Keluli serbuk telah digunakan untuk pembuatan pisau selama lebih daripada 30 tahun. Sepanjang tahun-tahun ini, harga untuk keluli tersebut telah menurun dengan ketara, menjadikannya lebih mampu milik dan digunakan dalam pelbagai jenis pisau, termasuk bukan sahaja dalam segmen premium. Apa perbezaan antara keluli serbuk dan keluli “biasa” dan bagaimana ia dihasilkan?

Keluli serbuk adalah keluli yang dihancurkan menjadi serbuk, yang menjalani proses atomisasi, penghabluran dan pembakaran. Hasil dari kitaran pemprosesan ini, yang disebut sebagai “penukaran serbuk”, ialah keluli menerima banyak karbida dan juga boleh dicampurkan dengan elemen tambahan dalam jumlah yang lebih besar berbanding rakan-rakan yang diproses secara biasa.

Struktur keluli yang diperkukuhkan terdiri daripada dua elemen penting: karbida dan martensit.

Martensit adalah komponen struktur utama keluli yang diperkukuhkan (matriks). Ia adalah larutan pepejal yang supersaturasi teratur dari karbon dalam α-besi dengan konsentrasi yang sama seperti bahan keluli asal (austenit). Struktur martensit adalah tidak setimbang dan mempunyai tekanan dalaman yang tinggi, yang sebahagian besar menentukan kekerasan dan kekuatan yang tinggi bagi keluli dengan struktur martensitik.

Karbida adalah sebatian logam dan bukan logam dengan karbon. Ciri khas karbida ialah elektronegativiti karbon yang lebih tinggi, berbanding dengan elemen lain. Karbida adalah pepejal refraktori. Ia tidak mudah menguap dan tidak larut dalam mana-mana pelarut yang diketahui. Karbida digunakan dalam pengeluaran besi tuang dan keluli, seramik, pelbagai aloi, sebagai bahan pengisar dan pengisaran, agen pengurangan, deoksidizer, pemangkin, dan lain-lain. Karbida digunakan dalam pengeluaran karbida silikon. Karbida silikon SiC (karborundum) digunakan untuk membuat roda pengisaran dan alat pengisar lain; karbida besi Fe3C (sementit) digunakan dalam besi tuang dan keluli; karbida tungsten dan karbida krom digunakan untuk menghasilkan serbuk untuk penyemburan gas-thermal.

Kebanyakan keluli yang digunakan untuk membuat bilah mempunyai struktur selepas rawatan haba: martensit + karbida (+ austenit residu + inklusi bukan logam, dan lain-lain). Karbida, yang lebih keras dan lebih rapuh daripada matriks martensit, meningkatkan ketahanan haus keluli, tetapi merosakkan sifat mekaniknya, yang memberi kesan negatif terhadap kekuatan dan ketangguhan. Tahap pengurangan dalam sifat kekuatan bergantung kepada jumlah fasa karbida, jenisnya, saiz karbida dan kelompoknya, serta keseragaman pembahagian karbida dalam struktur.

Di samping itu, ketidaksamaan karbida yang ketara mencipta masalah dalam pengisaran dan meningkatkan kecenderungan terhadap koyakan dan retak. Keluli dengan sejumlah besar karbida besar dan tidak teragih kurang mudah untuk dibentuk secara panas. Keluli sedemikian mengembangkan struktur tidak seragam ketika dirawat secara haba, dan hasil dari rawatan haba adalah kurang boleh diramal.

Dengan itu, untuk meningkatkan ketahanan haus keluli dan pengekalan ketajaman jangka panjang, perlu untuk meningkatkan jumlah fasa karbida, dan untuk mengekalkan prestasi mekanikal yang dapat diterima, mengurangkan dan memperbaiki pengagihan mereka. Beberapa kaedah boleh digunakan untuk mencapai matlamat ini. Antara mereka:

1. Mengoptimalkan komposisi keluli. Contohnya, adalah mungkin untuk menyaluti keluli dengan karbida jenis lain, paling sering dalam jumlah besar vanadium.

2. Mikroaloid. Penyalutan keluli dengan elemen yang meningkatkan pembahagian karbida dan sedikit mengurangkan saiz mereka.

3. Pengubahsuaian plastik berkepadatan tinggi. Apabila tahap deformasi meningkat, karbida sebahagiannya dihancurkan dan pengagihan mereka diperbaiki (terutamanya ketika teknik deformasi khas digunakan).

4. Meningkatkan kadar penghabluran. Ini adalah prinsip di belakang teknologi metalurgi serbuk. Untuk meningkatkan kadar penyejukan, saiz ingot harus dikurangkan. Dengan saiz ingot sekitar 150 mikron, kadar penyejukan mencapai 10^4-10^5 k/s, pada kelajuan dan saiz sedemikian eutektik (larutan cecair yang menghablur pada suhu terendah untuk aloi sistem ini) adalah sangat nipis, dan saiz karbida tidak melebihi 2-3 mikron. Untuk mencapai ini adalah perlu untuk menggunakan kaedah serbuk atau kaedah penukaran serbuk.

