- Характерные особенности и маркировка
- Классификация
- Вольфрамосодержащие твердые сплавы
- Титановольфрамосодержащие твердые сплавы
- Характеристики твердых сплавов
- Области применения
- Характеристики и свойства твердых сплавов
- Основные сведения
- История открытия
- Как получают твердые сплавы
- Свойства твердых сплавов
- Характеристики твердых сплавов
- Марки
- Области применения
- Классификация
- Вольфрамосодержащие
- Титановольфрамосодержащие
- Как выбрать нужную марку твердого сплава
- Достоинства и недостатки
- Продукция из твердых сплавов
- Способы обработки особо твердых металлов
- Особенности твердых сплавов
- Подбор инструмента
- СОЖ
- Твердые сплавы
- Характеристика
- Классификация
- Вольфрамо-кобальтовые
- Титановольфрамовокобальтовые
- Титанотанталовольфрамокобальтовые твердые сплавы
- Безвольфрамовые сплавы
- Свойства
- Примеры маркировки твердых сплавов
- Применение и продукция из твердых сплавов
К твердым сплавам относится отдельная группа соединений, которые способны сохранять свои свойства при достаточно высоких температурах, длительном механическом воздействии на другие материалы. Даже при достижении температуры в 1150 °C твердый сплав сохраняет все физические и механические свойства. Они изготавливаются из тугоплавких металлов, обладающих повышенной твердостью.
Твердые сплавы
Характерные особенности и маркировка
Характерной особенностью получения подобных соединений является применение специфических технологических процессов. Таким процессом является специальное прессование. Он осуществляется тщательным перемешиванием металлических порошков с добавлением порошкового кобальта. Затем производится процесс так называемого термического спекания.
Применяют высокотемпературное сплавление специальной шихты. Такая шихта состоит из большого числа компонентов. В нее входят: вольфрам, кобальт, битое стекло, кокс, легирующие добавки, например, хром.
Для идентификации всего многообразия таких соединений, ГОСТ установлена следующая маркировка твердых сплавов. Марки твердых сплавов состоят из заглавных букв русского алфавита и набора цифр. Каждая буква несет свою смысловую нагрузку.
В качестве примера можно привести следующие марки:
- ВК2 – первая буква «В» указывает на наличие в составе вольфрама, вторая определяет наличие кобальта. Цифра указывает на процентное содержание каждого металла. В нашем случае это 2% приходится на кобальт, основу составляет вольфрам. Его содержание достигает 98%;
- ВК6М – это также вольфрамокобальтовый твердый слав. Шестерка означает процент имеющегося кобальта. Остальные 94 процента – это вольфрам. «М» конкретизирует область применения. Она указывает на применение данного материала при производстве инструмента для обработки металлов, которые трудно, практически невозможно обработать (например, нержавеющая сталь).
- Сплав ВК8 имеет состав: 92% стали, 8% вольфрама.
- Т5К10 – такая маркировка указывает — этот образец включает три элемента: вольфрам, титан, кобальт. В нем содержится: вольфрама – 85%, титана – 5%, кобальта -10%.
- Т14К8 – имеет такой же состав элементов. Но отличается их процентное содержание: вольфрам – составляет 78%, титан -14%, кобальт – 8%.
- ТТ7К12 – в его состав входят четыре основных металла: вольфрам, титан, тантал, кобальт. Вольфрам – 81%, кобальт – 12%, остальное приходится на сплав двух оставшихся металлов.
- Современные технологии позволили разработать уникальные соединения с добавлением таких элементов, как никель и молибден. Например, КТС-1 или ТН-20.
Твердый сплав ВК8
Международная классификация ИСО все отечественные сплавы, зарубежные аналоги разделила на области применения. Эта классификация обозначается буквами латинского алфавита, которые указывают на обрабатываемый материал:
- Н – используются для закаленной стали;
- К – для всех видов чугуна;
- М – применяется для нержавеющей стали;
- N –используется для металлов, относящихся к категории цветных металлов или их соединений;
- P –отдельной категории отливок, у которых формируется так называемая сливная стружка;
- S – для металлов и соединений с повышенными жаропрочными характеристиками.
