ידע בסיסי בחומרי כלי קרביד

קרביד הוא הסוג הנפוץ ביותר של חומרי כלים לעיבוד שבבי במהירות גבוהה (HSM), המיוצרים בתהליכי מטלורגיה באבקה ומורכבים מחלקיקי קרביד קשה (בדרך כלל טונגסטן קרביד WC) והרכב קשר מתכתי רך יותר. כיום, ישנם מאות קרבידים צמנטיים מבוססי WC בעלי הרכבים שונים, שרובם משתמשים בקובלט (Co) כחומר מקשר, ניקל (Ni) וכרום (Cr) הם גם יסודות מקשר נפוצים, וניתן להוסיף גם כמה יסודות סגסוגת אחרים. מדוע יש כל כך הרבה דרגות קרביד? כיצד יצרני כלים בוחרים את חומר הכלי המתאים לפעולת חיתוך ספציפית? כדי לענות על שאלות אלו, בואו נבחן תחילה את התכונות השונות שהופכות קרביד צמנטי לחומר כלי אידיאלי.

קשיות וקשיחות

לקרביד צמנט WC-Co יתרונות ייחודיים הן מבחינת קשיות והן מבחינת קשיחות. טונגסטן קרביד (WC) הוא מטבעו קשה מאוד (יותר מקורונדום או אלומינה), וקשיותו לעיתים רחוקות יורדת ככל שטמפרטורת ההפעלה עולה. עם זאת, הוא חסר קשיחות מספקת, תכונה חיונית לכלי חיתוך. על מנת לנצל את הקשיות הגבוהה של טונגסטן קרביד ולשפר את קשיחותו, אנשים משתמשים בחומרי מתכת כדי לחבר טונגסטן קרביד יחד, כך שלחומר זה יש קשיות העולה בהרבה על זו של פלדה מהירה, תוך שהוא מסוגל לעמוד ברוב פעולות החיתוך בכוח חיתוך. בנוסף, הוא יכול לעמוד בטמפרטורות החיתוך הגבוהות הנגרמות על ידי עיבוד שבבי במהירות גבוהה.

כיום, כמעט כל הסכינים והמוספים מסוג WC-Co מצופים, כך שתפקידו של חומר הבסיס נראה פחות חשוב. אך למעשה, מודול האלסטיות הגבוה של חומר WC-Co (מדד לקשיחות, שהוא בערך פי שלושה מזה של פלדה מהירה בטמפרטורת החדר) הוא המספק את המצע הבלתי מתעוות לציפוי. מטריצת WC-Co מספקת גם את הקשיחות הנדרשת. תכונות אלו הן התכונות הבסיסיות של חומרי WC-Co, אך ניתן להתאים אישית את תכונות החומר גם על ידי התאמת הרכב החומר והמיקרו-מבנה בעת ייצור אבקות קרביד צמנטיות. לכן, התאמת ביצועי הכלי לעיבוד שבבי ספציפי תלויה במידה רבה בתהליך הכרסום הראשוני.

תהליך הטחינה

אבקת טונגסטן קרביד מתקבלת על ידי קרבוריזציה של אבקת טונגסטן (W). מאפייני אבקת טונגסטן קרביד (במיוחד גודל החלקיקים שלה) תלויים בעיקר בגודל החלקיקים של חומר הגלם של אבקת טונגסטן ובטמפרטורה ובזמן הקרבוריזציה. בקרה כימית היא גם קריטית, ויש לשמור על תכולת הפחמן קבועה (קרוב לערך הסטוכיומטרי של 6.13% לפי משקל). ניתן להוסיף כמות קטנה של ונדיום ו/או כרום לפני טיפול הקרבוריזציה על מנת לשלוט בגודל חלקיקי האבקה בתהליכים הבאים. תנאי תהליך שונים במורד הזרם ושימושי עיבוד סופיים שונים דורשים שילוב ספציפי של גודל חלקיקי טונגסטן קרביד, תכולת פחמן, תכולת ונדיום ותכולת כרום, שבאמצעותו ניתן לייצר מגוון אבקות טונגסטן קרביד שונות. לדוגמה, ATI Alldyne, יצרנית אבקת טונגסטן קרביד, מייצרת 23 דרגות סטנדרטיות של אבקת טונגסטן קרביד, ומגוון אבקת הטונגסטן קרביד המותאם אישית לפי דרישות המשתמש יכול להגיע ליותר מפי 5 מזה של דרגות סטנדרטיות של אבקת טונגסטן קרביד.