Kaedah serbuk (penukaran serbuk).

Pembikinan – salah satu peringkat pengeluaran atau pemprosesan logam dalam metalurgi ferus dan bukan ferus. Pemprosesan termasuk: peleburan dan pengecoran logam, pengguguran, penggulungan, pengeluaran paip dan perkakasan. Inti daripada teknologi kaedah metalurgi serbuk terdiri daripada menghasilkan serbuk logam tulen dan aloi pelbagai komponen dengan transformasi tanpa buang langkah demi langkah ke dalam bahan, produk dan salutan siap sedia dengan parameter fungsi yang diperlukan.

 

Sifat Serbuk

Serbuk logam berbeza dalam sifat fizikal, kimia dan pemprosesan mereka. Kategori sifat fizikal termasuk saiz zarah dan pengagihan saiz zarah, ciri-ciri luas permukaan spesifik mereka, serta ketumpatan dan kebolehmampatan yang dikenali sebagai mikrokerasannya.

Set lengkap sifat kimia ditentukan oleh komposisi kimia bahan mentah dan kaedah/kaedah pembuatannya. Kepekatan kekotoran yang tidak diingini dalam produk serbuk siap harus tidak melebihi nilai 1.5-2%. Salah satu sifat kimia yang paling penting adalah darjah ketepuan gas serbuk, yang sangat penting untuk serbuk yang dihasilkan melalui pengurangan, dari komposisi yang sukar untuk dikeluarkan satu bahagian bahan pengurang gas dan produk reaksi.

Kaedah utama membuat serbuk daripada bahan mentah adalah:

1. Kaedah fizikal dan mekanikal

Dalam kaedah ini, bahan mentah diubah menjadi serbuk tanpa mengganggu komposisi kimia, melalui penggilingan mekanikal, baik dalam keadaan agregat pepejal dan sebagai lebur cecair. Penggilingan fizikal dan mekanikal dilakukan melalui penggilingan dan penggilingan; atomisasi dan granulasi. Apabila dihancurkan dan digiling bahan mentah pepejal, parameter saiz zarah asal dikurangkan kepada nilai yang ditentukan.

2. Kaedah kimia-metalurgi

Kaedah untuk mendapatkan serbuk logam juga boleh dilaksanakan dengan pelbagai cara, di antaranya yang paling popular adalah:

• Pengurangan kimia logam daripada bahan mentah (kaedah pengurangan). Ia menggunakan pelbagai bahan kimia – agen pengurang, yang mempengaruhi garam dan oksida logam untuk memisahkan bahagian bukan logam (sisa garam, gas).

• Elektrolisis – kaedah penghasilan serbuk terdiri daripada pemendapan zarah logam tulen pada katod di bawah pengaruh arus terus pada elektrolit yang sesuai dalam bentuk larutan atau lebur.

• Disosiasi termokarbonil (kaedah karbonyla). Serbuk karbonyla dibuat melalui penguraian dalam rejim suhu tertentu sebatian metal karbonil kepada komponen awal: zarah logam tulen dan karbon monoksida gas CO, yang dikeluarkan.

• Proses pembuatan keluli serbuk terdiri daripada beberapa peringkat: penyediaan awal campuran serbuk (cas); pembentukan; penyinteran.

• Penyediaan awal campuran serbuk

• Transformasi serbuk logam yang telah dihasilkan kepada produk akhir bermula dengan penyediaan campuran awal (cas), yang akan dikenakan kepada pembentukan dan penyinteran. Proses penyediaan cas awal adalah tiga peringkat dan dilakukan secara berurutan dalam bentuk: penyepuhlindapan, kemudian pengelasan kepada pecahan (klasifikasi) dan secara langsung mencampurkan.

Penyepuhlindapan rekristal serbuk adalah perlu untuk meningkatkan kelenturan dan kebolehan memampatkan mereka. Dengan penyepuhlindapan, oksida residu boleh dikurangkan dan tekanan dalaman, naklep, boleh dikeluarkan. Untuk penyepuhlindapan, serbuk dipanaskan dalam gas perlindungan dan pengurangan atau persekitaran vakum.

Klasifikasi serbuk dilakukan dengan memisahkan kepada pecahan (bergantung kepada parameter saiz zarah tertentu) menggunakan penapis bergetar khas dengan sel-sel diameter yang sesuai. Pemisah udara juga digunakan untuk pemisahan kepada pecahan, dan pemendapan terpisah sentrifugal digunakan untuk mengklasifikasikan campuran cecair.