Классификация
Многообразие подобных материалов требует четкого разделения по характерным особенностям. Классификация твердых сплавов производится по таким признакам:
- составу химических элементов (наименованию, процентному содержанию);
- по технологии производства;
- области применения.
По присутствующим химическим элементам их делят на следующие категории:
- вольфрамокобальтовые (маркировка ВК);
- титановольфрамокобальтовые (ТК);
- титанотанталовольфрамокобальтовые (ТТК).
По применяемым технологиям получения разделяют на: спекаемые, литые, порошкообразные. Спекаемые, состоят из карбидов. Делятся на три группы:
- однокарбидные (карбид вольфрама);
- двухкарбидные (включающие карбиды двух металлов: титана и вольфрама);
- трехкарбидные (сваренные из трех элементов).
По процентному содержанию каждого элемента их делят на следующие группы.
К первой относятся материалы, состоящие из карбида вольфрама и кобальт. Они имеют обозначения ВК. К этой многочисленной группе относятся сплав: ВК4, ВК3М, ВК6М. очень популярным является твердый сплав ВК8 и ВК3. Расшифровывается ВК3 так же, как и все вольфрамовые сплавы.
Вторая объединяет титановольфрамовые сплавы. Имеет аббревиатуру ТК. К ней относятся: Т5К10, Т14К8.
Третья включает все титанотанталовольфрамовые сплавы. Обозначают ТТК. Например, ТТ7К12 и другие.
Четвертая, объединяет материалы, у которых имеется износостойкое покрытие. Они обозначаются аббревиатурой ВП. В нее входят: ВП3115, ВП3325. В основу каждого из них заложена основа известного сплава. Например, у ВПЗ115 основа – ВК6.
Вольфрамосодержащие твердые сплавы
Их маркируют следующим образом — ВК6, ВКЗМ, ВК6М, ВК8. Основной областью применения является изготовление режущего инструмента. Сплав ВК8 применяется для изготовления резцов.
Комплект наконечников ВК6
Он позволяет обрабатывать чугун. Используют для производства инструмента, способного осуществлять так называемую безстружковую обработку материалов.
Титановольфрамосодержащие твердые сплавы
Из марок Т5К10, Т14К8, Т15К6 изготавливают инструмент для высокоскоростной обработки различных видов стали. С их помощью обрабатывают металлы, различные соединения с повышенными показателями твердости и теплостойкости.
Самым характерным примером подобного инструмента являются различного рода резцы и буровые колонки.
Характеристики твердых сплавов
Характеристики определяют их свойства и область применения. К ним относятся:
- наименование и процентное содержание химических элементов;
- физические и механические свойства;
- особенности технологических процессов получения;
Химический состав, процентное содержание основных элементов определяется по таблицам ГОСТ.
Производство твердых сплавов
К физико — механическим характеристикам относятся:
- допустимая прочность, которая проверяется при помощи изгиба (изменяется от 1200МПа ВК2, до 2150 МПа для сплава ВК25);
- твердость (возрастает от 89,5HRA — ВК3, достигает величины 91 HRA — ТТ20К9);
- плотность (этот показатель колеблется от 14,9г/см3 до 15,2г/см3);
- реализуемая теплопроводность — около 51 Вт/(м×°С);
- жаропрочность;
- коррозийная стойкость.
Приведенный перечень характеристик позволяет определить область использования.
Области применения
- Из них изготавливают оснастку к металлорежущим станкам, бурильному оборудованию.
- Перечень основных направлений использования выглядит следующим образом:
- изготавливают сверла, фрезы, резцы и другой инструмент металлорежущий инструмент;
- отдельные детали мерительного инструмента;
- изготовление специальных клейм, различных штампов;
- инструментов для вырубки;
- отдельных элементов станков для волочения и проката;
- инструменты для горнодобывающей техники;
- элементы износостойких подшипников;
- напыление на стальные корпуса подшипников;
- оборудование для рудообогатитегтных фабрик;
- напыление на поверхности деталей из более мягких материалов. Это позволяет значительно улучшить твердость, жаропрочность, коррозийную стойкость.
