notícias da empresa sobre O Que É Carboneto Cimentado?

Se você trabalha em manufatura, mineração ou ferramentaria, provavelmente já ouviu o termo "carboneto cimentado" – mas o que exatamente é isso? É o mesmo que carboneto de tungstênio? E por que é tão amplamente utilizado em trabalhos industriais difíceis?O carboneto cimentado (frequentemente chamado de "metal duro") é um material compósito feito pela ligação de partículas cerâmicas duras (como carboneto de tungstênio) com um ligante metálico macio (como cobalto ou níquel) por meio de alta temperatura e pressão. Ele combina a extrema dureza das partículas cerâmicas com a tenacidade do ligante metálico, tornando-o um dos materiais mais duráveis para aplicações resistentes ao desgaste e de corte. Neste artigo, vamos detalhar sua composição, como é feito, propriedades-chave, tipos comuns e usos no mundo real. Todo o conteúdo é simplificado para clareza, com exemplos práticos que os profissionais da indústria podem relacionar.

O desempenho do carboneto cimentado vem de seus dois componentes principais – partículas de "fase dura" e um metal de "fase ligante". Estes trabalham juntos para equilibrar dureza e tenacidade, o que nenhum material único (como metal puro ou cerâmica) pode fazer sozinho.

Observação: O carboneto de tungstênio (WC) é a fase dura mais popular – mais de 90% dos produtos industriais de carboneto cimentado usam WC como o principal componente duro. É por isso que "carboneto cimentado" é frequentemente chamado coloquialmente de "carboneto de tungstênio" (embora tecnicamente, o carboneto de tungstênio seja apenas uma parte do compósito).

O carboneto cimentado não é fundido ou forjado como metal – é feito usando metalurgia do pó, um processo que transforma pós finos em um material denso e sólido. As etapas são simples e rigorosamente controladas para garantir a qualidade:

1. Preparação do Pó:

   • A fase dura (por exemplo, WC) e o ligante (por exemplo, Co) são moídos em pós ultrafinos (tamanho das partículas: 0,5–10 micrômetros, cerca de 1/20 da largura de um cabelo humano).
   • Os pós são secos para remover a umidade (a umidade causa poros no produto final) e peneirados para remover grumos.

2. Mistura do Pó:

   • Os pós são misturados em proporções precisas (por exemplo, 94% WC + 6% Co) usando moinhos de bolas. Um líquido (como álcool) ou lubrificante (como cera) é adicionado para garantir uma distribuição uniforme do ligante ao redor das partículas duras.
   • A mistura leva de 4 a 24 horas – a uniformidade aqui é crítica: a distribuição desigual do ligante leva a pontos fracos no produto final.

3. Compactação:

   • O pó misturado é prensado em um "compacto verde" (formato bruto do produto final) usando prensas hidráulicas. A pressão varia de 150 a 600 MPa (1.500 a 6.000 vezes a pressão atmosférica) para compactar o pó firmemente.
   • O compacto verde é frágil (como um castelo de areia seco), mas mantém sua forma – agora está pronto para a sinterização.

4. Sinterização (A Etapa de "Endurecimento"):

   • O compacto verde é colocado em um forno e aquecido a 1.300–1.600°C (2.372–2.912°F) em uma atmosfera protetora (argônio ou nitrogênio, para evitar a oxidação).
   • Em altas temperaturas, o metal ligante derrete e flui ao redor das partículas da fase dura, "colando-as" juntas. O compacto encolhe de 5 a 20% à medida que as lacunas entre os pós se fecham.
   • O forno esfria lentamente (2–5°C por minuto) para evitar rachaduras – esta etapa transforma o compacto frágil em uma peça densa e dura de carboneto cimentado.

5. Pós-Processamento (Opcional):

   • Para peças de precisão (por exemplo, ferramentas de corte, anéis de vedação), a peça sinterizada é retificada com rebolos diamantados (já que o carboneto cimentado é mais duro que o aço) para refinar o tamanho e a forma.
   • Algumas peças são polidas ou revestidas (por exemplo, nitreto de titânio, TiN) para aumentar a resistência ao desgaste ou reduzir o atrito.

