ĐỘ MÀI MÒN CỦA HỢP KIM CỨNG VÀ NHỮNG YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG

ĐỘ MÀI MÒN CỦA HỢP KIM CỨNG VÀ NHỮNG YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG

 

ĐỘ MÀI MÒN CỦA HỢP KIM CỨNG VÀ NHỮNG YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG

Hợp kim cứng, thường được biết đến rộng rãi qua tên gọi tungsten carbide (WC-Co) hoặc các hợp kim nền cobalt – titan – niken, là nhóm vật liệu có độ cứng rất cao, khả năng chịu nhiệt và chịu mài mòn vượt trội. Nhờ những tính chất này, chúng được ứng dụng mạnh mẽ trong lĩnh vực gia công cơ khí, công nghiệp chế tạo khuôn, khai thác khoáng sản, khoan dầu khí và các thiết bị chịu tải trọng cao. Trong các môi trường làm việc khắc nghiệt, độ mài mòn là chỉ tiêu kỹ thuật quan trọng nhất quyết định tuổi thọ và hiệu quả làm việc của hợp kim cứng.

Khái niệm về độ mài mòn

Độ mài mòn được hiểu là mức độ suy giảm vật chất trên bề mặt vật liệu khi có sự tiếp xúc và ma sát với một vật, môi trường hoặc hạt mài. Quá trình mài mòn bao gồm nhiều cơ chế khác nhau như mài mòn dính, mài mòn cắt, mài mòn mỏi, mài mòn oxy hóa hoặc mài mòn do xói mòn dòng chảy. Với hợp kim cứng, do sở hữu cấu trúc đặc biệt gồm các hạt carbide siêu cứng được liên kết bằng pha nền kim loại, khả năng chống mài mòn của chúng luôn cao hơn nhiều so với thép gió, thép hợp kim hay thép nhiệt luyện thông thường.

Cấu trúc và cơ chế chống mài mòn của hợp kim cứng

Để hiểu rõ độ mài mòn của hợp kim cứng, cần xem xét tổ chức vi mô của chúng. Hợp kim cứng truyền thống có cấu trúc gồm các hạt carbide như WC, TiC hoặc TaC phân bố trong nền cobalt. Với độ cứng lên đến 2000–2400 HV, các hạt carbide đóng vai trò như “tường chắn” chống lại sự xâm nhập của vật liệu khác trong quá trình ma sát. Nền cobalt có chức năng liên kết các hạt carbide, giúp vật liệu vẫn giữ được độ dai nhất định để tránh nứt gãy giòn trong điều kiện tải trọng động.

Cơ chế chống mài mòn của hợp kim cứng xuất phát từ:

1. Độ cứng vượt trội của các hạt carbide, giúp chống lại cơ chế cắt và cào xước.
    

2. Liên kết kim loại – gốm chắc chắn, giúp duy trì sự ổn định của tổ chức vi mô.
    

3. Sự phân bố đều của các pha cứng, hạn chế sự tập trung ứng suất.
    

4. Sự ổn định nhiệt cao, làm giảm hiện tượng mềm bề mặt khi làm việc ở nhiệt độ lớn.
    

Nhờ những đặc điểm này, hợp kim cứng vẫn giữ được tính năng chống mài mòn tốt ngay cả khi làm việc liên tục ở 900–1000°C.

Các yếu tố ảnh hưởng đến độ mài mòn của hợp kim cứng

Nhiều yếu tố tác động trực tiếp đến độ mài mòn của hợp kim cứng, bao gồm:

1. Kích thước và phân bố hạt carbide
Hạt WC càng nhỏ thì độ cứng càng cao và khả năng chống mài mòn càng tốt. Các hợp kim cứng siêu mịn (submicron) thường có tuổi thọ dài hơn do diện tích tiếp xúc lớn và tổ chức vi mô đồng nhất hơn.

2. Hàm lượng cobalt trong nền liên kết
Cobalt càng nhiều thì độ dai càng cao nhưng độ cứng giảm. Ngược lại, cobalt càng ít thì hợp kim cứng hơn nhưng giòn hơn. Tùy ứng dụng, tỷ lệ Co được tối ưu để cân bằng giữa độ mài mòn và độ dai va đập.

3. Môi trường làm việc
Nhiệt độ cao, sự có mặt của chất ăn mòn, tốc độ ma sát lớn hoặc môi trường nhiều hạt mài đều làm tăng tốc độ mài mòn. Trong môi trường khô, mài mòn dạng cắt diễn ra mạnh; trong môi trường ẩm hoặc oxy hóa, mài mòn hóa học đóng vai trò chính.