Характеристики и свойства твердых сплавов
С развитием технологий и увеличивающимися запросами относительно надёжности и долговечности металлов производители пытались создать твердый сплав, который бы удовлетворил потребности покупателей.
В конечном итоге им удалось создать тугоплавкий металл, который соответствовал требованиям развивающейся промышленности.
Металлурги не остановились на одном успешном соединении и продолжили развивать производство.
Вольфрамосодержащий сплав
Основные сведения
Твердые сплавы распространены в различных областях промышленности. Из них изготавливают детали для станков, машин, кораблей, самолетов, крепежные элементы, строительные пластины и другие изделия. Часто их используют при производстве инструмента. Людям, занимающимся металлургией и кузнечным делом, желательно знать основную информацию о том, что такое твердый сплав.
История открытия
История открытия твердых сплавов начинается с начала 20 века. До этого периода инструменты для обработки металла изготавливали из инструментальной стали, которая была насыщена углеродом. Однако процесс обработки был малопроизводительным и неэкономичным.
К началу 20 века, совместными усилиями металлургов была разработана высоколегированная инструментальная сталь. Она начала использоваться при обработке труднообрабатываемых видов металлов на высоких скоростях. Спустя непродолжительный промежуток времени она получила название «быстрорежущая сталь». Инструменты из неё впервые были продемонстрированы общественности в 1910 году.
Развитие инструментальной технологии на этом не остановилось. На территории СССР, США и Германии начиная с 1925 года смеси твердых металлов начали выпускаться как товарная продукция. Изготавливались такие товары из карбида вольфрама и металлического кобальта.
На территории стран СНГ этот сплав получил название — «победит». Однако новым материалом можно было эффективно обрабатывать чугунные заготовки, но не сталь. В связи с этим продолжилась разработка новых соединений и с 1935 годов появилась вольфрамотитановая смесь.
Она подходила для обработки стали, но крошилась при работе с чугуном.
В последующие годы начали использовать синтетические алмазы в качестве покрытия рабочих частей инструментов. Ещё одной разработкой стал эльбор — соединение азота и бора.
Как получают твердые сплавы
Соединения металлов представляют собой смесь порошков, которые прессуются и запекаются. В её состав входят карбиды и кобальт. Смешивают порошки в формах для запекания, прессуют под давлением от 200 кгс/см2. После обработки давлением формы разогреваются до температуры в 1500 градусов. Готовые соединения используют при получении труднообрабатываемых материалов.
Свойства твердых сплавов
Чтобы понять, какой металл или смесь самый прочный в мире, необходимо знать их свойства. Основные характеристики помогут разбираться в тех или иных видах материалов и грамотно использовать их при производстве. Свойства твердых сплавов:
- Высокая механическая и термоударная прочность.
- Износоустойчивость.
- Красностойкость. Этот показатель проявляется при температурах от 900 и до 1000 градусов.
Такие свойства твердых сплавов, как ударопрочность, пластичность, прочность при сжатии или изгибе и твердость напрямую зависят от количества кобальта, содержащегося в соединениях. Также важен размер зерна карбида вольфрама.
Характеристики твердых сплавов
Чтобы определить самый твердый сплав, необходимо разбираться в характеристиках. К ним относится химический состав соединения металлов, его механические и физические свойства, процесс получения готовых сплавов.
Механические и физические характеристики:
- Жаропрочность.
- Плотность (14,9г/см3–15,2г/см3).
- Твердость (89,5HRA-91 HRA).
- Теплопроводность — 51 Вт.
- Допустимая прочность — 2150 Мпа.
Также к этим характеристикам можно отнести устойчивость соединений к воздействию коррозийных процессов. Самый твердый сплав обладает завышенным физико-механическими характеристиками.
