Твердые сплавы

Твердые сплавы являются основным инструментальным материалом, обеспечивающим высокопроизводительную обработку материалов резанием. Сейчас общее количество твердосплавного инструмента, применяемого в механообрабатывающем производстве, составляет до 30%, причем этим инструментом снимается до 70% стружки, так как скорость резания, применяемая при обработке этим инструментом, в среднем в 2-5 раз выше, чем для быстрорежущего инструмента.

Твердые сплавы из литых карбидов появились в 1907 г. Эти сплавы - стеллиты - вследствие высокой хрупкости не получили большого распространения для изготовления металлорежущих инструментов. В 1925 г. появились твердые сплавы нового типа - металлокерамические. Первый сплав этого типа назывался «видиа», что в переводе на русский язык означает «как алмаз». Сплавы металлокерамического типа по сравнению с литыми сплавами обладают значительно меньшей хрупкостью. В Советском Союзе производственный выпуск первого металлокерамического твердого сплава, который позже получил название «победит», начался в 1930 г. Эти твердые сплавы обладают исключительно высокой твердостью. По твердости они уступают только алмазу, карбиду бора, карбиду кремния, несколько карборунду и корунду. Их твердость находится не менее 70-80 HRC, в то время как твердость традиционно применяемых закаленных быстрорежущих сталей находится в пределах 62—65 HRC. Такая высокая твердость позволяет обрабатывать металлокерамическими сплавами отбеленный чугун, закаленную сталь, стекло, мрамор и другие твердые материалы. Особенно ценно в твердых сплавах то, что высокую твердость они сохраняют до температур 800—1100°С. Это позволяет резко увеличить скорости резания. С применением твердых сплавов скорости резания, по сравнению с инструментами из быстрорежущих сталей, увеличились до 5 - 8 раз. В настоящее время при токарной обработке некоторых конструкционных материалов достигнута скорость резания свыше 1000 м/мин, при фрезеровании обычными скоростями считаются скорости 100 - 300 м/мин. Появление твердосплавных инструментов вызвало резкое увеличение мощности и быстроходности станков.

Твердые сплавы не являются сталями, так как они не содержат железа. Рассматриваемые сплавы состоят из твердых карбидов, цементированных связующим металлом. Основными компонентами современных твердых сплавов являются карбиды вольфрама WC, титана TiC, тантала TaC, карбонитриды TiCN и др., мельчайшие частицы (зерна) которых соединены посредством сравнительно мягких и менее тугоплавких связок из кобальта (Co) или никеля (Ni) в смеси с молибденом (Mo).

Примечание. Физико-механические свойства этих металлов представлены в приложении Б.

Современные традиционно применяемые твердые сплавы по составу и областям применения можно разделить на четыре группы: вольфрамокобальтовые (WC-Co) – однокарбидные твердые сплавы (группа ВК); титановольфрамокобальтовые (WC-TiC-Co) – двухкарбидные твердые сплавы (группа ТК); титанотанталовольфрамокобальтовые (WC-TiC-TaC-Co) – трехкарбидные твердые сплавы (группа ТТК); безвольфрамовые твердые сплавы (на основе TiC и TiCN с различными связками). В настоящее время наибольшее применение находят марки твердых сплавов, относящиеся к группам ВК, ТК и ТТК. Все марки твердых сплавов, относящиеся к этим группам, обязательно в своем составе содержат кобальт и карбиды вольфрама. Кобальт как связующее вещество определяет прочность твердого сплава и его режущие свойства: чем больше кобальта, тем твердый сплав прочнее, но его режущие свойства (в первую очередь твердость, теплостойкость, износостойкость) при этом снижаются, так как уменьшается в нем содержание карбидов.

Твердые сплавы изготовляются методами порошковой металлургии или, как ее иначе называют, металлокерамики. Отсюда и произошло название сплавов - металлокерамические. На рис. 3.1 показана схема изготовления твердых сплавов двух видов: вольфрамокобальтовых (ВК) и титановольфрамокобальтовых (ТК). Первые сплавы состоят из карбидов вольфрама и кобальта. Вторые, помимо карбидов вольфрама, имеют в своем составе еще карбиды титана.

Рисунок 3.1 - Схема изготовления твердых сплавов

Исходными продуктами для изготовления этих твердых сплавов служат порошки вольфрама, двуокиси титана, кобальта и сажи.

