I carburi cementati sono un buon esempio di utilizzo delle proprietà magnetiche nell'industria.
L'elevata durezza, unita alla resistenza all'usura, rende i carburi cementati interessanti per diverse applicazioni di lavorazione dei materiali, come l'estrazione mineraria, la foratura, il taglio dei metalli e la formatura, ecc. Il vantaggio della produzione di polveri, ovvero la flessibilità di modellare varie geometrie, contribuisce ulteriormente all'ampio utilizzo e alla buona personalizzazione dei carburi cementati.
Fig.1: Carburi cementati
I carburi cementati sono materiali compositi costituiti da particelle di carburo duro non ferromagnetico (ad esempio, carburo di tungsteno) e da una fase legante ferromagnetica (ad esempio, cobalto). Dopo essere stati pressati nelle forme desiderate, i compatti verdi vengono sinterizzati a temperature più elevate (fino a 1500 °C). Grazie alla presenza della fase di cobalto, i semilavorati in carburo cementato possono essere facilmente testati per le loro proprietà ferromagnetiche. La determinazione dei parametri magnetici fornisce ai produttori informazioni preziose sulla struttura del materiale, che ha un impatto sulle proprietà meccaniche finali dei materiali.
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I produttori di materiali spesso classificano i carburi cementati in base alla dimensione dei grani. Questo parametro serve come indicatore della durezza e della resistenza alla flessione e alla compressione. Il monitoraggio del processo di sinterizzazione prevede il confronto della dimensione dei grani prima della sinterizzazione e dopo. Esiste una correlazione tra la dimensione dei grani e l'intensità del campo coercitivo del parametro magnetico. Misurando l'intensità del campo coercitivo su campioni in lotti, è possibile determinare la dimensione dei grani del carburo in modo rapido e non distruttivo. Ciò fornisce a sua volta indicazioni sulla resistenza e sulla durezza del materiale. Per questo motivo, uno dei prerequisiti per una buona gestione della qualità nella metallurgia delle polveri è la capacità di determinare con precisione l'intensità del campo coercitivo.
Fig.2: Analisi delle proprietà strutturali del carburo cementato utilizzando il campo di coercitività (HCJ)
Inoltre, gli utensili da taglio devono essere in grado di sopportare carichi elevati. La valutazione del bilancio del carbonio durante e dopo la sinterizzazione fornisce un importante parametro di qualità. Quando nel processo di sinterizzazione si verifica una sottocarburazione, la fase "eta" che ne deriva può rendere l'utensile fragile e portare alla rottura. In caso di sovra-carburazione, il carbonio precipita fuori, con conseguente insufficiente resistenza all'usura e, di nuovo, rottura dell'utensile. D'altra parte, il bilancio del carbonio ha un'influenza complessa sulle caratteristiche magnetiche della fase legante, come la saturazione magnetica. Di conseguenza, il bilancio del carbonio viene monitorato confrontando la saturazione magnetica effettiva con il valore nominale.
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