Жаропрочный металл
Марки
По государственным ГОСТам устанавливается специальная маркировка, которой отмечаются все соединения твердых металлов. Она представляет собой заглавные буквы и цифры:
- ВК6М — вольфрамокобальтовая смесь. Цифра 6 указывает на количество кобальта в составе. Буква «В» указывает на вольфрам, соответственно буква «К» — кобальт. Буква «М» обозначает то, в какой сфере применяется этот сплав. Из него изготавливают инструменты для обработки металлов.
- ВК2 — в этом случае в смеси содержится 2% кобальта и 98% вольфрама.
- ВК8 — в этой смеси кобальта содержится до 8%.
- Т14К8 — в таких соединениях содержится третий элемент — титан. Его в составе содержится 14%. Кобальта 8%. Всё остальное это вольфрам.
- Т5К10 — аналогична предыдущей смеси, в которой 5% титана, 10% кобальта и 85% вольфрама.
- ТТ7К12 — к указанным выше элементам добавляется тантал. Его процентное содержание такое же, как и у титана.
Марки сплава указываются на готовых деталях и заготовках.
Области применения
Существует множество сфер применения твердых сплавов. К ним относятся:
- Производство инструмента для обработки металла.
- Изготовление деталей для промышленного оборудования.
- Оснастка для работы с металлическими заготовками.
Часто твердые сплавы используются в качестве напыления на более мягкие. Сферы применения доходят вплоть до постройки крупного транспорта.
Классификация
Существует специальная международная классификация, именуемая «ИСО». Она разделяет отечественные и зарубежные твердые сплавы по области применения. Маркируется буквами из латинского алфавита:
- К — используется для чугуна.
- N — обработка цветных металлов и сплавов аналогичным им.
- H — применяется при работе с закаленной сталью.
- M — для нержавеющей стали.
- P — для отливок со сливной стружкой.
- S — для работы с жаропрочными сплавами.
Помимо этой классификации, есть разделение по химическим элементам, содержащимся в составе, и количеству основных металлов.
Вольфрамосодержащие
Эти соединения используются при изготовлении режущего инструмента. Они могут маркироваться как ВК или ВКМ. Цифры будут обозначать процентное содержание тех или иных элементов.
Титановольфрамосодержащие
Из этих соединений изготавливают оснастку для обработки стали на высоких скоростях. Марка этих сплавов — ТК. Цифры указывают на содержание кобальта и титана.
Титановольфрамосодержащий сплав
Как выбрать нужную марку твердого сплава
При выборе марки сплава нужно обращать внимание на их разделение. Это могут быть титановольфрамовые и вольфрамовые смеси. Первыми обрабатывают стали, вторыми — чугун.
Также нужно учитывать физические и механические характеристики. Важную роль играет мощность оборудования, с помощью которого будет проводиться обработка.
Достоинства и недостатки
У твердых соединений металлов существуют как преимущества, так и недостатки. К сильным сторонам относятся:
- Высокая механическая и термоударная прочность.
- Однородность структуры.
- Заточка на инструменте сохраняется гораздо дольше.
- Устойчивость к высоким температурам.
К недостаткам можно отнести высокую цену на инструменты и оснастку из твердых соединений.
Продукция из твердых сплавов
В строительных магазинах и на рынках можно найти различные товары из смесей твердых металлов. Это могут быть различные инструменты, детали для машин, станков, электроинструмента, строительные пластины и другие изделия. Твердые соединения металлов популярны в строительстве, металлургии, машиностроении и других отраслях. С их помощью можно обрабатывать твердые материалы, что было крайне проблематично до их появления. Однако за оснастку такого типа придется хорошо заплатить.
Способы обработки особо твердых металлов
Обработка твердых металлов – высокотехнологичный и сложный процесс, для выполнения которого требуется особое оборудование и специальный инструмент. Это связано с тем, что подобные сплавы обладают высокой упругостью и прочностью, а потому сильно противостоят резанию, сверлению, шлифовке и прочим механическим обработкам. При этом качество соответствующего процесса во многом зависит от характеристик металла и правильного подбора режущего инструмента.
Особенности твердых сплавов
К труднообрабатываемым металлам относятся жаропрочные и нержавеющие стали и сплавы.