Для получения карбида вольфрама в электрической трубчатой угольной печи прокаливают смесь вольфрама с сажей. Печь представляет собой угольную или графитовую трубу, через которую пропускается электрический ток. При прохождении электрического тока стенки трубы раскаляются, обеспечивая высокую температуру в печи. Смесь вольфрама с сажей в графитовых «лодочках» помещают внутрь трубы и нагревают до температур 1400 - 1500°С. При этом вольфрам вступает в химическое соединение с углеродом (сажей), образуя карбид вольфрама.

В таких же печах получают и титановольфрамовые карбиды для сплавов ТК. Для этого в графитовые лодочки утрамбовывают смесь двуокиси титана, сажи и карбидов вольфрама. При температуре 2000 - 2300°С двуокись титана в присутствии сажи превращается в карбид титана. В полученном карбиде титана растворяется карбид вольфрама, образуя сложный титановольфрамовый карбид (Ti,W)C. После размола и просева карбиды смешиваются с цементирующим металлом - кобальтом.

Примечание. При изготовлении твердых сплавов группы ВК образованные на первой операции карбиды вольфрама после размола и просева поступают на операцию смешивания с кобальтом

Смешивание осуществляется в шаровых мельницах, главной частью которых являются вращающиеся стальные барабаны. Внутреннюю поверхность барабанов во избежание загрязнения смеси железом футеруют пластинками твердых сплавов.

В барабане находятся твердосплавные шары различных диаметров, которые при вращении барабана перемешивают смесь.

После этого следует прессование смеси в стальных пресс-формах на гидравлических или механических прессах при давлении 1000 - 1200 кг/см²,в результате чегоизделия получают необходимые форму и размеры.

Заключительной операцией изготовления твердых сплавов является спекание, осуществляемое в графитовых трубчатых печах. Заготовки укладываются в графитовые «лодочки» и пересыпаются графитовой крупкой. Спекание выполняется в два этапа: низкотемпературное (700 - 800°С), при котором из заготовок удаляется клеящее вещество (каучук), введенное для улучшения прессования, и окончательное спекание, в процессе которого сплав получает свои высокие режущие свойства. Температура окончательного спекания для сплавов ВК равна 1390 - 1500°С, для сплавов ТК - 1450 - 1550°С.

В процессе спекания происходят сложные структурные превращения. Появляется жидкая фаза, заполняющая все поры, происходит значительная усадка сплава, и сплав становится плотным. Мелкие карбиды растворяются в кобальте. Основная масса кристаллов связывается этим раствором. Ввиду малой растворимости карбидов в кобальте связка оказывается не очень хрупкой. Частицы карбидов вольфрама, имевшие после размола неправильную форму, растут, приобретая правильную граненную форму. В отличие от них титановольфрамовые карбиды имеют округлую форму.

Следует отметить важную особенность титановольфрамовых карбидов: в процессе роста при спекании твердого сплава они могут срастаться между собой с образованием либо сплошного карбидного каркаса («скелета»), либо крупных объемных агрегатов, разъединенных между собой кобальтом и зернами WC (рис. 3.2а).

В процессе спекания твердые сплавы приобретают свои высокие режущие свойства и никакой термической обработки после этого не требуют.

а) б) в) Рисунок 3.2 - Микроструктура сплавов Т15К6 (а) и ВК8 (б, в) - б – среднезернистая; в- крупнозернистая

Микроструктура сплавов WC – Co в основном двухфазная состоит из кристаллов карбида вольфрама и участков связующей фазы (рис. 3.2б в), состоящей из кобальта, в котором растворены небольшие (пренебрежимо малые) количества вольфрама и углерода. Структура сплавов WC – Co представляет собой в основном связующую (кобальтовую) матрицу с вкрапленными в нее зернами или малопротяженными агрегатами карбида вольфрама, что в значительной мере и определяет характер зависимости их прочности от содержания кобальта и размера зерен d (рис. 3.3 кривые 1 и 2).

