Los materiales típicos para herramientas de carburo cementado incluyen principalmente carburo cementado a base de carburo de tungsteno, carburo cementado a base de TiC(N), carburo cementado con adición de TaC (NbC) y carburo cementado de grano ultrafino. El rendimiento de los materiales de carburo cementado está determinado principalmente por las fases de refuerzo añadidas.
Carburo cementado con adición de TaC (NbC)
La adición de TaC (NbC) al carburo cementado es un método eficaz para mejorar su rendimiento. En las aleaciones de TiC/Ni/Mo, la sustitución parcial del TiC por carburos como WC y TaC, que ofrecen mayor tenacidad, mejora el rendimiento del carburo cementado y amplía su gama de aplicaciones. La adición de WC y TaC mejora:
● Resistencia
● Módulo de elasticidad
● Resistencia a la deformación plástica
● Resistencia a altas temperaturas
También mejora la conductividad térmica y la resistencia al choque térmico, lo que hace que la herramienta sea más adecuada para el corte interrumpido. En las aleaciones de WC-Co, el rendimiento puede mejorarse añadiendo entre un 0,5 % y un 3 % (fracción másica) de carburos como TaC, NbC, Cr3C2, VC, TiC o HfC. Los principales objetivos son:
● Refinamiento del grano
● Mantener una estructura cristalina uniforme sin recristalización significativa
● Aumentar la dureza y la resistencia al desgaste sin comprometer la tenacidad
Además, estos aditivos mejoran:
● Dureza a alta temperatura
● Resistencia a altas temperaturas
● Resistencia a la oxidación
Durante el mecanizado, se forma una película de óxido resistente y autocompensante que resiste el desgaste adhesivo y difusivo al mecanizar ciertos metales o aleaciones. Esto mejora la resistencia al desgaste de la herramienta y aumenta su capacidad para resistir el desgaste por cráter y el desgaste de flanco. Estas ventajas se acentúan a medida que aumenta el contenido de cobalto en el carburo cementado.
● El carburo cementado con 1% a 3% (fracción de masa) de TaC (NbC) puede mecanizar varios hierros fundidos, incluidos el hierro fundido extra duro y el hierro fundido aleado.
● Las aleaciones con bajo contenido de cobalto, con un 3 % a un 10 % (fracción másica) de TaC (NbC), como YG6A, YG8N e YG813, son versátiles. Se pueden procesar:
hierro fundido frío
hierro fundido dúctil
metales no ferrosos
Materiales difíciles de mecanizar como el acero inoxidable, el acero endurecido y las aleaciones de alta temperatura
Estas aleaciones se conocen comúnmente como aleaciones de uso general (YW). Un aumento adecuado del contenido de cobalto incrementa la resistencia y la tenacidad de este tipo de carburo cementado, lo que lo hace idóneo para el mecanizado de desbaste y el corte interrumpido de materiales difíciles de mecanizar. Sus aplicaciones incluyen:
● Revestimiento de grandes piezas de acero fundido y forjado
● Torneado, cepillado y fresado de acero austenítico y aleaciones resistentes al calor
● Mecanizado con ángulos de ataque grandes, secciones de corte grandes y velocidades medias a bajas
● Torneado en bruto en tornos automáticos, semiautomáticos y multiherramienta
● Fabricación de brocas, fresas madre y otras herramientas con alta resistencia al filo de corte**
En las aleaciones WC-TiC-Co, un contenido excesivo de TiC aumenta la sensibilidad al agrietamiento térmico, lo que conlleva una mayor fragilidad. La adición de TaC a las aleaciones WC-Ti-Co con bajo contenido de TiC y alto contenido de cobalto mejora:
● Resistencia
● Resistencia al calor
● Resistencia a la oxidación
Si bien el TiC reduce la resistencia al choque térmico, el TaC compensa esta deficiencia, lo que hace que la aleación sea adecuada para operaciones de fresado. Alternativas menos costosas como el NbC o los carburos de Hf-Nb (fracción de masa: Hf-60 %, Nb-40 %) pueden sustituir al TaC. En las aleaciones de TiC-Ni-Mo, la adición simultánea de TiN, WC y TaC mejora significativamente:
● Dureza
● Resistencia a la flexión
● Resistencia a la oxidación
● Conductividad térmica
a altas temperaturas (900–1000 °C).
Carburo cementado de grano ultrafino
El refinamiento de los granos de carburo cementado reduce el tamaño de la fase dura, aumentando la superficie de los granos de dicha fase y la resistencia de unión entre ellos. La fase aglomerante se distribuye de manera más uniforme a su alrededor, mejorando:
Dureza
resistencia al desgaste
Un aumento adecuado del contenido de cobalto también incrementa la resistencia a la flexión. El carburo cementado de grano ultrafino, compuesto por partículas extremadamente pequeñas de WC y Co, combina:
La alta dureza del carburo cementado
La resistencia del acero de alta velocidad
Comparaciones del tamaño del grano:
Carburo cementado ordinario: 3–5 μm
Carburo cementado de grano fino general: ~1,5 μm
Aleaciones de grano submicrónico: 0,5–1 μm
Carburo cementado de grano ultrafino: tamaño de grano de WC inferior a 0,5 μm
El refinamiento del grano mejora:
Dureza
resistencia al desgaste
Resistencia a la flexión
resistencia al astillamiento
Dureza a alta temperatura
En comparación con el carburo cementado ordinario de la misma composición, el carburo cementado de grano ultrafino ofrece:
Aumento de dureza superior a 2 HRA
Aumento de la resistencia a la flexión de 600–800 MPa
Propiedades típicas:
Contenido de cobalto: 9%–15%
Dureza: 90–93 HRA
Resistencia a la flexión: 2000–3500 MPa
Entre las calidades producidas en China se incluyen YS2 (YG10H, YG10HT), YM051 (YH1), YM052 (YH2), YM053 (YH3), YD05 (YC09), YD10 (YG1101), B60, YG610, YG643 y YD05. Debido a sus granos extremadamente finos, el carburo cementado de grano ultrafino puede afilarse hasta obtener filos de corte muy agudos con una baja rugosidad superficial, lo que lo hace ideal para herramientas de precisión como:
Broches
escariadores
fresas de precisión
Destaca en el mecanizado con profundidades de corte y velocidades de avance reducidas. También es adecuada para herramientas de pequeño tamaño, tales como:
Taladros pequeños
fresas pequeñas
Broches pequeños
Placas de cocción pequeñas
Al sustituir las herramientas de acero de alta velocidad, su vida útil es de 10 a 40 veces mayor, pudiendo superar las 100 veces. Las herramientas de carburo cementado de grano ultrafino son especialmente adecuadas para el mecanizado:
Aleaciones de alta temperatura a base de hierro y níquel
aleaciones de titanio
aceros inoxidables resistentes al calor
Materiales rociados, soldados y revestidos (por ejemplo, aleaciones autofundentes superduras a base de hierro, níquel, cobalto y series de cobalto-cromo-tungsteno).
Aceros de ultra alta resistencia
Aceros endurecidos
Materiales de alta dureza como las fundiciones enfriadas con alto contenido de cromo y níquel
Al mecanizar materiales difíciles de mecanizar, su vida útil es de 3 a 10 veces mayor que la del carburo cementado ordinario.
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Fecha de publicación: 14 de julio de 2025