Эти материалы представляют собой твердый раствор аустенитного класса, поэтому им присущи такие качества, как высокое сопротивление к коррозии, способность работать в напряженном состоянии на протяжении длительного времени, стойкость к химическому разрушению. Кроме этого, некоторым видам данных металлов присуща структура высокой дисперсности. За счет этого процесс скольжения практически не происходит.
Также усложняется обработка по следующим причинам:
- при резке происходит упрочнение материала;
- сплавы такого характера обладают низкой теплопроводностью, а потому контактная часть обрабатываемой детали и инструмента начинают схватываться;
- сохраняется исходная прочность даже при очень высокой температуре;
- высокая истирающая способность сплавов приводит к образованию включений, которые негативно отражаются на инструменте;
- виброустойчивость металлов обуславливается неравномерное протекание процесса резания, а значит, получить желаемое качество обработки не получится.
Подбор инструмента
Для того чтобы избежать всех вышеописанных проблем и провести качественную обработку твердых сплавов, необходимо в первую очередь правильно подобрать инструмент.
Он должен быть изготовлен из металла, который обладает более высокими режущими свойствами, чем обрабатываемая деталь.
При этом для предварительной обработки специалисты рекомендуют использовать твердосплавными резцами, а для чистовой – быстрорежущие. К последним относятся стали марок Р14Ф4, Р10К5Ф5, Р9Ф5, Р9К9.
Для изготовления инструмента из твердосплавных металлов используют три вида сплавов:
- Т30К4, Т15К6, ВКЗ – износостойкие;
- Т5К7, Т5К10 – отличаются высокой вязкостью;
- ВК6А, ВК8 – нечувствительны к ударам, обладают наименьшим сопротивлением к износу.
Для упрочнения инструментов и повышения их рабочих характеристик дополнительно проводят нанесение второго слоя твердосплавного металла, цианирование, хромирование, плакирование.
СОЖ
Правильный подбор охлаждающих жидкостей и способа их применения – не менее важный процесс в том случае, если необходимо произвести обработку твердых сплавов. Для сверления специалисты рекомендуют использовать материалы на минеральной основе.
Особенно они повышают производительность при работе с титаном, который очень сложен в работе. Для токарной обработки легированных сталей подойдет полусинтетические СОЖ, для хонингования и шлифовки чугуна – жидкость без минеральных масел.
Также существуют универсальные материалы, которые очень выгодно использовать в том случае, если характер обработки металла постоянно меняется.
Наиболее оптимальный способ подачи СОЖ при работе с твердыми металлами считается высоконапорный, при котором жидкость подается тонкой струей на заднюю стенку инструмента. Не менее эффективными являются распыление жидкости и охлаждение углекислотой. Все это позволяет повысить стойкость инструмента и улучшить качество обработки.
Требования к оборудованию
Оборудование для обработки твердых металлов разительно отличается от стандартных станков. Подобные модели отличаются:
- повышенной жесткостью всех механизмов;
- виброустойчивостью;
- высокой мощностью;
- наличием каналов для отвода стружки;
- особые места посадки для фиксации короткого инструмента.
02 ноября 2016
Твердые сплавы
Металлы, отличающиеся повышенной твёрдостью и износостойкостью — это твердые сплавы. Изготавливаются, как правило, из карбидов металлов (титана, хрома, вольфрама и прочих), что делает их особенно стойкими к высоким температурам и механическим воздействиям. Такие сплавы невероятно прочные, а потому, пригодные для различных производств.
Характеристика
Помимо прочности и износостойкости к полезным свойствам данных материалов можно отнести тугоплавкость. При нагреве до 900 — 1150°C твердый сплав сохраняет все свои качества.
Существует специальная маркировка, которая указывает свойства и характеристики сплава. В основе принципа маркирования – буквы, указывающие на наличие того или иного металла и цифры, показывающие его количество в %. Необходимо точно понимать их значение, так как от данных показателей зависит пригодность материала для проведения необходимых работ.
Классификация
Как и любые металлические материалы, твердые сплавы имеют собственную классификацию, которая помогает подобрать наиболее подходящий материал для своих целей.