Рисунок 3.3 - Зависимость предела прочности при изгибе (σ_и) сплавов WC – Co (1,2) и WC – TiC – Co (3,4) от содержания кобальта при комнатной температуре: 1 – d= = 3,3 мкм; 2 - d = 4,95 мкм; 3 – двухфазные сплавы с отношением WC:TiC = 1:1 по массе; 4 – трехфазный сплав Т15К6

Сплавы WC – TiC – Co по структуре бывают двухфазные и трехфазные (не считая возможного присутствия дополнительных фаз – графита и фазы типа η). В первом случае структура состоит из округленных кристаллов твердого раствора (Ti, W) C и связующей фазы (кобальта, насыщенного небольшим количеством вольфрама, титана и углерода). Для двухфазных сплавов характерным (преобладающим) является наличие карбидных скелетов из зерен (Ti, W) C. Во втором случае (практически более важном, чем первый случай) количество TiC недостаточно для растворения всего WC, и структура состоит из овальных кристаллов твердого раствора (Ti, W) C, кристаллов свободного WC, более или менее граненной формы и связующей (кобальтовой) фазы. На рис. 3.4 показаны микрофотографии двухфазного и трехфазного сплавов. Именно отличием структур двух- и трехфазных сплавов WC – TiC – Co обуславливается различие как их прочностных показателей (рис. 3.3, кривые 3 и 4 – прочность при изгибе двухфазных твердых сплавов значительно меньше прочности трехфазных), так и характера их разрушения.

При содержании в двухфазных сплавах до 15% Co разрушающая трещина проходит по карбидному скелету из кристаллов (Ti, W) C, и сплавы разрушаются практически без пластической деформации, т.е. за счет скола (хрупкое разрушение). В этом диапазоне содержаний кобальта предел прочности при изгибе у этих сплавов не зависит от его количества (см. рис. 3.3 кривую 4). Эта зависимость несколько искажается только при больших содержаниях кобальта и, как показывает эксперимент, при высоких температурах, когда существенную роль начинает играть пластическая деформация. Понятно, что в двухфазных сплавах WC – TiC – Co ударная вязкость определяется в основном величиной предела прочности, поскольку пластическая деформация отсутствует или ее роль весьма ограничена (рис. 3.5 кривая 2). Естественно, что ударная вязкость здесь, в противоположность сплавам WC – Co (рис. 3.5 кривая 1), не пропорциональна содержанию кобальта.

а) б) Рисунок 3.4 - Микрофотографии сплавов WC – TiC – Co: а – двухфазного; б - трехфазного

Рисунок 3.5 – Зависимость ударной вязкости сплавов WC – Co (1) и WC – TiC – Co (2,3) при комнатной температуре от содержания кобальта: 2 – двухфазные сплавы с отношением WC:TiC = 1:1 по массе; 3 – трехфазный сплав Т15К6

В трехфазных сплавах WC – TiC – Co при малом содержании кобальта могут создаться благоприятные условия для образования непрерывного каркаса (скелета) из зерен твердого раствора (Ti, W) С, как в двухфазных сплавах. В этом случае предел прочности не будет зависеть от содержания кобальта, и на кривой 4(рис. 3.3) должна появиться горизонтальная площадка, как на кривой 3. Однако из-за зерен второй карбидной фазы WC, способствующих нарушению сплошности каркаса из зерен (Ti, W) С, структура сплавов на этом участке, как правило, состоит из крупных агрегатов зерен (Ti, W) С, разобщенных кобальтом и карбидом вольфрама. Поэтому с увеличением содержания кобальта на начальном участке кривой 4 наблюдается пологий подъем.

Рисунок 3.6 - Путь разрушающей трещины в сплаве Т15К6

На рис. 3.6 показан путь трещины в сплаве Т15К6. Трещина в основном проходит по зернам твердого раствора (Ti, W) С, часто огибая зерна WC (даже относительно крупные). Присутствие в сплавах с содержанием до 9% (по массе) Со весьма крупных агрегатов из зерен (Ti, W) С приводит к тому, что предел прочности весьма мало зависит от температуры. При объемном содержании кобальта выше 12% кривая становится более крутой (см. рис. 3.3 кривая 4). В общем, за исключением несколько более медленного подъема на начальном участке, кривая 4 весьма похожа на кривую 2 для сплавов WC – Co с крупным размером карбидных зерен. Это объясняется схожестью как строения, так и механизма разрушения: здесь и там трещина проходит по карбидным зернам или агрегатам карбидных зерен и по разделяющим их кобальтовым участкам, подвергающимся при разрушении пластической деформации в слое, прилегающем к поверхности излома.