בעת ערבוב וטחינה של אבקת טונגסטן קרביד וקשר מתכתי לייצור אבקת קרביד צמנטית בדרגה מסוימת, ניתן להשתמש בשילובים שונים. תכולת הקובלט הנפוצה ביותר היא 3% - 25% (יחס משקל), ובמקרה של צורך לשפר את עמידות הקורוזיה של הכלי, יש צורך להוסיף ניקל וכרום. בנוסף, ניתן לשפר עוד יותר את קשר המתכת על ידי הוספת רכיבי סגסוגת אחרים. לדוגמה, הוספת רותניום לקרביד צמנטית WC-Co יכולה לשפר משמעותית את קשיחותו מבלי להפחית את קשיותו. הגדלת תכולת החומר המקשר יכולה גם לשפר את קשיחות הקרביד הצמנטי, אך היא תפחית את קשיותו.

הקטנת גודל חלקיקי הטונגסטן קרביד יכולה להגדיל את קשיות החומר, אך גודל החלקיקים של הטונגסטן קרביד חייב להישאר זהה במהלך תהליך הסינטור. במהלך הסינטור, חלקיקי הטונגסטן קרביד מתאחדים וגדלים בתהליך של המסה ושקיעה חוזרת. בתהליך הסינטור עצמו, על מנת ליצור חומר צפוף לחלוטין, קשר המתכת הופך לנוזלי (הנקרא סינטור בשלב נוזלי). ניתן לשלוט בקצב הגדילה של חלקיקי טונגסטן קרביד על ידי הוספת קרבידים אחרים של מתכות מעבר, כולל ונדיום קרביד (VC), כרום קרביד (Cr3C2), טיטניום קרביד (TiC), טנטלום קרביד (TaC) וניוביום קרביד (NbC). קרבידים אלה מתווספים בדרך כלל כאשר אבקת הטונגסטן קרביד מעורבבת וטוחנת עם קשר מתכתי, אם כי ונדיום קרביד וכרום קרביד יכולים להיווצר גם כאשר אבקת הטונגסטן קרביד עוברת קרבוריזציה.

ניתן לייצר אבקת טונגסטן קרביד גם באמצעות שימוש בחומרי קרביד צמנטיים ממוחזרים. למיחזור ושימוש חוזר של גרוטאות קרביד יש היסטוריה ארוכה בתעשיית הקרביד הצמנטי והוא מהווה חלק חשוב בשרשרת הכלכלית כולה של התעשייה, המסייע בהפחתת עלויות חומרים, חיסכון במשאבים טבעיים והימנעות מחומרי פסולת. סילוק מזיק. גרוטאות קרביד צמנטי ניתנות בדרך כלל לשימוש חוזר באמצעות תהליך APT (אמוניום פאראטונגסטט), תהליך שחזור אבץ או על ידי ריסוק. אבקות טונגסטן קרביד "ממוחזרות" אלו בדרך כלל בעלות צפיפות טובה וניתנת לחיזוי טובה יותר מכיוון שיש להן שטח פנים קטן יותר מאשר אבקות טונגסטן קרביד המיוצרות ישירות באמצעות תהליך קרבוריזציה של טונגסטן.