В зависимости от способа получения, сплавы бывают:
Как видно из названия, литые сплавы изготавливают технологией литья.
Среди них: стеллиты (которые состоят из хрома, вольфрама, углерода и никеля; как связка используется кобальт), сормайты (состоящие из хрома, углерода и никеля на железной основе), а также твердые сплавы, в которых в качестве основы использован никель.
Чаще всего, в процессе литья применяется технология пресса, которая позволяет получить изделия высокого качества, требующие минимальной обработки перед использованием (однако, чаще всего необходимо проведение термической постобработки).
Спеченные сплавы (или металлокерамические), в свою очередь, производятся по технологии порошковой металлургии.
Она представляет собой высокоточное производство, благодаря чему, получаемый на выходе материал имеет максимально высокую степень качества и не требует дополнительной обработки.
Максимум, что может потребоваться – небольшая шлифовка полученного изделия. Металлокерамическими данные сплавы называют, потому что способ их производства схож с производством керамических изделий.
По химическому составу различают:
- ВК – однокарбидные, вольфрамо-кобальтовые;
- ТК – двухкарбидные, титано-вольфрамо-кобальтовые;
- ТТК – трехкарбидные, титано-тантало-вольфрамо-кобальтовые;
- ТН — безвольфрамовые.
Вольфрамо-кобальтовые
Сплавы на основе карбида вольфрама – наиболее распространённые представители данной группы. К ним относятся BK6 и BK8, упомянутые выше.
Сплавы можно разделить ещё на две группы, в зависимости от их состава: содержащие в своём составе вольфрам – как уже говорилось ранее, такие сплавы состоят из карбида вольфрама и ещё минимум одного металла, играющего роль связки (чаще всего таковым является кобальт).
В основном сплавы группы ВК используют для изготовления режущего инструмента. Это резцы, пластины.
Состав и характеристики сплавов ВК
Сплав | Состав сплава, % | Характеристика физико-механических свойств | ||||
WC | TaC | Co |
|
|
HRA, не менее | |
ВК3 | 97 | — | 3 | 1176 | 15,0-15,3 | 89,5 |
ВК3-М | 97 | — | 3 | 1176 | 15,0-15,3 | 91,0 |
ВК4 | 96 | — | 4 | 1519 | 14,9-15,2 | 89,5 |
ВК6 | 94 | — | 6 | 1519 | 14,6-15,0 | 88,5 |
ВК6-М | 94 | — | 6 | 1421 | 14,8-15,1 | 90,0 |
ВК6-ОМ | 92 | 2 | 6 | 1274 | 14,7-15,0 | 90,5 |
ВК8 | 92 | — | 8 | 1666 | 14,4-14,8 | 87,5 |
ВК10 | 90 | — | 10 | 1764 | 14,2-14,6 | 87,0 |
ВК10-М | 90 | — | 10 | 1617 | 14,3-14,6 | 88,0 |
ВК10-ОМ | 88 | 2 | 10 | 1470 | 14,3-14,6 | 88,5 |
ВК10-ХОМ | 88 | — | 10 | 1500 | 14,3-14,6 | 89,5 |
* Буква М означает, что сплав является мелкозернистым, ОМ — особо мелкозернистый.
Из таких материалов получаются высококачественные инструменты, которые используются в промышленности, различных производствах и в быту, изготовление деталей различных конструкций. Это могут быть детали для автомобилей, механических предметов, приборов и любых механизмов. изготовление деталей, требующих высокой жаростойкости.
Титановольфрамовокобальтовые
Группа сплавов ТК производится для иструментов, выполняющих резание сталей, дающих сливную стружку. В основе состава карбид титана и карбид вольфрама. В связке идёт кобальт. Титан дает снижение адгезии со сталью, благодаря этому сплавы группы ТК более износостойкие при обработки сталей. При увеличении карбидов титана повышается твердость и износостойкость, но прочностьснижается.
