Che cos'è il carburo cementato?

I carburi cementati rappresentano un gruppo di materiali che differiscono da altri materiali duri quali ceramica, corindone o diamante, in virtù delle loro proprietà metalliche.

Queste proprietà metalliche includono, ad esempio, una buona conducibilità elettrica e termica.

Il carburo è un materiale bifasico metallurgico in polvere, costituito da una fase in materiale duro e una fase in legante metallico. Il materiale duro fornisce la necessaria durezza (= resistenza all'usura) e il metallo legante garantisce la giusta resistenza.

Nel caso dei carburi cementati per utensili di taglio e protezione dall'usura, solitamente viene utilizzato il carburo di tungsteno (WC) come fase di carburo duro e cobalto (Co) come legante in metallo (fase di legante). Il motivo è che l'applicazione di questa combinazione offre le migliori proprietà fisiche e meccaniche ottenibili.

I parametri più importanti per la determinazione delle proprietà del carburo sono il contenuto del legante (generalmente indicato come frazione di massa) e le dimensioni medie della grana della fase del materiale duro.

La classificazione dei carburi secondo le dimensioni della grana WC corrisponde alle raccomandazioni della Powder Metallurgy Association.

Proprietà del carburo cementato pertinenti per l'applicazione:

  • Resistenza all'usura/durezza
  • Resistenza alla compressione
  • Resistenza all'urto
  • Resistenza alla rottura trasversale
  • Proprietà tribologiche
  • Peso specifico
  • Proprietà magnetiche
  • Modulo di Young (modulo di elasticità)/rigidità
  • Proprietà termiche
  • Resistenza alla corrosione, resistenza all'ossidazione
  • Robustezza

In virtù delle molteplici combinazioni possibili del contenuto del legante in metallo e delle dimensioni della grana, il carburo cementato copre un'ampia gamma di applicazioni, come risulta dalla tabella seguente.

Vantaggi del carburo cementato:

  • non si usura tanto rapidamente, essendo più duro
  • resiste anche alle alte temperature
  • campi di applicazione: ogniqualvolta utensili o componenti sono esposti a usura elevata (ad es., nel caso del taglio di materiali duri)
  • migliore qualità di utensili e componenti
  • durata dell'utensile prolungata
  • sicurezza migliorata

Carburo cementato in confronto ad altri materiali:

  • Diamante/PCD: materiale più duro esistente ma caratterizzato da un'elevata resistenza alla frattura
  • Carburo cementato: enorme flessibilità, grazie alla composizione, può essere progettato con una robustezza più elevata o una resistenza all'usura più elevata, a seconda dell'applicazione. La gamma di applicazioni varia enormemente per il carburo cementato e offre la portata più ampia
  • Acciaio: elevata robustezza ma bassa durezza
  • Ceramica: densità molto bassa, più leggera del carburo cementato e termicamente conduttiva, eccellente durezza, bassa robustezza
  • CBN: elevata durezza, bassa robustezza
  • Cermet: elevata durezza, si combina con la durezza del carburo cementato e della ceramica ma meno robusto