תנאי העיבוד של טחינה מעורבת של אבקת טונגסטן קרביד וקשר מתכת הם גם פרמטרים מכריעים בתהליך. שתי טכניקות הטחינה הנפוצות ביותר הן טחינה בכדורים ומיקרו-טחינה. שני התהליכים מאפשרים ערבוב אחיד של אבקות טחונות והפחתת גודל החלקיקים. על מנת שהחומר שנדחס מאוחר יותר יהיה בעל חוזק מספיק, ישמור על צורת החומר ולאפשר למפעיל או למניפולטור להרים את חומר העבודה לפעולה, בדרך כלל יש צורך להוסיף חומר מקשר אורגני במהלך הטחינה. ההרכב הכימי של קשר זה יכול להשפיע על הצפיפות והחוזק של חומר העבודה הדחוס. כדי להקל על הטיפול, מומלץ להוסיף חומרי מקשר בעלי חוזק גבוה, אך הדבר גורם לצפיפות דחיסה נמוכה יותר ועלול לייצר גושים שעלולים לגרום לפגמים במוצר הסופי.

לאחר הטחינה, האבקה עוברת בדרך כלל מיובשת בהתזה כדי לייצר אגרגטים זורמים בחופשיות המוחזקים יחד על ידי חומרים קלסרים אורגניים. על ידי התאמת הרכב החומר הקלסר האורגני, ניתן להתאים את יכולת הזרימה וצפיפות המטען של אגרגטים אלה לפי הצורך. על ידי סינון חלקיקים גסים או עדינים יותר, ניתן להתאים עוד יותר את פיזור גודל החלקיקים של האגרגט כדי להבטיח זרימה טובה בעת טעינה לחלל התבנית.

ייצור חומר עבודה

ניתן לעצב חלקי עבודה מקרביד במגוון שיטות תהליך. בהתאם לגודל החומר, רמת מורכבות הצורה ואצבת הייצור, רוב מוספי החיתוך יצוקים באמצעות תבניות קשיחות בלחץ עליון ותחתון. על מנת לשמור על עקביות משקל וגודל חומר העבודה במהלך כל כבישה, יש לוודא שכמות האבקה (מסה ונפח) הזורמת לחלל התבנית זהה לחלוטין. נזילות האבקה נשלטת בעיקר על ידי פיזור גודל האגרגטים ותכונות המקשר האורגני. חלקי עבודה יצוקים (או "ריקים") נוצרים על ידי הפעלת לחץ יציקה של 10-80 ksi (קילו-פאונד למטר מרובע) על האבקה המוטענת לחלל התבנית.

אפילו תחת לחץ יציקה גבוה במיוחד, חלקיקי טונגסטן קרביד הקשים לא יתעוותו או יישברו, אך החומר האורגני נלחץ לתוך הרווחים בין חלקיקי הטונגסטן קרביד, ובכך מקבע את מיקום החלקיקים. ככל שהלחץ גבוה יותר, כך הקשר של חלקיקי הטונגסטן קרביד הדוק יותר וצפיפות הדחיסה של חומר העבודה גדולה יותר. תכונות היציקה של סוגי אבקת קרביד צמנטית עשויות להשתנות, בהתאם לתכולת החומר הקשירת המתכתי, גודל וצורת חלקיקי הטונגסטן קרביד, מידת הצבירה וההרכב והתוספת של חומר הקשירת האורגני. על מנת לספק מידע כמותי על תכונות הדחיסה של סוגי אבקת קרביד צמנטית, הקשר בין צפיפות היציקה ללחץ היציקה מתוכנן ונבנה בדרך כלל על ידי יצרן האבקה. מידע זה מבטיח שהאבקה המסופקת תואמת לתהליך היציקה של יצרן הכלים.

חלקי עבודה גדולים מקרביד או חלקי עבודה מקרביד בעלי יחסי גובה-רוחב גבוהים (כגון שוקיים למקדחות קצה ומכונות) מיוצרים בדרך כלל מאבקת קרביד בדרגות אחידות בשקית גמישה. למרות שמחזור הייצור של שיטת הכבישה המאוזנת ארוך יותר מזה של שיטת היציקה, עלות הייצור של הכלי נמוכה יותר, ולכן שיטה זו מתאימה יותר לייצור בכמויות קטנות.

