Trong các tình huống công nghiệp nhiệt độ cao (như luyện kim loại, linh kiện động cơ phản lực, và khuôn nhiệt độ cao), cốt lõi của việc lựa chọn vật liệu nằm ở "khả năng chịu nhiệt độ cao + thích ứng với các yêu cầu điều kiện làm việc." Hợp kim cứng và gốm là hai vật liệu chịu nhiệt độ cao được sử dụng phổ biến nhất, nhưng các tình huống có lợi của chúng khác biệt rõ rệt. Hợp kim cứng (cacbua vonfram + coban) vượt trội trong môi trường nhiệt độ cao có tải trọng và rung động, nhờ vào các đặc tính cân bằng của nó là "khả năng chịu nhiệt độ cao + khả năng chống va đập." Mặt khác, gốm nổi bật với "giới hạn chịu nhiệt độ cao hơn + khả năng chống oxy hóa mạnh mẽ," làm cho nó phù hợp với các tình huống nhiệt độ cao tĩnh không có va đập.Không có câu trả lời tuyệt đối "cái nào tốt hơn" giữa hai loại; chìa khóa phụ thuộc vào các yếu tố như phạm vi nhiệt độ trong điều kiện làm việc cụ thể, sự hiện diện của va đập/tải trọng và loại môi trường ăn mòn. Bài viết này sẽ phân tích ranh giới ứng dụng của hai loại từ ba khía cạnh—hiệu suất nhiệt độ cao cốt lõi, so sánh các chỉ số chính và các khuyến nghị về tình huống điển hình—để giúp bạn lựa chọn chính xác vật liệu chịu nhiệt độ cao phù hợp.
Để xác định loại nào phù hợp hơn cho điều kiện làm việc nhiệt độ cao, trước tiên chúng ta cần hiểu "hiệu suất nội tại" của chúng ở nhiệt độ cao. Nguyên tắc chịu nhiệt độ cao và những thiếu sót của chúng khác biệt đáng kể, quyết định trực tiếp các tình huống ứng dụng của chúng.
Khả năng chịu nhiệt độ cao của hợp kim cứng bắt nguồn từ sự ổn định vốn có của cacbua vonfram (WC) và tác dụng liên kết và đệm của coban (Co). Ưu điểm cốt lõi của nó ở nhiệt độ cao là "không giòn và chịu tải":
Gốm chịu nhiệt độ cao phổ biến trong công nghiệp chủ yếu là gốm alumina và gốm silicon nitride. Khả năng chịu nhiệt độ cao của chúng đến từ "điểm nóng chảy cao + cấu trúc tinh thể ổn định," với ưu điểm cốt lõi là "khả năng chịu nhiệt độ cao và không bị oxy hóa," nhưng những thiếu sót của chúng cũng rất rõ ràng:
Để xem sự khác biệt một cách trực quan hơn, chúng ta so sánh hai loại từ "6 chỉ số chính được quan tâm nhất trong điều kiện làm việc nhiệt độ cao" (dữ liệu dựa trên hợp kim cứng YG8 và gốm alumina 95% được sử dụng phổ biến trong công nghiệp):
| Chỉ số so sánh | Hợp kim cứng (YG8) | Gốm (95% Alumina) | Tóm tắt các khác biệt cốt lõi |
|---|---|---|---|
| Nhiệt độ hoạt động liên tục | 600–800°C | 1000–1200°C | Khả năng chịu nhiệt độ tối đa của gốm cao hơn 400–500°C so với hợp kim cứng |
| Giữ độ cứng ở 1000°C | ≤60% (HRA 55–60, không thể hoạt động bình thường) | ≥90% (HRA 80–85, có thể hoạt động bình thường) | Gốm có lợi thế về độ cứng đáng kể trên 1000°C |
| Khả năng chống va đập ở nhiệt độ cao (300°C) | Độ dai va đập ≥15 J/cm² | Độ dai va đập ≤3 J/cm² | Khả năng chống va đập của hợp kim cứng cao hơn 5 lần so với gốm |
| Khả năng chống ăn mòn ở nhiệt độ cao (Axit sulfuric loãng) | Ăn mòn bề mặt nhẹ (coban dễ bị axit ăn mòn) | Không bị ăn mòn (tính trơ hóa học mạnh mẽ của gốm) | Gốm vượt trội hơn hợp kim cứng về khả năng chống ăn mòn axit và kiềm |
