경도란 무엇인가?
경도는 재료의 영구 변형, 특히 압입, 긁힘, 또는 절삭에 대한 저항성을 측정하는 기준입니다. 실질적으로 경도는 재료가 움푹 패이거나 긁히거나 마모되는 힘에 얼마나 잘 견딜 수 있는지를 나타냅니다.
경도는 단일한 절대값이 아니며, 사용하는 시험 방법에 따라 달라집니다. 일반적인 경도 시험은 다음과 같습니다.
비커스(HV) – 다이아몬드 피라미드 압입자를 사용합니다.
록웰(HRA) – 시멘트 카바이드 등급에서 일반적입니다.
브리넬(HB) – 더 부드러운 금속에 사용됨
모스 척도 - 1(활석)에서 10(다이아몬드)까지의 정성적 척도
텅스텐 카바이드는 일반적으로 이 모든 척도에서 매우 높은 순위를 차지하며, 종종 1500~2000 HV 또는 88~94 HRA에 가깝습니다.
텅스텐 카바이드(초경합금)의 경도
텅스텐 카바이드는 합성물 다음으로 만들어진 재료:
경질 텅스텐 카바이드(WC) 입자 및
금속 결합제, 일반적으로 코발트(Co) 또는 니켈(Ni)
WC 입자는 극도의 경도를 제공하는 반면, 접합재 제안 강인함이러한 조합은 매우 단단하고 비교적 질긴 시멘트 카바이드를 생성하여 공구 제작에 이상적입니다.
일반적인 경도 범위:
| 등급 | 코발트 함량(%) | 경도(HRA) |
|---|---|---|
| YG6 | 6% | ~91.5 – 92.5 |
| YG8 | 8% | ~89.5 – 91.0 |
| YG20 | 20% | ~85.0 – 87.0 |
일반적으로 바인더 함량이 낮을수록 경도는 높아지지만, 인성은 떨어집니다.
탄화물의 경도에 영향을 미치는 요소는 무엇인가?
텅스텐 카바이드 부품의 최종 경도는 다음과 같은 여러 요인에 따라 결정됩니다.
▸ 입자 크기
미세 WC 입자는 조밀하고 균일한 구조를 형성하여 경도를 높입니다. 초미립 재종은 미세 절삭 및 정밀 공구 가공에 사용됩니다.
▸ 바인더 콘텐츠
코발트 함량이 낮을수록 경도는 높아지지만, 인성은 낮아집니다. 최적의 균형은 성능에 매우 중요합니다.
▸ 소결 품질
고온에서 적절하게 소결하면 기공이 최소화되어 경도와 강도가 향상됩니다.
▸ 표면 코팅
고급 코팅(TiAlN이나 다이아몬드 코팅 등)은 표면 경도를 더욱 높여줍니다. 특히 고속 절삭 공구의 경우 더욱 그렇습니다.
탄화물 경도 시험 방법
초경 공구는 일반적으로 다음을 사용하여 테스트됩니다.
Rockwell A 척도(HRA) – 특히 단단한 재료에 적합
비커스 테스트(HV30 또는 HV50) – 대각선 압입 크기 측정
미소경도 테스트 - 코팅 및 얇은 층용
신뢰할 수 있는 결과를 얻으려면 테스트된 샘플의 표면이 매끄럽고 광택이 나야 하며 충분한 두께가 있어야 합니다.
경도 대 인성 – 고전적인 균형
재료 공학의 핵심 과제는 경도와 인성의 균형을 맞추는 것입니다.
경도가 높음 → 내마모성이 우수하나 취성 발생 위험 있음
높은 인성 → 충격 저항성은 더 좋지만 마모가 더 심함
초경 공구의 경우, 제조업체는 용도에 따라 이 균형을 최적화합니다. 예를 들면 다음과 같습니다.
강철용 절삭 인서트는 높은 경도가 필요합니다.
채굴 곡괭이에는 더 강한 인성이 필요합니다.
마이크로 드릴은 초미세 입자와 적당한 경도가 필요합니다.
결론
경도는 텅스텐 카바이드 성능의 초석입니다. 내마모성, 절삭 정밀도 유지, 고속 작업 내구성 등 어떤 조건에서든 높은 경도는 텅스텐 카바이드 공구가 현대 산업의 엄격한 요구 사항을 충족하도록 보장합니다. 엔지니어는 입자 크기, 결합제 비율, 코팅을 제어하여 거의 모든 사용 사례에 맞춰 초경 경도를 조정하여 날카롭고 강하며 내구성이 뛰어난 공구를 제작할 수 있습니다.
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