Сплав | Состав сплава, % | Характеристика физико-механических свойств | ||||
WC | TiC | Co |
|
|
HRA, не менее | |
T30K4 | 66 | 30 | 4 | 980 | 9,5-9,8 | 92,0 |
T15K6 | 79 | 15 | 6 | 1176 | 11,1-11,6 | 90,0 |
T14K8 | 78 | 14 | 8 | 1274 | 11,2-11,6 | 89,5 |
T5K10 | 85 | 6 | 9 | 1421 | 12,4-13,1 | 88,5 |
T5K12 | 83 | 5 | 12 | 1666 | 13,1-13,5 | 87,0 |
Титанотанталовольфрамокобальтовые твердые сплавы
По ГОСТ 3882-74 имеется 5 марок. Титан в составе улучшает свойства и эксплуатационные показатели, выражающиеся в повышении прочности при обычной и повышенной температуре. Благодаря карбиду тантала в составе улучшается износостойкость при резании
Сплав | Состав, % | Характеристика физико-механических свойств | |||||
WC | TiC | TaC | Co | σизг , Мпа, не менее |
|
HRA, не менее | |
TT7K12 | 81 | 4 | 3 | 12 | 1666 | 13,0-13,3 | 87,0 |
TT8K6 | 84 | 8 | 2 | 6 | 1323 | 12,8-13,3 | 90,5 |
TT10K8-Б | 82 | 3 | 7 | 8 | 1617 | 13,5-13,8 | 89,0 |
ТТ20К9 | 67 | 9,4 | 14,1 | 9,5 | 1470 | 12,0-13,0 | 91,0 |
Т8К7 | 85 | 7,5 | 0,5 | 7 | 1519 | 12,8-13,1 | 90,5 |
Безвольфрамовые сплавы
Такие сплавы в СССР появились в 1970 гг. ввиду дефицита вольфрама. По ГОСТ 26530-85 существует две марки безвольфрамовых сплавов на основе карбидов, карбонитридов титана с никель-молибденовой связкой.
Сплав | Содержание основных компонентов в %(по массе) |
|
|||||
TiC | TiCN | Ni | Mo | σизг , Мпа, не менее |
|
HRA, не менее | |
TH20 | 79 | — | 15,0 | 6,0 | 1050 | 5,5-6,0 | 90,0 |
KHT16 | — | 74 | 19,5 | 6,5 | 1200 | 5,5-6,0 | 89,0 |
Эти марки обладают меньшей прочностью и теплостойкости они не могут заменить традиционные вольфрамовые. Сплав КНТ16 хорошо подходит для прерывистого резания. А марка ТН20 может эффективно заменить Т30К4 и Т15К6. Им можно проводить чистовую и получистовую обработку незакаленной стали.
Так или иначе, благодаря своим свойствам сплавы массово применяются во многих производствах.
По классификации ИСО, твердые сплавы делят по областям применения при обработке резанием:
- Р — для стальных отливок, дающих сливную стружку;
- М — труднообрабатываемые стали, сплавы;
- К — обработка чугуна;
- N — обработка алюминия и других цветных металлов и их сплавов;
- S — для обработки жаропрочных сплавов и сплавов на основе титана;
- H — для закаленной стали.
Сплавы группы Р маркируются синим цветом, М — желтым и К — красным цветом
Свойства
Основные свойства твёрдых сплавов: твердость; жаростойкость; прочность; износостойкость;
Однако, стоит понимать, что данные характеристики зависят от соотношения элементов, из которых изготовлен сплав. Так, например, материалы, в названии которых используется сочетание букв «BK» напрямую зависимы от размера от карбида вольфрама.
При уменьшении зерна карбида, сплав становится более твёрдым. При этом, велика вероятность уменьшения его прочности. При увеличении зерна происходит обратный процесс – прочность увеличивается, но сплав получается менее твёрдый.
Поэтому при закупке данного материала важно понимать значение маркировок, так они напрямую говорят о его свойствах.
Титаносодержащие сплавы более твердые и жаростойкие. Температура их плавления выходит за пределы 1200°C. Кроме того, они меньше подвержены окислению.
Из недостатков можно отметить худшую теплопроводность, по сравнению с материалами группы «BK», а также слабую прочность при изгибаниях.