4. Phương pháp sản xuất và thiêu kết
Quy trình thiêu kết chân không, thiêu kết áp lực hoặc công nghệ phủ PVD, CVD giúp tạo lớp bảo vệ cứng hơn trên bề mặt hợp kim cứng. Lớp phủ TiAlN, AlCrN hoặc DLC có thể tăng khả năng chống mài mòn lên gấp nhiều lần, nhất là trong gia công tốc độ cao.

Phân loại các cơ chế mài mòn trong hợp kim cứng

Trong thực tế, hợp kim cứng thường chịu bốn cơ chế mài mòn chính:

• Mài mòn cắt (abrasive wear): xảy ra khi bề mặt tiếp xúc với các hạt cứng như cát, phôi kim loại hoặc đá. Đây là dạng phổ biến nhất trong gia công cơ khí và khai thác mỏ.
   

• Mài mòn dính (adhesive wear): xuất hiện khi vật liệu dính vào nhau rồi bị kéo bật ra, gây bong lớp bề mặt.
   

• Mài mòn oxy hóa: xảy ra ở nhiệt độ cao, khi bề mặt bị oxy hóa rồi bong ra dần.
   

• Mài mòn mỏi: liên quan đến sự lặp lại tải trọng lớn, dẫn đến nứt vi mô rồi phá hủy bề mặt.
   

Hợp kim cứng chống tốt nhất với mài mòn cắt nhưng lại dễ bị tổn thương bởi mài mòn mỏi nếu không có độ dai đủ lớn.

Ứng dụng thực tế của hợp kim cứng nhờ độ chống mài mòn cao

Nhờ đặc tính tuyệt vời, hợp kim cứng được sử dụng trong:

• Dao tiện, dao phay, mũi khoan, dao doa trong gia công kim loại.
   

• Khuôn dập nóng, khuôn ép nhựa chịu mài mòn.
   

• Bi nghiền, lưỡi cắt gỗ, đá, gạch men.
   

• Các bộ phận khai thác dầu khí, khoáng sản như chóp khoan, vòi phun.
   

• Các chi tiết máy yêu cầu tuổi thọ cao như vòng bi đặc biệt hoặc linh kiện chống mòn.
   

Kết luận

Độ mài mòn của hợp kim cứng là yếu tố quan trọng quyết định tuổi thọ và hiệu suất làm việc của các dụng cụ và chi tiết kỹ thuật. Nhờ sự kết hợp giữa hạt carbide siêu cứng và nền kim loại bền chắc, hợp kim cứng có khả năng chống mài mòn vượt trội, phù hợp với môi trường làm việc khắc nghiệt nhất. Việc tối ưu hóa kích thước hạt, tỷ lệ cobalt, công nghệ thiêu kết và lớp phủ bề mặt giúp nâng cao hơn nữa hiệu năng của loại vật liệu này, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của công nghiệp hiện đại.

 

Bài viết trên đây là những chia sẻ của chúng tôi với mong muốn mang đến cho quý khách hàng những thông tin hữu ích nhất. Ngoài ra, nếu quý khách hàng cần tìm mua các sản phẩm về hợp kim và linh kiện cơ khí khác.
Quý khách có thể liên hệ với chúng tôi thông qua các hình thức sau:
- Hotline: 0877703066
- Email: linhkienvanthai@gmail.com

Công ty Văn Thái chúng tôi chuyên cung cấp các linh kiện và tất cả các loại hợp kim theo yêu cầu của khách hàng để sản xuất dao phay gỗ, với mã hợp kim đa dạng như: YG6, YG6Z, YG8Z, YG3X, YG15C, YG20C, YG25C... Tùy vào nhu cầu sử dụng của khách hàng mà chúng tôi có: dây cắt Trường Thành, dây cắt Cánh Chim ( xanh, đỏ ), dây cắt Quang Minh ( cam, xanh ), dây cắt Honglu ( giấy, nhựa ), dây cắt Kim Cương và cả dây cắt Nhôm,… Ngoài ra chúng tôi còn có dầu cắt dây DX-2, dầu cắt JIARUN #1 ( JR#1) ( dầu xanh lá ), dầu cắt JUARUN 2A, hộp dầu JIARUN 3A, dầu SDK4, dầu SDK 118, dầu WED-218 và cả dầu mài JD,…. Các loại động cơ điện, động cơ bước tiến, bánh xe (puly), nút đồng, nắp đậy, bộ bạc đạn bánh xe, bạc đạn, động cơ điện, máy bơm, card HL, dây Curoa, hợp kim dẫn điện,….

Lựa chọn Văn Thái và các sản phẩm do Văn Thái cung cấp quý khách sẽ vô cùng hài lòng vì chúng tôi có:
Dịch vụ giao hàng nhanh
Hậu mãi tốt
Sản phẩm giá thành hợp lý, chủng loại đa dạng.