Микроструктура трехкарбидных твердых сплавов WC – TiC – TаC – Co, полученных путем частичной замены в сплавах WC – TiC – Co карбида титана карбидом тантала, аналогична структуре двухкарбидных сплавов. Разница состоит только в том, что место твердого раствора (Ti, W) С занимает твердый раствор (Ti, Tа, W) С. Зерна того и другого раствора имеют преимущественно округлую форму. Если количество карбида вольфрама в сплавах WC – TiC – TаC – Co меньше предела растворимости, то структура двухфазная, состоящая из кристаллов твердого раствора (Ti, Tа, W) С и связующей фазы – твердого раствора вольфрама, титана и тантала в кобальте. Если же количество карбида вольфрама в сплавах превышает предел растворимости, то сплавы трехфазные, состоящие из кристаллов твердого раствора (Ti, Tа, W) С, структурно свободного карбида вольфрама и связующей фазы на основе кобальта. Практически применяемые сплавы WC – TiC – TаC – Co обычно трехфазные. Частичная замена карбида титана карбидом тантала в трехфазных сплавах WC – TiC – Co весьма благоприятна для повышения механических свойств этих сплавов: при комнатной температуре повышается статическая и усталостная прочность при изгибе. Усталостная ударная долговечность сплавов резко возрастает при введении карбида тантала в сплавы WC – TiC – Co с содержанием Co более 8%. Предельная пластическая деформация при сжатии тех же сплавов примерно линейно возрастает с увеличением концентрации тантала в сплавах.

Физико-механические и режущие свойства сплавов, содержащих одинаковое количество кобальта, в значительной мере определяются средним размером зерен карбидов. Разработанные технологические процессы позволяют получать твердые сплавы, в которых средний размер зерен карбидной составляющей может изменяться от десятых долей микрометра до 10-15 мкм. Размеры зерен карбидных фаз как в сплавах WC – Co, так и в сплавах WC – TiC – Co и WC – TiC – TаC – Co обычно колеблются в пределах от 1 до 3 мкм (см. рис. 3.2 б); толщина участков связующей фазы, видимых под микроскопом, обычно 1 –

2 мкм. Рентгеновский анализ сплавов WC-Co свидетельствует о том, что размеры зерен кобальтовой фазы намного превышают размеры зерен карбида вольфрама и могут достигать размеров более 100 мкм. Сплавы с размерами карбидов от 3 до 5 мкм (см. рис. 3.2 в) относятся к крупнозернистым и обозначаются буквой В (ВК6-В), с размерами карбидов от 0,5 до 1,5 мкм относятся к мелкозернистым и обозначаются буквой М (ВК6-М). В том случае, когда 70% зерен имеют размеры менее 1,0 мкм, сплавы относятся к особо мелкозернистым и обозначаются буквами ОМ (ВК6-ОМ). Сплавы с меньшими размерами карбидной фазы (ОМ) более износостойкие и теплостойкие, а также позволяют затачивать более острую режущую кромку и допускают получение радиуса округления режущей кромки до ρ = 1,0-2,0 мкм.

Сначала из твердых сплавов изготовлялись только крупногабаритные инструменты или сравнительно мелкие инструменты простого профиля. Мелкие инструменты сложного профиля (фрезы, спиральные сверла и т. п.) из твердых сплавов еще полвека назад практически не изготовлялись в связи с трудностями прессования мелких фасонных твердосплавных изделий. В 1956 г. Всесоюзным научно-исследовательским институтом твердых сплавов (ВНИИТС) был разработан метод изготовления мелких фасонных инструментов из так называемых пластифицированных заготовок твердого сплава. В смесь, идущую на изготовление твердого сплава, вводится пластификатор, который обеспечивает получение заготовки - полуфабриката, легко поддающейся обработке режущими инструментами. Заготовки из пластифицированного твердого сплава выполняются в виде дисков, цилиндров или брусков заданных размеров. Прочность таких заготовок не более 20 МПа.Для придания изделиям необходимой формы заготовки обрабатываются на металлорежущих станках с размерами, предусматривающими припуск на усадку при последующем спекании (20 - 25% в линейных размерах). Затем следует обычное спекание. Режущие свойства инструментов, полученных из пластифицированных заготовок, такие же, как и у инструментов, изготовляемых обычным способом. Из таких сплавов в настоящее время изготовляются, например, мелкие инструменты для часового производства: фрезы, в том числе мелкомодульные дисковые и червячные, зенкеры, развертки, фасонные дисковые резцы и др.

