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Carburo di Tungsteno - Metallo duro

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carburo di tungstenofoto

Che cos'è il Metallo duro?

Carburo di tungsteno (metallo duro)

Il processo che porta alla formazione di carburo di tungsteno è piuttosto semplice e consiste nel mischiare  polveri di tungsteno e di carbonio  per poi fornire loro calore in un range di temperatura da 1400 a 2650°C. La temperatura deve essere sufficientemente alta per garantire la completa carburizzazione del Tungsteno in tempi accettabili e la volatilizzazione delle impurità, senza però indurre la crescita del grano nelle polveri appena formate.

Il processo deve essere condotto con particolare cura, al fine di ottenere solo carburo di tungsteno, con il 6.12 wt % di carbonio (composizione stechiometrica), ed evitare  sia la formazione di noduli di grafite sia quella di W2C, costituente molto fragile.

Ottenute le polveri di carburo di tungsteno, queste vengono macinate e vagliate, al fine di omogenizzare le polveri più o meno carburizzate. Il composto che ne deriva è un materiale ceramico-metallico denominato metallo duro o WIDIA (dal tedesco wie diamant, come il diamante, per la sua particolare caratteristica di durezza).

 

Quali sono le proprietà del metallo duro?

Le proprietà del metallo duro possono essere riassunte come segue:

Proprietà meccaniche:
Le proprietà meccaniche riflettono la capacità di un materiale di resistere ad una forza di un certo tipo che comunque, quando applicata, richiede una definizione più accurata. Per chiarezza si distinguono vari tipi di forza a cui si contrappone la resistenza, in base alle condizioni di carico; per i metalli duri le resistenze di maggiore importanza nell’ambito delle proprietà meccaniche si intendono la resistenza alla compressione
alla trazione, rottura trasversale abrasione, fatica ed urti.

Proprietà fisiche:
La conducibilità termica ed elettrica e la resistività elettrica del WC sono utili per i paragoni con altri metalli di riferimento. Queste proprietà diminuiscono leggermente con l'aumento del cobalto e significativamente con alte aggiunte di metallo duro. Il coefficiente di dilatazione termica dei WC-Co è un terzo di quello dell'acciaio. Tale effetto è benefico per il calettamento nelle montature dei noccioli di carburo, ma presenta un problema nella brasatura del carburo con l'acciaio. Il cobalto contenuto dai metalli duri è ferromagnetico e presenta qualche problema in alcune applicazioni. La forza coercitiva intrinseca (HC) di queste leghe è sensibile alla struttura, variando, tra gli altri fattori, con lo spessore del film legante e contenuto di carbonio; è considerata uno strumento di processo sensibile. Le densità dei metalli duri sinterizzati approcciano i valori teorici e possono essere calcolati in base alle composizioni. La variazione del contenuto di carbonio influenza notevolmente la densità.

Proprietà chimiche:
La resistenza alla corrosione all'acido dei metalli duri con il legante cobalto è generalmente scarsa, mentre la loro resistenza alle basi è considerata eccezionale.

La resistenza all'ossidazione di leghe WC-Co è scarsa a temperature superiori a 480°C a causa della formazione di un film di ossido non aderente. TiC e Tac aggiunti migliorano la resistenza all'ossidazione. L’ usura chimica è un fenomeno caratterizzato da interazione chimico / metallurgica tra l’utensile e il pezzo in lavorazione.

Tabelle dimensione dei grani del metallo duro

tungsteno e carburo di tungsteno

grana metallo duro

foto grana metallo duro

Alcuni dati sulla sicurezza durante la lavorazione del carburo di tungsteno:

Le polveri prodotte in seguito alla lavorazione meccanica del prodotto ( affilatura, rettifica a secco, lucidatura) possono provocare irritazioni per la pelle e per le vie respiratorie.

Cobalto - l’inalazione di particelle polveri di cobalto porta a danni del sistema cutaneo ( dermatiti acute irritative) e delle vie respiratorie (irritazioni respiratorie, asma allergica, alveoliti).

Nichel - sono stati riconosciuti fin ora effetti sistemici dovuti all’esposizione a tale metallo, ma solo alterazioni cutanee e respiratorie.

Il cobalto metallico è riconosciuto cancerogeno di classe A3 (cancerogeno per gli animali).

Si consiglia l’uso di mezzi di protezione (maschere, occhiali, guanti).

 

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