơ chế này là quan trọng với dụng cụ cắt HKC thì nó được xemxét một cách chi tiết hơn

Nó được giới thiệu ở đây như sự mòn khuyếch tán bởi vì sự quan sát những đặc điểm mòn bề mặt dụng cụ và bề mặt tiếp xúc thì thấy phù hợp với giả thuyết mòn khuyếch tán Nó là giả thuyết bởi vì nó có rất ít những bằng chứng trực tiếp rằng sự mất đI của vật liệu từ bề mặt dụng cụ cắt tới hình dạng của hố mòn tạo ra bởi sự di chuyển của những nguyên tử riêng lẻ vào trong vật liệu gia công chảy dẻo trên bề mặt Có một vài điện tủe – bằng chứng phân tích sự tập trung nguyên tử WC và Coban được tăng lên trong vùng chảy loãng bên trong một hoặc hai micrômet của mặt tiếp xúc, nhưng những bằng chứng này quá ít để hỗ trợ cho lý thuyết mòn khuyếch tán Những bằng chứng thuyết phục về vấn đề này không chắc sẽ được tìm thấy bởi vì sự tập trung của những phần tử kim loại từ dụng cụ trong vùng chảy loãng là 2 micromet trên mặt phẳng tiếp xúc là rất thấp bởi vì chúng nhanh chóng bị cuốn đi nơi khác

Với những dụng cụ thếp gió , sự quan sát cấu trúc thay đổi trong những lớp

có bề dày khoảng vai micromet ở mặt phẳng tiếp xúc là bằng chứng xác định cho sự mòn kéo theo sự khuyếch tán trên quy mô nguyên tử VơI dụng cụ hợp kim cứng thì không có bằng chứng trực tiếp của cấu trúc thay đổi Dùng kính hiển vi điện tử chụp bề mặt tiếp xúc giữa HKC WC-Co và thép dính trên mặt phẳng tiếp xúc đã cho thấy những hạt WC trong coban với ferit ở sự phóng đại sao cho phát hiện ra được lớp dày hơn 5 micromet

Có giả thuyết rằng đó là tốc độ hoà tan, tốc độ dời đI của những nguyên tử trên bề mặt dụng cụ nhanh hơn chúng khuyếch tán vào vật liệu gia công , từ

đó xác định được tộc độ mòn và được gọi tên là cơ chế mòn hoà tan Giới hạn này dựa trên sự đơn giản hoá một quá trình Nó cho rằng tốc độ mòn thì

độc lập chỉ trên sự hợp thành của dụng cụ và vật liệu gia công và nó có thể tính toán xem xét sự liên kết hoá học của cacbit trong vật liệu dụng cụ Bằng chứng trên đã chứng tỏ rắng năng lượng liên kết là một nhân tố chính , những nguyên tử dời đI trên bề mặt dụng cụ phảI di chuyển một khoảng cách 1 micromet hoặc lớn hơn trước khi chúng bị cuốn đI bởi vì tính thất thường trên bề mặt dụng cụ cắt và vật liệu gia công trên mặt phẳng tiếp xúc Sự di

chuyển như vậy được kiểm soát bởi sự khuyếch tán ngang qua hàng nghìn nghuyên tử Mòn khuyếch tán có vẻ là điều kiện thích hợp hơn

Trong khi giả thuyết mòn khuyếch tán được khẳng định với sự tin cậy cao Nó được xem là quan trọng không chỉ qua sự đơn giản hoá một quá trình phức tạp Tốc độ khuyếch tán xác định từ những cặp khuyếch tán tĩnh học không thể sử dụng để dự đoán tốc độ mòn của dụng cụ cắt bởi vì nhũng

điều kiện ở bề mặt làm việc của dụng cụ cắt rất khác những điều kiện tĩnh học trong thí nghiệm Sự chảy dẻo của vật liệu gia công đã mang đI nhũng nguyên tử của dụng cụ cắt trong sự hoà tan và rất hạn chế hình thành một

đường dốc tập trung

Điều quan trọng hơn là vật kiệu gia công rong vùng chảy loãng có một sụ tập trung cao của những bất ổn và trảI qua sự khôI phục động Tốc độ của khuyếch tán và hoà tan phảI tăng thêm nhiều trong những cấu trúc mà Loladze đã chỉ ra , nhưng không có dữ liệu thí nghiệm nào tồn tại ở những

điều kiện đó Cũng có bằng chứng của một sự tập trung nhiều bất ổn trong những hạt cacbit tại mặt phẳng tiếp xúc hơn ở trong thân dụng cụ Nhũng

