Твёрдые сплавы

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск

Твёрдые сплавы — твёрдые и износостойкие металлические материалы, способные сохранять эти свойства при 900—1150 °C. В основном изготовляются из высокотвёрдых и тугоплавких материалов на основе карбидов вольфрама, титана, тантала, хрома, связанные кобальтовой металлической связкой, при различном содержании кобальта или никеля.

Твёрдые сплавы различают по металлам карбидов, в них присутствующих: вольфрамовые — ВК2, ВК3,ВК3М, ВК4В, ВК6М, ВК6, ВК6В, ВК8, ВК8В, ВК10, ВК15, ВК20, ВК25; титано-вольфрамовые — Т30К4, Т15К6, Т14К8, Т5К10, Т5К12В; титано-тантало-вольфрамовые — ТТ7К12, ТТ10К8Б.Безвольфрамовые ТНМ20, ТНМ25, ТНМ30

По химическому составу твёрдые сплавы классифицируют:

  • вольфрамокобальтовые твёрдые сплавы (ВК);
  • титановольфрамокобальтовые твёрдые сплавы (ТК);
  • титанотанталовольфрамокобальтовые твёрдые сплавы (ТТК).

Твёрдые сплавы по назначению делятся (классификация ИСО) на:

  • Р — для стальных отливок и материалов, при обработке которых образуется сливная стружка;
  • М — для обработки труднообрабатываемых материалов (обычно нержавеющая сталь);
  • К — для обработки чугуна;
  • N — для обработки алюминия, а также других цветных металлов и их сплавов;
  • S — для обработки жаропрочных сплавов и сплавов на основе титана;
  • H — для закаленной стали.

Из-за дефицита вольфрама разработана группа безвольфрамовых твёрдых сплавов, называемых керметами. Эти сплавы содержат в своём составе карбиды титана (TiC), карбонитриды титана (TiCN), связанные никельмолибденовой основой. Технология их изготовления аналогична вольфрамосодержащим твёрдым сплавам.

Эти сплавы по сравнению с вольфрамовыми твёрдыми сплавами имеют меньшую прочность на изгиб, ударную вязкость, чувствительны к перепаду температур из-за низкой теплопроводности, но имеют преимущества — повышенную теплостойкость (1000 °C) и низкую схватываемость с обрабатываемыми материалами, благодаря чему не склонны к наростообразованию при резании. Поэтому их предлагают использовать для чистового и получистового точения, фрезерования. По назначению относятся к группе Р классификации ИСО.

Номенклатура спеченных твёрдых сплавов[править | править вики-текст]

Твёрдые сплавы условно можно разделить на три основные группы:

  • вольфрамосодержащие твёрдые сплавы
  • титановольфрамосодержащие твёрдые сплавы
  • титанотанталовольфрамовые твёрдые сплавы

Каждая из вышеперечисленных групп твёрдых сплавов подразделяется в свою очередь на марки, разли­чающиеся между собой по химическому составу, физико-механическим и эксплуатационным свойствам.

Некоторые марки сплава, имея одинаковый химический состав, отличаются размером зёрен карбидных составляющих, что определяет различие их физико-механических и эксплуатационных свойств, а отсюда и областей применения.

Обозначения марок сплавов построено по следующему принципу:

1 группа - сплавы, содержащие карбид вольфрама и кобальт. Обозначаются буквами ВК, после которых цифрами указывается процентное содержание в сплаве кобальта. К этой группе относятся следующие марки:

ВКЗ, ВКЗМ, ВК6, ВК6М, ВК6ОМ, ВК6КС, ВК6В, ВК8, ВК8ВК, ВК8В, ВК10КС, ВК15, ВК20, ВК20КС, ВК10ХОМ, ВК4В.

2 группа - титановольфрамовые сплавы, имеющие в своем составе карбид титана, карбид вольфрама и кобальт. Обозначается буквами ТК, при этом цифра, стоящая после букв Т обозначает % содержание карбидов титана, а после буквы К - содержание кобальта. К этой группе относят­ся следующие марки: Т5К10, Т14К8, Т15К6, ТЗ0К4.

3 группа — титанотанталовольфрамовые сплавы, имеющие в своем составе карбид титана, тантала и вольфрама, а также кобальт и обозначаются буквами ТТК, при этом цифра, стоящая после ТТ % содержание карбидов титана и тантала, а после буквы К - содержание кобальта. К этой группе относятся следующие марки: ТТ7К12, ТТ20К9.

4 группа — сплавы с износостойкими покрытиями. Имеют буквенное обозначение ВП. К этой группе относятся следующие марки: ВП3115 (основа ВК6), ВП3325 (основа ВК8), ВП1255 (основа ТТ7К12).

Твёрдые сплавы применяемые для обработки металлов резанием: ВК6, ВКЗМ, ВК6М, ВК60М, ВК8, ВК10ХОМ, Т30К4, Т15К6, Т14К8, Т5К10, ТТ7К12, ТТ20К9.

Твёрдые сплавы применяемые для бесстружковой обработки металлов и древесины, быстроизнашивающихся деталей машин, приборов и приспособлений: ВКЗ, ВКЗМ, ВК6, ВК6М, ВК8, ВК15, ВК20, ВК10КС. ВК20КС.

Твёрдые сплавы применяемые для оснащения горного инструмента: ВК6В, ВК4В, ВК8ВК, ВК8, ВК10КС, ВК8В,ВК11ВК,ВК15.

В России и бывшем СССР для обработки металлов резанием применяются следующие спечённые твёрдые сплавы[1]:

Применение[править | править вики-текст]

Твёрдые сплавы в настоящее время являются распространенным инструментальным материалом, широко применяемым в инструментальной промышленности. За счет наличия в структуре тугоплавких карбидов твёрдосплавный инструмент обладает высокой твёрдостью HRA 80-92 (HRC 73-76), теплостойкостью (800—1000 °C), поэтому ими можно работать со скоростями, в несколько раз превышающими скорости резания для быстрорежущих сталей. Однако, в отличие от быстрорежущих сталей, твёрдые сплавы имеют пониженную прочность (σи = 1000—1500 МПа), не обладают ударной вязкостью. Твёрдые сплавы нетехнологичны: из-за большой твёрдости из них невозможно изготовить цельный фасонный инструмент, к тому же они ограниченно шлифуются — только алмазным инструментом, поэтому твёрдые сплавы применяют в виде пластин, которые либо механически закрепляются на державках инструмента, либо припаиваются к ним.

Твёрдые сплавы ввиду своей высокой твёрдости применяются в следующих областях:

  • Обработка резанием конструкционных материалов: резцы, фрезы, свёрла, протяжки и прочий инструмент.
  • Оснащение измерительного инструмента: оснащение точных поверхностей микрометрического оборудования и опор весов.
  • Клеймение: оснащение рабочей части клейм.
  • Волочение: оснащение рабочей части волок.
  • Штамповка: оснащение штампов и матриц(вырубных, выдавливания и проч.).
  • Прокатка: твёрдосплавные валки (выполняются в виде колец из твёрдого сплава, одеваемых на металлическое основание)
  • Горнодобывающее оборудование: напайка спеченных и наплавка литых твёрдых сплавов.
  • Производство износостойких подшипников: шарики, ролики, обоймы и напыление на сталь.
  • Рудообрабатывающее оборудование: оснащение рабочих поверхностей.
  • Газотермическое напыление износостойких покрытий

[править | править вики-текст]

Примечания[править | править вики-текст]

  1. ГОСТ 3882-74 (PDF, 1,98 МБ)