Однако эта проблема решается добавлением в состав карбида тантала – сплавы, маркированные как «TTK» гораздо более прочны при работе.
Активному использованию в различных производствах способствует также и тот факт, что твердые металлы, как ни странно, весьма пластичны. Поэтому работать с ними можно как при высоких, так и при низких температурах.
Однако, резать, гнуть и проводить прочую механическую работу следует с большой осторожностью в связи с большой ломкостью и слабой прочностью при изгибах. При обработке материала необходимо знать его плотность, так как от этого зависит его прочность.
Так, например плотность вольфрамовых сплавов варьируется от 14 до 15 г/см³; титаносодержащих – от 9 до 13,5 г/см³; материала с примесью тантала – от 12 до 13,6г/см³.
От всех перечисленных свойств зависит, где и каким образом могут применяться твердые сплавы.
Примеры маркировки твердых сплавов
По принципу маркировки твердые сплавы делят согласно химическому составу:
- ВК — в составе карбид вольфрама и кобальт. Цифра означает содержание кобальта в процентах. Например это сплав ВК8, ВК10, ВК6
- ТК. Титаносодержащие сплавы, содержащие карбид титана, карбид вольфрама, кобальт. Обозначение буквами ТК. Цифра после буквы Т означает содержание карбида титана в процентах, а после буквы К — процент содержания кобальта. Это сплавы Т5К10, Т14К8, Т15К6, ТЗ0К4
- ТТК. Титано-тантало-вольфрамовые. Сплав включает в себя сразу три металла: титан, вольфрам и тантал и кобальт. Маркируется буквами ТТК. Цифра после ТТ, например «7» указывает на содержание карбидов титана и тантала, цифра после «К» , например «12» — процент кобальта. Марки ТТ7К12, ТТ20К9;
- ТН. Безвольфрамовые. ТНМ20, ТНМ25, ТНМ30.
Применение и продукция из твердых сплавов
Материал широко распространен в современной промышленности. Развивается и технология производства самих сплавов, улучшается их качество, меняется состав, появляются новые маркировки. Но помимо изменения самого материала, меняются и принципы работы с ним. Появляются новые типы соединений, наносимые на изделия, благодаря чему, они приобретают новые функции и роли в промышленности.
На сегодняшний день твёрдые сплавы применяются:
- В производстве режущего инструмента. Изготовленные из высокопрочных материалов инструменты позволяют повысить качество производства, ускорить его и снизить затраты на брак и закупку материалов. Высокая жаростойкость и прочность позволяют работать на предельных скоростях. Поэтому сплавы гораздо более ценны в производстве инструмента, нежели простая сталь. В их производстве зачастую используют алмазные заготовки, значительно повышающую качество материала и его свойства. К примерам таких инструментов можно отнести резцы, свёрла и т.д.;
- В изготовлении высокопрочных деталей для механических изделий, производственных машин, автомобилей и техники, ножей и лезвий для грейдеров – в механизмах, испытывающих высокие перегрузки и усилия;
- В производстве оборудования, предназначенного для больших нагрузок. Например, рудодобывающее оборудование, буровые установки. Сплавы применяются в опорах промышленных весов и в прочих механизмах, рассчитанных на большие усилия и давления;
- При изготовлении мелких, но ключевых деталей различных механизмов. Например, из данного материала производятся подшипники, клеммы, различные защитные напыления и прочее.
- В производстве различных форм и матриц, при отливке стальных изделий как простых, так и имеющих сложную форму.
- Для механической постобработки сложных материалов (сталь, чугун, цветные металлы, жаростойкие материалы и т.д.).
- При штамповании различных изделий.
Перед закупкой инструмента, деталей или просто исходного материала, в составе которого есть сплавы, необходимо тщательно изучить к какому классу они относятся и какими свойствами обладают.
В этом поможет понимание значений маркировок, которые указывают на состав изделия и, как следствие, на его способность выдерживать те или иные нагрузки.
Каждый класс материала предназначен для применения в конкретной сфере производства и может быть абсолютно не пригоден для иной, что также следует учитывать.