| Khả năng gia công ở nhiệt độ cao | Có thể phay và khoan (cần có dụng cụ đặc biệt) | Hầu như không thể gia công (chỉ có thể được tạo hình bằng cách thiêu kết) | Hợp kim cứng phù hợp với các bộ phận phức tạp yêu cầu gia công sau |
| Chi phí (Cùng kích thước) | 1x (tiêu chuẩn) | 1.5–3x | Gốm có chi phí cao hơn và tỷ lệ phế liệu cao hơn (do vỡ) |
Hiểu được sự khác biệt về hiệu suất, bước tiếp theo là "kết hợp các tình huống với vật liệu"—chọn vật liệu phù hợp hơn dựa trên "nhiệt độ + va đập + yêu cầu chức năng" của các điều kiện làm việc cụ thể:
Phù hợp với các tình huống tĩnh với "nhiệt độ cao, không rung động và không va chạm," chẳng hạn như:
Phù hợp với các tình huống động với "nhiệt độ 600–800°C, rung động hoặc tải trọng," chẳng hạn như:
Phù hợp với các điều kiện làm việc nhiệt độ cao nơi "các bộ phận có cấu trúc phức tạp và yêu cầu độ chính xác cao," chẳng hạn như:
Trong việc lựa chọn vật liệu thực tế, nhiều người rơi vào sự hiểu lầm rằng "gốm có khả năng chịu nhiệt độ cao, vì vậy nên chọn gốm cho tất cả các điều kiện làm việc nhiệt độ cao," dẫn đến hỏng hóc thiết bị hoặc lãng phí chi phí. Sau đây là hai quan niệm sai lầm phổ biến cần được sửa:
Thực tế: Nếu có va đập hoặc tải trọng trong điều kiện làm việc nhiệt độ cao, ngay cả khi nhiệt độ là 800–900°C, gốm không phù hợp. Ví dụ, một nhà máy đã từng sử dụng dụng cụ gốm để cắt thép không gỉ ở 800°C, nhưng các dụng cụ đã bị nứt ngay sau lần va đập cắt đầu tiên. Sau khi chuyển sang dụng cụ hợp kim cứng (với lớp phủ chống oxy hóa TiN trên bề mặt), mặc dù nhiệt độ hoạt động liên tục chỉ có thể đạt 800°C, nó vẫn có thể hoạt động ổn định bằng cách "làm mát trong 10 phút sau mỗi 2 giờ," và tuổi thọ của nó cao hơn 5 lần so với dụng cụ gốm.
Thực tế: Trong các tình huống va đập ở 600–800°C, độ bền của hợp kim cứng tốt hơn nhiều so với gốm. Ví dụ, tuổi thọ trung bình của mũi khoan hợp kim cứng trong môi trường khai thác nhiệt độ cao là 200–300 giờ, trong khi của mũi khoan gốm là dưới 10 giờ (chủ yếu là do vỡ do va đập). Hơn nữa, chi phí gia công và bảo trì của hợp kim cứng thấp hơn, dẫn đến hiệu quả chi phí tổng thể cao hơn.
Khi chọn vật liệu cho các điều kiện làm việc nhiệt độ cao, không cần phải lo lắng về "loại nào tiên tiến hơn." Bạn chỉ cần làm rõ ba yếu tố cốt lõi:
Là một chuyên gia trong ngành cacbua vonfram, khi giới thiệu hợp kim cứng, bạn nên tập trung vào việc nhấn mạnh những ưu điểm của nó là "khả năng chống va đập ở nhiệt độ cao + dễ gia công," và đưa ra các khuyến nghị chính xác cho các tình huống nhiệt độ cao có va đập (chẳng hạn như cắt nhiệt độ cao và mũi khoan nhiệt độ cao để khai thác). Nếu điều kiện làm việc của khách hàng liên quan đến việc sử dụng lâu dài trên 1000°C mà không có va đập, bạn cũng có thể khách quan giới thiệu gốm để thể hiện sự trung lập chuyên nghiệp.
Bạn có muốn tôi biên soạn một Bảng so sánh lựa chọn vật liệu điều kiện làm việc nhiệt độ cao? Bảng này bao gồm các vật liệu, kiểu máy và các biện pháp phòng ngừa được đề xuất tương ứng với các nhiệt độ, mức độ va đập và loại môi trường khác nhau, giúp bạn hoặc khách hàng của bạn dễ dàng kết hợp các điều kiện làm việc và tránh những sai sót trong lựa chọn.
Người liên hệ: Mrs. Lilian
Tel: +86 159 280 92745
Fax: 86-028-67230808
Vietnamese