שיטת תהליך זו כוללת הכנסת האבקה לשקית, איטום פתח השקית, ולאחר מכן הכנסת השקית המלאה באבקה לתא, והפעלת לחץ של 30-60ksi באמצעות מכשיר הידראולי לדחיסה. חלקי עבודה לחוצים מעובדים לעיתים קרובות לגיאומטריות ספציפיות לפני הסינטר. גודל השק מורחב כדי להתאים להתכווצות חומר העבודה במהלך הדחיסה ולספק מרווח מספיק לפעולות טחינה. מכיוון שיש לעבד את חומר העבודה לאחר הדחיסה, הדרישות לעקביות הטעינה אינן מחמירות כמו אלו של שיטת היציקה, אך עדיין רצוי להבטיח שאותה כמות אבקה נטענת לשקית בכל פעם. אם צפיפות הטעינה של האבקה קטנה מדי, הדבר עלול להוביל לחוסר אבקה בשק, וכתוצאה מכך חומר העבודה קטן מדי ויש צורך לגרוט אותו. אם צפיפות הטעינה של האבקה גבוהה מדי, והאבקה שנטענת לשקית גדולה מדי, יש לעבד את חומר העבודה כדי להסיר עוד אבקה לאחר הדחיסה. למרות שניתן למחזר את עודפי האבקה שהוסרו ואת חלקי העבודה שנגרטו, פעולה זו מפחיתה את הפרודוקטיביות.

ניתן ליצור חלקי עבודה מקרביד גם באמצעות תבניות שיחול או תבניות הזרקה. תהליך יציקת שיחול מתאים יותר לייצור המוני של חלקי עבודה בצורות ציריות סימטריות, בעוד שתהליך הזרקה משמש בדרך כלל לייצור המוני של חלקי עבודה בעלי צורות מורכבות. בשני תהליכי היציקה, סוגי אבקת קרביד צמנטית תלויים בקלסר אורגני המעניק מרקם דמוי משחת שיניים לתערובת הקרביד הצמנטית. לאחר מכן, התרכובת נסחרת דרך חור או מוזרקת לחלל ליצירתו. מאפייני סוגי אבקת הקרביד הצמנטית קובעים את היחס האופטימלי בין אבקה לקלסר בתערובת, ויש להם השפעה חשובה על יכולת הזרימה של התערובת דרך חור השיחול או הזרקה לחלל.

לאחר יצירת חומר העבודה באמצעות יציקה, כבישה איזוסטטית, שיחול או הזרקה, יש להסיר את החומר האורגני מהחומר לפני שלב הסינטור הסופי. הסינטור מסיר את הנקבוביות מחומר העבודה, מה שהופך אותו לדחוס לחלוטין (או באופן מהותי). במהלך הסינטור, קשר המתכת בחומר העבודה המעוצב בכבישה הופך נוזלי, אך חומר העבודה שומר על צורתו תחת פעולה משולבת של כוחות נימיים וקשר חלקיקים.

לאחר הסינטור, גיאומטריית חומר העבודה נשארת זהה, אך המידות מצטמצמות. על מנת להשיג את גודל חומר העבודה הנדרש לאחר הסינטור, יש לקחת בחשבון את קצב ההתכווצות בעת תכנון הכלי. יש לתכנן את סוג אבקת הקרביד המשמשת לייצור כל כלי כך שתהיה בעלת הצטמקות נכונה בעת דחיסה תחת לחץ מתאים.

כמעט בכל המקרים, נדרש טיפול לאחר סינטור של חומר העבודה המסונטר. הטיפול הבסיסי ביותר בכלי חיתוך הוא חידוד קצה החיתוך. כלים רבים דורשים ליטוש של הגיאומטריה והמידות שלהם לאחר הסינטו. חלק מהכלים דורשים ליטוש עליון ותחתון; אחרים דורשים ליטוש היקפי (עם או בלי חידוד קצה החיתוך). ניתן למחזר את כל שבבי הקרביד מהליטוש.