Твердые сплавы как инструментальные материалы обладают рядом ценных свойств, основными из которых являются высокая твердость (HRA 87 - 92), высокая теплостойкость (до 800 - 1100°С), большое значение модуля упругости (Е=500 – 700 ГПа) и предела прочности при сжатии (s_-b = 6000 МПа). Относительно невысокая прочность при изгибе (s_и = 1000 - 2500 МПа) не являются лимитирующим фактором, так как твердые сплавы способны сохранять достаточно высокую твердость и сопротивляться деформированию при температурах, возникающих при резании. В табл. 3.1 приведены составы и характеристики основных физико-механических свойств твердых сплавов согласно ГОСТ 3882-74.

Таблица 3.1 - Состав и характеристики основных физико-механических свойств твердых сплавов (ГОСТ 3882 – 74)

Сплав	Состав сплава, %	Характеристики физико-механических свойств
WC	TiC	TaC	Co	Предел прочности при изгибе sи, Мпа (не менее)	Плотность, x10^-3 кг/м^3 (г/см^3)	HRA (не менее)
Однокарбидные твердые сплавы на основе WC-Co (группа ВК)
ВК3		-	-			15,0-15,3	89,5
ВК3-М		-	-			15,0-15,3	91,0
ВК4-В		-	-			14,9-15,2
ВК6		-	-			14,6-15,0	88,5
ВК6-М		-	-			14,8-15,1	90,0
ВК6-ОМ		-				14,7-15,0	90,5
ВК6 - В		-	-			14,6-15,0	87,5
ВК8		-	-			14,4-14,8	87,5
ВК8-В		-	-			14,4-14,8	86,5
ВК8-ВК		-	-			14,5-14,8	87,5
ВК10		-	-			14,2-14,6	87,0
ВК10-ХОМ		-				14,3-14,7
ВК10 КС		-	-			14,2-14,6	85,0
ВК11-В		-	-			14,1-14,4
ВК11-ВК		-	-			14,1-14,4
ВК15		-	-			13,9-14,4
ВК20		-	-			13,4-13,7
ВК20 -КС		-	-			13,4-13,7
Двухкарбидные твердые сплавы WC-TiC-Co (группа ТК)
Т30К4			-			9,5-9,8	92,0
Т15К6			-			11,1-11,6	90,0
Т14К8			-			11,2-11,6	89,5
Т5К10			-			12,4-13,1	88,5
Трехкарбидные твердые сплавы TiC-WC-TaC-Co (группа ТТК)
TT7К12						13,0-13,3	87,0
ТТ8К6						12,8-13,3	90,5
ТТ10К8Б						13,5-13,8	89,0
ТТ20К9		9,4	14,1	9,5		12,0-13,0	91,0
Т8К7		7,5	0,5			12,8-13,1	90,5

3.1 Вольфрамокобальтовые твердые сплавы (ВК)

Вольфрамокобальтовые сплавы (группа ВК) состоят из карбида вольфрама (WC) и кобальта (см. табл. 3.1). Сплавы этой группы различаются количеством содержащегося в них кобальта и размерами зерен карбида вольфрама. Для оснащения режущего инструмента применяют сплавы с содержанием кобальта 3-10%.

Рисунок 3.7 - Влияние кобальта на свойства твердого сплава группы ВК: 1) прочность при изгибе s_и; 2) твердость Н_вк; 3) теплопроводность λ

В условном обозначении сплава цифра показывает процентное содержание кобальтовой связки. Например, обозначение ВК6 показывает, что в нем содержится 6% кобальта и 94% карбидов вольфрама.

При увеличении в сплавах содержания кобальта в диапазоне от 3 до 10% предел прочности, ударная вязкость и пластическая деформация возрастают, в то время как твердость и модуль упругости уменьшаются. С ростом содержания кобальта повышаются теплопроводность сплавов и их коэффициент термического расширения (рис. 3.7). Примечание. Увеличение содержания в твердом сплаве кобальта (уменьшение количества карбидов) существенно ухудшает его износостойкость.

Из всех существующих твердых сплавов сплавы группы ВК при одинаковом содержании кобальта обладают более высокими ударной вязкостью и пределом прочности при изгибе, а также лучшей тепло- и электропроводностью.

Однако стойкость этих сплавов к окислению и коррозии значительно ниже. Кроме того, они обладают большой склонностью к схватыванию со стальной стружкой при обработке резанием (см. табл. 1.3). Физико-механические свойства сплавов определяют их режущую способность в различных условиях эксплуатации: с ростом содержания кобальта в сплаве его стойкость при резании снижается, а эксплуатационная прочность растет.

