Автоматичне зварювання, 2026, №05

2026 №05 (08)

2026 №05 (01)

Журнал «Автоматичне зварювання», № 5, 2026, с. 72-79

Мікроструктура та властивості цементованих карбідів (Огляд)

Б.В. Стефанів, С.В. Максимова

ІЕЗ ім. Є.О. Патона НАН України. 03150, м. Київ, вул Казимира Малевича, 11. E-mail: stefanivbogdan61@gmail.com

Цементовані карбіди, також відомі як тверді метали, охоплюють широкий спектр застосувань у багатьох відповідних галузях промисловості, наприклад, в автомобільній та авіакосмічній (як різальні інструменти для обробки металевих компонентів), нафтовидобувній та гірничодобувній (в якості компонентів бурових доліт або прохідницьких комбайнів) або як зношувані філь’єри (або волоки), елементи інструменту для штампування. Цементовані карбіди та кермети є одними з найпоширеніших продуктів порошкової металургії в усьому світі. Причиною цього є виняткове поєднання твердості та в’язкості порівняно з іншими матеріалами, такими як алмаз або швидкорізальна сталь. Вибираючи відповідну комбінацію твердих фаз, металевої зв’язувальної фази та параметрів обробки, можна досягти широкої комбінації мікроструктур із різними механічними властивостями. В огляді основну увагу приділено аналізу мікроструктур цементованих карбідів, як тим, які вже використовуються у виробництві, так і тим, які привернули увагу науковців завдяки новим потенційним застосуванням. Бібліогр. 26, рис. 6.
Ключові слова: цементовані карбіди, карбід вольфраму, спікання, адитивне виробництво, зв’язувальна фаза, зносостійкість, мікроструктура, наплавлення

Отримано 14.07.2026
Отримано у переглянутому вигляді 24.09.2026
Підписано до друку 30.09.2026
Оприлюднено 20.10.2026