ציפוי חומר עבודה

במקרים רבים, יש צורך לצפות את חומר העבודה המוגמר. הציפוי מספק סיכה וקשיחות מוגברת, כמו גם מחסום דיפוזיה למצע, המונע חמצון בחשיפה לטמפרטורות גבוהות. מצע הקרביד הצמנטי הוא קריטי לביצועי הציפוי. בנוסף להתאמת התכונות העיקריות של אבקת המטריצה, ניתן להתאים גם את תכונות פני השטח של המטריצה ​​על ידי בחירה כימית ושינוי שיטת הסינטור. באמצעות נדידת קובלט, ניתן להעשיר יותר קובלט בשכבה החיצונית ביותר של פני הלהב בעובי של 20-30 מיקרון יחסית לשאר חומר העבודה, ובכך להעניק לפני השטח של המצע חוזק וקשיחות טובים יותר, מה שהופך אותו לעמיד יותר בפני עיוות.

בהתבסס על תהליך הייצור שלהם (כגון שיטת הסרת השעווה, קצב החימום, זמן הסינטור, הטמפרטורה ומתח הקרבורציה), ליצרן הכלים עשויים להיות דרישות מיוחדות לדרגת אבקת הקרביד המלטשת שבה נעשה שימוש. חלק מיצרני הכלים עשויים לסינטור את חומר העבודה בתנור ואקום, בעוד שאחרים עשויים להשתמש בתנור סינטור לכבישה איזוסטטית חמה (HIP) (אשר מפעיל לחץ על חומר העבודה לקראת סוף מחזור התהליך כדי להסיר שאריות). ייתכן שיהיה צורך גם לדחוס חומר עבודה המסונטר בתנור ואקום באופן איזוסטטי חם באמצעות תהליך נוסף כדי להגדיל את צפיפות חומר העבודה. חלק מיצרני הכלים עשויים להשתמש בטמפרטורות סינטור ואקום גבוהות יותר כדי להגדיל את צפיפות הסינטור של תערובות עם תכולת קובלט נמוכה יותר, אך גישה זו עלולה להפוך את המיקרו-מבנה שלהן לגס. על מנת לשמור על גודל גרגר עדין, ניתן לבחור אבקות עם גודל חלקיקים קטן יותר של טונגסטן קרביד. על מנת להתאים לציוד הייצור הספציפי, לתנאי הסרת השעווה ולמתח הקרבורציה יש גם דרישות שונות לתכולת הפחמן באבקת הקרביד המלטשת.

סיווג כיתה

שינויים בשילוב של סוגים שונים של אבקת טונגסטן קרביד, הרכב התערובת ותכולת חומר הקישור המתכתי, סוג וכמות מעכב צמיחת הגרעינים וכו', יוצרים מגוון של סוגי קרביד צמנט. פרמטרים אלה יקבעו את המיקרו-מבנה של הקרביד הצמנט ואת תכונותיו. שילובים ספציפיים של תכונות הפכו לעדיפות עבור יישומי עיבוד ספציפיים, מה שהופך את סיווג סוגי קרביד צמנט שונים למשמעותי.

שתי מערכות סיווג הקרביד הנפוצות ביותר עבור יישומי עיבוד שבבי הן מערכת הסיווג C ומערכת הסיווג ISO. למרות שאף אחת מהמערכות אינה משקפת באופן מלא את תכונות החומר המשפיעות על בחירת דרגות הקרביד המלוטשות, הן מספקות נקודת התחלה לדיון. עבור כל סיווג, יצרנים רבים מציעים דרגות מיוחדות משלהם, וכתוצאה מכך נוצר מגוון רחב של דרגות קרביד.