Bahan serbuk dihantar oleh aliran udara yang digerakkan oleh turbin ke kawasan pemisahan, di mana daya sentrifugal memisahkan dan menetap zarah kasar berat, yang dikeluarkan ke arah bawah melalui injap pengosongan. Zarah-zarah halus dan ringan ditarik ke atas oleh aliran udara silon dan dihantar untuk pemisahan lanjut.

Mencampurkan adalah salah satu operasi penyediaan yang paling penting, ia dilakukan dengan menyediakan bahan homogen – cas – daripada serbuk logam dengan komposisi kimia dan granulometrik yang berbeza (penambahan aloi serbuk elemen bukan logam adalah mungkin). Keseragaman cas bergantung kepada seberapa teliti campuran dilakukan, yang sangat penting bagi sifat fungsional akhir produk metal-seramik yang dihasilkan. Kebanyakan pencampuran komponen serbuk dilakukan secara mekanikal dengan menggunakan pengadun khas. Pencampuran, yang tidak disertai oleh penggilingan, dilakukan dalam pengadun berterusan jenis dram, skru, dayung, sentrifugal, dan jenis lain. Pada akhir proses, cas dikeringkan dengan teliti dan disaring.

Pembentukan

Pembentukan (pemodelan) dalam metalurgi serbuk adalah peringkat teknologi, tujuan yang adalah pemampatan jumlah cas bulk siap yang memasuki acuan dan pemampatannya untuk memberi bentuk dimensi produk yang siap untuk penyinteran selanjutnya. Deformasi zarah semasa pembentukan boleh menjadi elastik, rapuh dan plastik. Dalam kebanyakan kes, cas dibentuk dengan meletakkannya di dalam acuan keluli yang kukuh dan kemudian menekannya di bawah tekanan dari 30 hingga 1200 MPa menggunakan tekan mekanikal, pneumatik atau hidraulik.

Pembakaran

Peringkat akhir kaedah pemprosesan metalurgi serbuk ialah rawatan haba bilah yang dibentuk. Ia dilakukan melalui penyinteran. Penyinteran adalah salah satu prosedur kritikal dalam proses PM, di mana bilah yang berkekuatan rendah diubah menjadi badan sinter yang sangat kuat. Dalam proses penyinteran, gas-gas yang diserap dalam bilah dikeluarkan, kekotoran yang tidak diingini dibakar, tekanan sisa dalam zarah dan titik hubungan antara mereka dikeluarkan, filem oksida dihapuskan, transformasi penyebaran lapisan permukaan berlaku, dan bentuk liang-liang berubah secara kualitatif. Penyinteran dilakukan melalui dua kaedah: fasa pepejal (tiada lebur cecair salah satu komponen yang dibentuk semasa pemanasan) dan fasa cecair. Penyinteran menghasilkan bar atau plat logam yang menjadi asas untuk pisau.

Manfaat keluli serbuk

Disebabkan oleh saiz kecil dan pengagihan karbida yang seragam di dalam keluli serbuk, tahap penyalutan dan jumlah fasa karbida dapat ditingkatkan dengan ketara, dengan itu meningkatkan sifat ketahanan keluli. Sifat mekanikal yang lebih baik dicapai, menghasilkan keluli serbuk yang jauh lebih baik dalam pengisaran dan penempaan. Apabila keluli dibakar, larutan pepejal yang lebih tepu, bijirin yang lebih halus dan lebih seragam diperoleh, yang menyumbang kepada peningkatan tertentu dalam kekerasan, ketahanan haba, sifat mekanikal, dan ketahanan terhadap kakisan. Teknologi serbuk menjadikannya agak mudah untuk menghasilkan keluli bernitrogen tinggi melalui kaedah nitsriding fasa pepejal. Secara umum, pemprosesan serbuk hampir tiada kekurangan, meningkatkan semua kualiti keluli.

 

Karborundum (karbida silikon) adalah sebatian kimia anorganik binari silikon dan karbon. Formula kimianya adalah SiC. Ia terdapat di alam dalam bentuk mineral muassanite. Serbuk karbida silikon pertama kali diperoleh di makmal pada tahun 1893. Ia digunakan sebagai abrasif, semikonduktor, dalam mikroelektronik (dalam sistem penggerak kereta elektrik), dan untuk meniru inlays berlian dalam barang kemas.

Karbid silikon dari sumber semulajadi, terutamanya asal kosmik, adalah elemen yang sangat jarang, jadi semua karbida silikon yang tersedia hari ini dihasilkan secara sintetik. Secara asasnya dengan menebuk silika dengan karbon pada suhu tinggi. Karbida silikon tulen adalah tidak berwarna. Bayangan warna coklat hingga hitamnya disebabkan oleh kekotoran besi. Karbida silikon yang dikisar halus akan berubah menjadi serbuk dan ia dalam bentuk ini yang digunakan untuk mengasah batu.