3.2 Титановольфрамокобальтовые твердые сплавы (ТК)

Сплавы группы ТКсостоят из зерен карбида вольфрама сложных титановольфрамовых карбидов (Тi, W)С и связующей кобальтовой фазы, представляющей собой твердый раствор вольфрама и углерода в кобальте (состав связки тот же, что и у сплавов группы ВК).

Химический состав зерен (Тi, W)С по их сечению неоднороден: внутри зерна большая концентрация карбида вольфрама, снаружи - карбида титана. Большая твердость сплавов ТКпредопределена большой твердостью зерен (Тi, W)С по сравнению с зернами WС, однако одновременно сплавы ТКи более хрупкие из-за повышенной хрупкости карбидов (Тi, W)С. Эта особенность определяет и предпочтительную область использования сплавов ТК для обработки стальных заготовок, так как термодинамически более устойчивые карбиды (Тi, W)С менее склонны к диффузионному растворению в железе (при повышенных скорости резания и температуре), а температура схватывания карбидов (Тi, W)С с железом значительно выше (при средних скорости резания и температуре), чем у карбидов WС. Поэтому при обработке стальных изделий на средней и высокой скоростях резания контактные площадки инструмента, оснащенного пластинами из сплава группы ТК, лучше сопротивляются адгезионно-усталостному и диффузионному видам изнашивания по сравнению с инструментом из сплава ВК.

Таким образом, сплавы группы ТК предназначены главным образом для оснащения инструментов для обработки резанием сталей в условиях образования сливной стружки. По сравнению со сплавами группы ВК они обладают большей стойкостью к окислению, твердостью и жаропрочностью и в то же время меньшими теплопроводностью и электропроводностью, а также модулем упругости. Титановольфрамовые сплавы по сравнению с вольфрамовыми имеют способность в большей степени сопротивляться образованию «лунки» износа на передней поверхности под воздействием непрерывно скользящей по ней сливной стружки и высокой температуры. Способность сплавов группы ТК сопротивляться изнашиванию под воздействием скользящей стружки объясняется также и тем, что температура схватывания со сталью у сплавов этого типа выше (см. табл. 1.3), чем у сплавов на основе WC-Co, что позволяет применять более высокие скорости резания при обработке стали и существенно повышать при этом стойкость инструмента.

Рисунок 3.8 - Влияние кобальта на свойства твердого сплава группы ТК: 1) прочность при изгибе s_и; 2) твердость Н_тк

У сплавов на основе WC-TiC-Co (группа ТК) так же, как и у сплавов на основе WC-Co (группа ВК), ударная вязкость, предел прочности при сжатии и изгибе растут с увеличением содержания кобальта (рис. 3.8). Содержание кобальта в твердых сплавах группы ТК колеблется от 4 до 10%, карбидов титана – от 5 до 30% (см. табл. 3.1).

Теплопроводность сплавов группы ТК существенно ниже, а коэффициент линейного термического расширения выше, чем у сплавов группы ВК. Соответственно изменяются и режущие свойства сплавов: при увеличении содержания кобальта снижается твердость сплавов, а соответственно и их износостойкость при резании, а при увеличении содержания карбида титана снижается эксплуатационная прочность (рис. 3.8).

Поэтому такие сплавы, как Т30К4 и Т15К6, применяют для чистовой и получистовой обработки стали с более высокой скоростью резания и относительно небольшими нагрузками на инструмент. В то же время сплавы Т5К10 и Т5К12, содержащие наибольшее количество кобальта, предназначены для работы в тяжелых условиях с большими сечениями среза, в т.ч. и при ударных нагрузках с пониженной скоростью резания.

3.3 Титанотанталовольфрамокобальтовые твердые сплавы (ТТК)

Промышленные танталосодержащие твердые сплавы состоят из трех основных фаз: твердого раствора карбидов титана, вольфрама и тантала (TiC-TaC-WC), а также карбида вольфрама (WC) и кобальтовой связки (табл. 3.1).