ניתן לסווג סוגי קרביד גם לפי הרכב. ניתן לחלק את סוגי טונגסטן קרביד (WC) לשלושה סוגים בסיסיים: פשוט, מיקרו-גבישי ומסגסוגת. סוגי סימפלקס מורכבים בעיקר מטונגסטן קרביד וקובלט, אך עשויים להכיל גם כמויות קטנות של מעכבי צמיחת גרגירים. סוגי המיקרו-גבישיים מורכבים מטונגסטן קרביד וקובלט, בתוספת כמה אלפיות של ונדיום קרביד (VC) ו/או כרום קרביד (Cr3C2), וגודל הגרגירים שלהם יכול להגיע ל-1 מיקרון או פחות. סוגי סגסוגת מורכבים מטונגסטן קרביד וקובלט המכילים כמה אחוזים של טיטניום קרביד (TiC), טנטלום קרביד (TaC) וניוביום קרביד (NbC). תוספות אלו ידועות גם כקרבידים קוביים בשל תכונות הסינטור שלהן. המיקרו-מבנה המתקבל מציג מבנה תלת-פאזי לא הומוגני.

1) דרגות קרביד פשוטות

כיתות אלו לחיתוך מתכת מכילות בדרך כלל 3% עד 12% קובלט (לפי משקל). טווח הגדלים של גרגירי טונגסטן קרביד נע בדרך כלל בין 1-8 מיקרון. כמו בכיתות אחרות, הקטנת גודל החלקיקים של טונגסטן קרביד מגבירה את קשיותו ואת חוזק הקריעה הרוחבי שלו (TRS), אך מפחיתה את קשיחותו. קשיות הסוג הטהור נעה בדרך כלל בין HRA89-93.5; חוזק הקריעה הרוחבי נע בדרך כלל בין 175-350ksi. אבקות בכיתות אלו עשויות להכיל כמויות גדולות של חומרים ממוחזרים.

ניתן לחלק את דרגות הסוג הפשוטות ל-C1-C4 במערכת דרגות C, וניתן לסווג אותן לפי סדרות הדרגות K, N, S ו-H במערכת הדרגות ISO. דרגות סימפלקס בעלות תכונות ביניים ניתן לסווג כדרגות לשימוש כללי (כגון C2 או K20) וניתן להשתמש בהן לחריטה, כרסום, הקצעה וקידוח; דרגות בעלות גודל גרגר קטן יותר או תכולת קובלט נמוכה יותר וקשיות גבוהה יותר ניתן לסווג כדרכות גימור (כגון C4 או K01); דרגות בעלות גודל גרגר גדול יותר או תכולת קובלט גבוהה יותר וקשיחות טובה יותר ניתן לסווג כדרכות גס (כגון C1 או K30).

כלים המיוצרים בדרגות סימפלקס יכולים לשמש לעיבוד שבבי של ברזל יצוק, פלדת אל-חלד מסדרות 200 ו-300, אלומיניום ומתכות לא ברזליות אחרות, סגסוגות-על ופלדות מוקשחות. ניתן להשתמש בדרגות אלו גם ביישומי חיתוך לא-מתכתיים (למשל ככלי קידוח סלעים וגיאולוגיים), ולדרגות אלו יש טווח גודל גרגירים של 1.5-10 מיקרומטר (או יותר) ותכולת קובלט של 6%-16%. שימוש נוסף בדרגות קרביד פשוטות בחיתוך לא-מתכתי הוא בייצור תבניות ומחוררים. לדרגות אלו יש בדרך כלל גודל גרגירים בינוני עם תכולת קובלט של 16%-30%.