điều đó có thể làm tăng sự mất mát của những nguyên tử kim loai và cacbon

từ mặt chịu ứng suất cắt cao Quá trình gia công cơ khí đã loại bỏ những mảnh nhỏ riêng biệt của vật liệu dụng cụ, với những hạt quá nhỏ cỡ 5 nanomet ,cũng có thể xuất hiện quá trình mòn phức tạp , được gọi là “mòn khuyếch tán’

Luôn có sự hoà tan cho sự khuyếch tán ở khắp mọi nơi Điều này được cho thấy ở : 0.7%WC có thể hoà tan trong sắt ở 1250C.Tốc độ khuyếch tand phụ thuộc vào cáI mà đôI khi được gọi là ‘ tính tương thích’ của vật liệu Sự hkác nhau lớn trong mòn khuyếch tán là tốc độ xuất hiện với dụng cụ cặt khác nhau và vật liệu gia công khác nhau

Tốc độ mòn phụ thuộc nhiều hơn vào đặc tính hoá học hơn là độ bền cơ khí hay dộ cứng vững của dụng cụ , điều kiện đặt ra là dụng cụ cắt phảI đủ bền

thuộc vào tốc độ của những

nguyên tử từ dụng cụ cắt hoà tan

và khuyếch tán trong vật liệu gia công và đặt ra câu hỏi : những nguyên tử nào trong vật liệu là quan trọng nhất? Trong trường hợp thép gió những nguyên tử từ những khối khuyếch tán trong quá trình gia công cho đến khi cac hạt cacbit bị cô lập Thực tế còn lại là sự xói mòn chân và mang các hạt cacbit đó đi.Với dụng cụ HKC, phần lớn sự khuyếch tán xảy ra nhanh là bởi nguyên tử coban trong HCK và nguyên tử sắt trong vật liệu gia công Tuy nhiên những hạt cacbit không bị mòn chân và mất đI bởi 2 li do:

1 Bởi vì, các hạt cacbit không bị cô lập, do sự tạo thành khối HKC hỗ trợ lẫn nhau trong một khung cứng rắn

2 Bởi vì , trong khi những nguyên tử coban khuyếch tán ra ngoài dụng cụ cắt thì những nguyên tử sắt lại khuyếch

tán vào trong dụng cụ cắt , và sắt thì lai

có tac dụng liên kết như coban trong

HKC

Những nguyên tử cacbon rất nhỏ và

khuyếch tán nhanh xuyen qua sắt ,

nhưng những nguyên tử cacbon trong

dụng cụ cắt thì liên kết với Wonfram

bền hơn và không thể tự di chuyển Vì

vậy tốc độ khuyếch tán của wonfram và

nguyên tử cacbon cùng nhau trong vật

liệu gia công đã điều khiển tốc độ mòn

khuyếch tán Sự phụ thuộc ở đây không

chỉ là nhiệt độ mà cò trên tốc độ chúng

bị cuốn ra khỏi dụng cụ cắt , trên tốc

độ chảy dẻo của vật liệu gia công là

không đổi tới bề mặt dụng cụ cắt –tại

khoảng cách 0,01mm, giống như tốc độ bay hơI của nước là chậm trong khônh khi ứ đọng Vì vậy tốc độ khuyếch tán từ dụng cụ cắt là chậm nơI mà vật liệu dụng cụ không thể di chuyển và cố định trên bề mặt dụng cụ ở mặt sau của dụng cụ cắt tốc độ chảy dẻo của vật liệu gia công trên bề mặt dụng

cụ cắt là rất cao, và mòn khuyếch tán có thể là nguyên nhân chính gây ra tốc

độ mòn mặt sau cao ,mặc dù thế kề bên mặt trước thì lại gần như không mòn Trong hình 3.5 những hạt cácbít trên mặt sau có thể nhin thấy chúng bị mòn dần Dưới những điều kiện không đổi , sụư mòn dần của hạt cacbit có thể xem xét như một dự báo rằng mòn khuyếch tán là một quá trình phức tạp Khi cắt ở tốc độ tương dối cao , nơI mà mòn mặt sau là do khuyếch tán , tốc độ mòn tăng nhanh khi tốc độ cắt tăng Hình 7.17 cho thấy một họ đường cong biểu diễn sự mòn mặt sau chống lại thời gian cắt đối với quá trình cắt thép sự dụng HKC trong một phạm vi vận tốc cắt cao hơn