Serbuk karbida silikon adalah bahan abrasif yang digunakan untuk membuat suspensi berair semasa meratakan permukaan batu pengasah. Disebabkan oleh sifatnya, ia memberikan suspensi seragam berwarna susu, yang dapat dipertahankan dengan baik antara permukaan yang saling bergeser. Ia digunakan untuk bekerja bersama dengan pengisar.

Apakah tujuan meratakan batu pengasah? Tanpa meratakan permukaan batu, kita tidak dapat mengawal sudut antara penyuapan dan permukaan batu dengan betul, ini akan mengakibatkan sudut yang terganggu, penyumbatan tepi. Untuk memeriksa tahap haus permukaan batu, anda boleh mengambil pembaris dan meletakkannya dengan tepi pada batu dan meletakkan sumber cahaya di belakangnya. Jika, setelah melihat antara pembaris dan batu kita melihat celah, ini bermakna batu perlu diratakan pada permukaan kerja.

Kaedah yang paling mudah untuk meratakan batu adalah dengan mengasah pada kaca. Untuk batu buatan, saiz kaca sebaiknya satu setengah kali saiz batu. Untuk batu semula jadi, saiznya harus beberapa kali lebih besar, kerana batu semula jadi lebih keras dan kaca akan haus dengan serius. Ia sangat penting bahawa kaca itu tebal dan tidak melendut.

Soalan utama yang timbul ketika bersiap untuk meratakan batu adalah jenis serbuk apa yang harus digunakan untuk batu tertentu? Peraturan umum untuk ini adalah bahawa saiz butiran serbuk harus 2-3 kali saiz butiran batu.

Sebagai contoh, untuk batu Arkansas, sistem ini mungkin berlaku:

Untuk meratakan batu Washita, serbuk karbida silikon F120 digunakan.
Untuk meratakan batu Translucent Arkansas, serbuk F800-1200 digunakan.
Untuk meratakan batu Arkansas Black, serbuk F1200 digunakan.

Namun, ini hanya teori, setiap peminat pengasah mesti mengembangkan sistemnya sendiri dalam hal ini dan mengikutnya.

Teknik penjajaran yang digunakan oleh kebanyakan pengasah adalah seperti berikut: grid pensil diaplikasikan pada batu, yang harus sepenuhnya dihapuskan pada batu pengisar dengan serbuk yang digunakan. Pensil biasa boleh digunakan. Grid harus diaplikasikan pada batu yang telah dibersihkan kering. Untuk proses meratakan, sedikit serbuk dituangkan ke atas kaca dan air ditambahkan supaya kaca sepenuhnya ditutup dengan filem air yang nipis. Maksudnya, semasa bekerja, air tidak boleh meninggalkan tepi kaca. Kemudian, batu dibuat pergerakan, adalah terbaik untuk membuat angka lapan dengan kedua tangan, dan menggerakkan batu dari tepi sebelah kiri kaca ke sebelah kanan dan sebaliknya. Sangat penting dalam kerja sedemikian untuk tidak lupa menambah air secara berterusan, kerana jika suspensi menjadi terlalu tebal, ia akan menyebabkan permukaan batu bertimbun. Kerja harus diteruskan sehingga mesh benar-benar hilang. Setelah itu anda boleh beralih ke pengisar yang lebih halus, atau menyelesaikan pemadanan. Sangat penting dalam proses kerja untuk membujur tepi bar, kerana tepi mereka menjadi sangat tajam dan boleh merosakkan pisau semasa pengasahan. Semasa menggunakan serbuk kasar, perlu diingat – anda tidak perlu memberikan tekanan yang terlalu kuat pada batu pengasah, jika tidak, sekali lagi, permukaan boleh tersekat. Meratakan batu dengan karbida silikon adalah kerja yang teliti dan memakan masa yang memerlukan kesabaran dan tumpuan.

Penjajaran ini pada karbida silikon, juga digunakan dalam apa yang disebut “penghapusan” atau “menggoncang” batu. Pergerakan yang sama seperti untuk meratakan digunakan untuk mengeluarkan lapisan terbakar pada batu yang diperoleh dari kilang. Dalam proses ini, butiran batu sintetik “dibuka”. Prosedur ini adalah wajib untuk batu, tanpa itu keberkesanan batu tidak akan tinggi.

Ia juga penting untuk tidak lupa bahawa serbuk karbida silikon adalah bahan yang mudah meruap, yang boleh masuk ke dalam saluran pernapasan seseorang dalam bentuk kering. Oleh itu, perlu bekerja dengan berhati-hati, menggunakan respirator pembinaan dan menjaga tempat kerja jauh dari makanan.