(2) סוגי קרביד מיקרו-קריסטליניים צמנטיים

כיתות כאלה מכילות בדרך כלל 6%-15% קובלט. במהלך סינטור בשלב נוזלי, תוספת של ונדיום קרביד ו/או כרום קרביד יכולה לשלוט בגדילת הגרעינים כדי לקבל מבנה גרגירים עדין עם גודל חלקיקים של פחות מ-1 מיקרון. כיתה בעלת גרגירים עדינים זו בעלת קשיות גבוהה מאוד וחוזקי קריעה רוחביים מעל 500ksi. השילוב של חוזק גבוה וקשיחות מספקת מאפשר לכיתות אלו להשתמש בזווית גירוד חיובית גדולה יותר, מה שמפחית את כוחות החיתוך ומייצר שבבים דקים יותר על ידי חיתוך במקום דחיפה של חומר המתכת.

באמצעות זיהוי איכות קפדני של חומרי גלם שונים בייצור סוגי אבקת קרביד צמנטית, ובקרה קפדנית על תנאי תהליך הסינטור כדי למנוע היווצרות גרגירים גדולים באופן חריג במיקרו-מבנה החומר, ניתן להשיג תכונות חומר מתאימות. על מנת לשמור על גודל גרגירים קטן ואחיד, יש להשתמש באבקה ממוחזרת רק אם יש שליטה מלאה על חומר הגלם ותהליך ההפקה, ובדיקות איכות מקיפות.

ניתן לסווג את דרגות המיקרו-קריסטליניות לפי סדרת דרגות M במערכת הדרגות ISO. בנוסף, שיטות סיווג אחרות במערכת דרגות C ובמערכת הדרגות ISO זהות לדרגות הטהורות. ניתן להשתמש בדרגות מיקרו-קריסטליניות לייצור כלים שחוטפים חומרי עבודה רכים יותר, מכיוון שניתן לעבד את פני הכלי בצורה חלקה מאוד ולשמור על קצה חיתוך חד במיוחד.

ניתן להשתמש בציוני מיקרוקריסטליים גם לעיבוד סגסוגות-על מבוססות ניקל, מכיוון שהן יכולות לעמוד בטמפרטורות חיתוך של עד 1200 מעלות צלזיוס. לעיבוד סגסוגות-על וחומרים מיוחדים אחרים, השימוש בכלים בדרגה מיקרוקריסטלינית ובכלים בדרגה טהורה המכילים רותניום יכול לשפר בו זמנית את עמידות הבלאי, עמידות העיוות והקשיחות שלהם. ציוני מיקרוקריסטלינים מתאימים גם לייצור כלים מסתובבים כמו מקדחות המייצרות מאמץ גזירה. קיימת מקדחה העשויה מציוני קרביד מרוכבים. בחלקים ספציפיים של אותה מקדחה, תכולת הקובלט בחומר משתנה, כך שהקשיות והקשיחות של המקדח מותאמות אישית בהתאם לצורכי העיבוד.

(3) סוגי קרביד צמנטיים מסוג סגסוגת

דרגות אלו משמשות בעיקר לחיתוך חלקי פלדה, ותכולת הקובלט שלהן היא בדרך כלל 5%-10%, וגודל הגרעינים נע בין 0.8-2 מיקרומטר. על ידי הוספת 4%-25% טיטניום קרביד (TiC), ניתן להפחית את הנטייה של טונגסטן קרביד (WC) להתפזר אל פני השטח של שבבי הפלדה. ניתן לשפר את חוזק הכלי, עמידות בפני שחיקה של מכתשים ועמידות בפני הלם תרמי על ידי הוספת עד 25% טנטלום קרביד (TaC) וניוביום קרביד (NbC). תוספת של קרבידים קוביים כאלה גם מגבירה את קשיות האדום של הכלי, מה שעוזר למנוע עיוות תרמי של הכלי בחיתוך כבד או פעולות אחרות בהן קצה החיתוך ייצור טמפרטורות גבוהות. בנוסף, טיטניום קרביד יכול לספק אתרי התגרענות במהלך סינטור, ולשפר את האחידות של פיזור הקרביד הקובי בחומר העבודה.