Список літератури

1. Spriggs, G.E. (1995) A history of fine grained hardmetal. Int. J. Refract. Met. Hard Mater., 13(5), 241‒255. DOI: https://doi.org/10.1016/0263-4368(95)92671-6
2. Upadhyaya, G.S. (2001) Materials science of cemented carbides ‒ an overview. Mater. and Design, 22(6), 483‒489. DOI: https://doi.org/10.1016/S0261-3069(01)00007-3
3. Ravotti, D.A.S., Correas, H.M., Luis, N.C. (2024) Last decade insights on cemented carbides: A review on alternative binders, new consolidation techniques and advanced characterization. Ecletica Quimica, 49, e-1529. DOI: https://doi.org/10.26850/1678-4618.eq.v49.2024.e1529
4. Exner, H.E. (1979) Physical and chemical nature of cemented carbides. Int. Mat. Rev., 24(1), 1149–1173. DOI: https://doi.org/10.1179/imtr.1979.24.1.149
5. Andren, H.-O. (2001) Microstructures of cemented carbides. Mater. and Design, 22(6), 491‒498. DOI: https://doi.org/10.1016/S0261-3069(01)00006-1
6. Schubert, W.-D., Böhlke, W. (2010). Cemented carbides ‒ A success story. ITIA Newsletter, June, 1–11. http://hdl. handle.net/20.500.12708/168107
7. Andren, H.-O., Rolander, U., Lindahl, P. (1993‒1994) Phase composition in cemented carbides and cermets. Int. J. Refrac. Met. Hard Mater., 12, 107‒113. DOI: https://doi.org/10.1016/0263-4368(93)90059-O
8. Weibin Qiu, Ying Liu, Jinwen Ye et al. (2016) Effects of (Ti,Ta,Nb,W)(C,N) on the microstructure, mechanical properties and corrosion behaviors of WC-Co cemented carbides. Ceramics Intern., 43(3), 2918‒2926. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.ceramint.2016.09.124
9. Wu, C.C., Chang, S.H., Tang, T.P., Peng, K.Y., Chang, W.C. (2016) Study on the properties of WC-10Co alloys adding Cr3C2 powder via various vacuum sintering temperatures. J. Alloy. Comp., 686, 810‒815. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2016.06.221
10. Gao, Y., Luo, B.H., He, K. et al. (2017) Mechanical properties and microstructure of WC-Fe-Ni-Co cemented carbides prepared by vacuum sintering. Vacuum, 143, 271‒282. DOI: https://doi.org/10.1016/j.vacuum.2017.06.028
11. Bao, R., Yi, J. (2014) Densification and alloying of microwave sintering WC-8 wt. % Co composites. Int. J. Refract. Met. Hard Mater., 43, 269‒275. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijrmhm.2013.12.010
12. Rumman, R., Chuan, L.C., Quinton, J.S., Ghomashchi, R. (2019) Understanding the potential of microwave sintering on WC-Co. Int. J. Refract. Met. Hard Mater., 81, 7‒14. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijrmhm.2019.02.007
13. Lin, H., Sun, J., Li, C. et al. (2016) A facile route to synthesize WC-Co nanocomposite powders and properties of sintered bulk. J. Alloy. Comp., 682, 531‒536. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2016.03.285
14. Yang, Q., Yang, J., Yang, H., Ni, G., Ruan, J. (2017) Synthesis of ultrafine WC-10Co composite powders with carbon boat added and densification by sinter-HIP. Int. J. Ref. Met. Hard Mater., 62(B), 104‒109. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijrmhm.2016.06.018
15. Wei, C.B., Song, X.Y., Fu, J. et al. (2012) Microstructure and properties of ultrafine cemented carbides differences in spark plasma sintering and sinter-HIP. Mater. Sci. Eng.: A., 552, 427–433. DOI: https://doi.org/10.1016/j.msea.2012.05.065
16. Engel, U., Hübner, H. (1978) Strength improvement of cemented carbides by hot isostatic pressing (HIP). J. Mater. Sci., 13, 2003–2012. DOI: https://doi.org/10.1007/BF00552908
17. Sivaprahasam, D., Chandrasekar, S.B., Sundaresan, R. (2007) Microstructure and mechanical properties of nanocrystalline WC-12Co consolidated by spark plasma sintering. Int. J. Ref. Met. Hard Mater., 25(2), 144–152. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijrmhm.2006.03.008
18. Rumman, M.R., Xie, Z., Hong, S.J., Ghomashchi, R. (2015) Effect of spark plasma sintering pressure on mechanical properties of WC-7.5 wt % Nano Co. Mater. Des., 68, 221–227. DOI: https://doi.org/10.1016/j.matdes.2014.12.023
19. Espinoza, F.R.M, Galio, A.F., Schaeffer, L. (2003) Production of carbides cemented by mechanical alloying. Mater. Sci. Forum, 416-418, 134–137. DOI: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.416-418.134
20. Tianbin Zhu, Jie Zhang, Di An et al. (2019) Oscillatory pressure sintering: A new method for preparing WC-Co cemented carbides. J. of Alloys and Compounds, 816, 152521. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2019.152521
21. Uhlmann, E., Bergmann, A., Gridin, W. (2015) Investigation on additive manufacturing of tungsten carbide-cobalt by selective laser melting. Proc. CIRP, 35, 8–15. DOI: https://doi.org/10.1016/j.procir.2015.08.060
22. Papy, K., Staerk, J.-M., Sova, A., Borbely, A. (2022) Additive manufacturing feasibility of WC-17Co cermet parts by laserpowder bed fusion. Proc. CIRP, 111, 153–157. DOI: https://doi.org/10.1016/j.procir.2022.08.049
23. Cai Chen, Boyun Huang, Zuming Liu et al. (2023) Additive manufacturing of WC-Co cemented carbides: Process, microstructure, and mechanical properties. Additive Manuf., 63, 103410. DOI: https://doi.org/10.1016/j.addma.2023.103410
24. García, J., Ciprés, V.C., Blomqvist, A., Kaplan, B. (2019) Cemented carbide microstructures: A review. Int. J. Refract. Met. Hard Mater., 80, 40–68. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijrmhm.2018.12.004
25. Wittmann, B., Schubert, W.-D., Lux, B. (2002) WC grain growth and grain growth inhibition in nickel and iron binder hardmetals. Int. J. Refract. Met. Hard Mater., 20(1), 51–60. DOI: https://doi.org/10.1016/S0263-4368(01)00070-1
26. Roulon, Z., Missiaen, J.M., Lay, S. (2020) Carbide grain growth in cemented carbides sintered with alternative binders. Int. J. Refract. Met. Hard Mater., 86, 105088. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijrmhm.2019.105088

Ця стаття у відкритому доступі за Creative Commons Attribution Non-Commercial 4.0 International (CC-BY-NC).