A popularidade do carboneto cimentado vem de quatro propriedades imbatíveis que o tornam ideal para condições industriais severas:

• Dureza: 8,5–9 na Escala de Dureza de Mohs (apenas diamante, nitreto de boro cúbico e alguns outros são mais duros).
• Resistência ao desgaste: Dura 5 a 10 vezes mais do que o aço de alto carbono em trabalhos pesados. Por exemplo, um revestimento de mineração de carboneto cimentado pode lidar com minério arenoso por 6 a 24 meses, enquanto um revestimento de aço dura apenas 1 a 3 meses.

• Ao contrário da cerâmica pura (que se estilhaça com o impacto), o ligante metálico torna o carboneto cimentado resistente o suficiente para suportar choques. Uma broca de carboneto cimentado pode atingir uma rocha dura sem quebrar, enquanto uma broca de cerâmica racharia imediatamente.

• Ele retém a dureza em altas temperaturas (até 500–800°C, 932–1.472°F, dependendo do ligante). Isso o torna perfeito para ferramentas de corte – ao usinar metal, a ponta da ferramenta fica quente, mas o carboneto cimentado não amolece nem perde sua aresta.

• Resiste à ferrugem, corrosão e ataque químico (especialmente carboneto cimentado ligado ao níquel). Funciona em água do mar (por exemplo, vedações de bombas) ou em plantas químicas (por exemplo, peças de válvulas) sem degradar.

Nem todo carboneto cimentado é igual – a proporção da fase dura para o ligante e o tipo de fase dura são ajustados para trabalhos específicos. Aqui estão os tipos mais comuns usados na indústria:

O carboneto cimentado está em toda parte na indústria pesada – se uma peça precisa ser dura, resistente ou resistente ao desgaste, é provável que seja feita de carboneto cimentado. Aqui estão os usos mais comuns:

• A maior aplicação: Brocas, ferramentas de torno, pastilhas de fresamento e lâminas de serra para usinagem de metal, madeira ou concreto. Uma pastilha de corte de carboneto cimentado pode usinar milhares de peças de metal antes de precisar de substituição.

• Peças de desgaste como dentes de britadores, raspadores de correias transportadoras e brocas de mineração. Essas peças lidam com minério e rochas abrasivas – a resistência ao desgaste do carboneto cimentado reduz os custos de substituição.

• Anéis de vedação para bombas (evitam vazamentos e resistem ao desgaste), buchas de rolamentos (reduzem o atrito em máquinas pesadas) e matrizes de extrusão (moldam metal ou plástico sem desgastar).

• Peças pequenas e de alta precisão, como bicos (para impressão 3D ou injeção de combustível), engrenagens de relógios (duras e resistentes a arranhões) e ferramentas médicas (por exemplo, brocas dentárias, que precisam ser duras e estéreis).

1. Mito: "Carboneto cimentado é o mesmo que carboneto de tungstênio."
   Fato: O carboneto de tungstênio (WC) é apenas a fase dura na maioria dos carbonetos cimentados. O carboneto cimentado é um compósito – ele precisa de um ligante (como cobalto) para manter as partículas de WC unidas. Pense nisso como um biscoito: WC são as gotas de chocolate e o cobalto é a massa.

2. Mito: "Carboneto cimentado é muito caro para usar."
   Fato: Embora custe mais antecipadamente do que o aço, dura de 5 a 10 vezes mais. Por exemplo, uma broca de carboneto cimentado de $50 dura 10 vezes mais do que uma broca de aço de $10 – com o tempo, é mais barata porque você a substitui com menos frequência.

A combinação única de dureza, tenacidade e resistência ao calor do carboneto cimentado o torna insubstituível em trabalhos industriais difíceis. Seja usinando metal, minerando minério ou construindo bombas, é o material que mantém o equipamento funcionando por mais tempo e com mais confiabilidade.

A chave para obter o máximo do carboneto cimentado é escolher o tipo certo para sua aplicação: WC-Co para versatilidade, WC-Ni para resistência à corrosão e WC-TiTaC-Co para usinagem em alta velocidade.

Se você não tiver certeza de qual tipo de carboneto cimentado é o melhor para seu projeto (por exemplo, uma nova ferramenta de corte ou peça de desgaste), sinta-se à vontade para entrar em contato. Podemos ajudar a combinar o material com suas necessidades e orçamento.