באופן כללי, טווח הקשיות של כיתות קרביד צמנט מסוג סגסוגת הוא HRA91-94, וחוזק השבר הרוחבי הוא 150-300ksi. בהשוואה לכיתות טהורות, לכיתות סגסוגת יש עמידות נמוכה בפני שחיקה וחוזק נמוך יותר, אך יש להן עמידות טובה יותר בפני שחיקה הדבקה. ניתן לחלק את כיתות הסגסוגת ל-C5-C8 במערכת כיתות C, וניתן לסווג אותן לפי סדרות כיתות P ו-M במערכת כיתות ISO. כיתות סגסוגת בעלות תכונות ביניים ניתן לסווג ככיתות למטרות כלליות (כגון C6 או P30) וניתן להשתמש בהן לחריטה, הברגה, הקצעה וכרסום. ניתן לסווג את הכיתות הקשות ביותר ככיתות גימור (כגון C8 ו-P01) לפעולות חריטה וקידוח גימור. כיתות אלו בדרך כלל בעלות גודל גרגירים קטן יותר ותכולת קובלט נמוכה יותר כדי להשיג את הקשיות ועמידות השחיקה הנדרשים. עם זאת, ניתן להשיג תכונות חומר דומות על ידי הוספת יותר קרבידים מעוקבים. כיתות בעלות הקשיחות הגבוהה ביותר ניתן לסווג ככיתות גסות (למשל C5 או P50). כיתות אלו הן בדרך כלל בעלות גודל גרגירים בינוני ותכולת קובלט גבוהה, עם תוספות נמוכות של קרבידים קוביים כדי להשיג את הקשיחות הרצויה על ידי עיכוב צמיחת סדקים. בפעולות חריטה מופרעות, ניתן לשפר עוד יותר את ביצועי החיתוך על ידי שימוש בכיתות העשירות בקובלט שהוזכרו לעיל עם תכולת קובלט גבוהה יותר על פני הכלי.

סוגי סגסוגת בעלי תכולת טיטניום קרביד נמוכה יותר משמשים לעיבוד שבבי של פלדת אל-חלד וברזל גזיל, אך ניתן להשתמש בהם גם לעיבוד שבבי של מתכות לא ברזליות כגון סגסוגות-על מבוססות ניקל. גודל הגרעין של סוגי סגסוגות אלה הוא בדרך כלל פחות מ-1 מיקרון, ותכולת הקובלט היא 8%-12%. סוגי סגסוגות קשות יותר, כגון M10, ניתנים לשימוש לחריטת ברזל גזיל; סוגי סגסוגות קשוחים יותר, כגון M40, ניתנים לשימוש לכרסום והחלקה של פלדה, או לחריטת פלדת אל-חלד או סגסוגות-על.

ניתן להשתמש בדרגות קרביד צמנטיות מסוג סגסוגת גם למטרות חיתוך שאינן מתכתיות, בעיקר לייצור חלקים עמידים בפני שחיקה. גודל החלקיקים של דרגות אלו הוא בדרך כלל 1.2-2 מיקרון, ותכולת הקובלט היא 7%-10%. בעת ייצור דרגות אלו, מוסיפים בדרך כלל אחוז גבוה של חומר גלם ממוחזר, וכתוצאה מכך יעילות כלכלית גבוהה ביישומי חלקי שחיקה. חלקי שחיקה דורשים עמידות טובה בפני קורוזיה וקשיחות גבוהה, שניתן להשיג על ידי הוספת ניקל וכרום קרביד בעת ייצור דרגות אלו.

על מנת לעמוד בדרישות הטכניות והכלכליות של יצרני כלים, אבקת קרביד היא המרכיב המרכזי. אבקות המיועדות לציוד עיבוד שבבי ולפרמטרי התהליך של יצרני כלים מבטיחות את ביצועי חומר העבודה המוגמר וכתוצאה מכך נוצרו מאות סוגי קרביד. האופי הניתן למחזור של חומרי קרביד והיכולת לעבוד ישירות עם ספקי אבקה מאפשרים ליצרני כלים לשלוט ביעילות באיכות המוצר ובעלויות החומרים שלהם.