Легирование сплавов ТТКкарбидами тантала способствует формированию мелкозернистых структур, а хрупкость карбида (Тi, Та, W)С существенно ниже хрупкости карбида (Тi, W)С. Таким образом, сплавы группы ТТКобладают более высокой прочностью, лучше удерживают карбиды связкой. Кроме того, сплавы ТТКпо сравнению со сплавами ТК благодаря наличию в них карбида тантала обладают меньшим коэффициентом термического расширения, несколько большей теплопроводностью, имеют пониженную склонность к высокотемпературной ползучести, что существенно повышает предел усталости сплавов ТТКпри циклическом нагружении и термовоздействии, а также термостойкость и стойкость к окислению и коррозии при повышенной температуре. Поэтому инструмент, оснащенный режущими пластинами ТТК, особенно эффективен при прерывистой обработке, например, при фрезеровании, при черновой обработке (резание с ударами и неравномерном припуске, обработка поковок по корке и литых заготовок при наличии твердых поверхностных включений) и др.

Введение в сплавы добавок карбида тантала улучшает их физико-механические и эксплуатационные свойства, что выражается в увеличении прочности при изгибе как при комнатной температуре (20°С), так и при температурах 600-800°С. Сплав, содержащий карбид тантала, имеет также и более высокую твердость, в том числе и при 600-800°С. Таким образом, при высоких температурах карбид тантала повышает твердость, термостойкость, а следовательно, и износостойкость сплавов, о чем свидетельствуют сравнительные испытания стойкости резцов при точении сталей Г13Л и ЭИ481. При обработке стали Г13Л со скоростью резания 30 м/мин, подачей 0,21 мм/об и глубиной резания 2мм были получены следующие относительные стойкости: для сплава Т5К10- 100%; Т15К6- 65%; ВК8 - 80%; ТТ10К8- 120%. При обработке стали ЭИ481 (37Х12Н8Г8МФБ) со скоростью резания 60 м/мин, при подаче 0,3 мм/об и глубине резания 2мм были получены следующие относительные стойкости: для Т5К10 -100%; Т15К6 -216%; ТТ10К8А -280%; ТТ10К8Б - 500%.

Таким образом, увеличение в сплаве содержания карбида тантала повышает его стойкость при резании, особенно благодаря меньшей склонности к лункообразованию и разрушению под действием термоциклических и усталостных нагрузок.

3.4 Безвольфрамовые твердые сплавы (БВТС)

В связи с дефицитностью вольфрама и кобальта промышленность выпускает безвольфрамовые твердые сплавы, состоящие из карбидов, карбонитридов и нитридов титана на основе никеля с различными добавками, чаще всего молибдена. Состав и характеристики физико-механических свойств безвольфрамовых твердых сплавов (БВТС), регламентируемых ГОСТ 26530 – 85, приведены в табл. 3.2.

Таблица 3.2 - Состав и характеристики физико-механических свойств безвольфрамовых твердых сплавов

Сплав	Состав, %	r, г/см^3
Карбид титана	Карбонитрид титата	Никель	Молибден
КНТ16	-		19,5	6,5	5,5-6,0
ТН20		-		6,0	5,5-6,0

Продолжение таблицы 3.2

Сплав	l, Вт/(м×К)	a×10^6, К^-1	sи, Мпа (не менее)	HRA (не менее)
КНТ16	12,6-21,0	8,5-90
ТН20	8,4-14,7	8,5-90

Основу технологии производства БВТС составляют операции прессования в вакууме при 1360°С или горячее изостатическое прессование (ГИП) в среде азота при 1000 – 1300°С и давлении 0,2 МПа. Установлено, что ГИП в среде азота способствует повышению твердости и износостойкости БТВС и их сопротивляемости разрушению при термических ударах. По твердости БВТС находятся на уровне вольфрамосодержащих сплавов, но по прочностным характеристикам и особенно по модулю упругости им уступают. Кроме того, они имеют повышенную хрупкость. Твердость БВТС по Виккерсу при повышенных температурах в диапазоне температур до 800°С несколько ниже, чем твердость вольфрамосодержащего сплава Т15К6. Наибольшая термостойкость у сплава КНТ16, у сплава ТН20 она значительно ниже.

Преимущество БВТС – в их повышенной устойчивости против высокотемпературной коррозии и окисления. Необходимо также отметить, что твердая составляющая БВТС (карбиды, карбонитриды и нитриды титана) обладает меньшей растворимостью в железе и повышенной химической инертностью по сравнению с WC, что обеспечивает инструменту из БВТС повышенную износостойкость, особенно в условиях коррозионно – окислительного и диффузионного изнашивания. В этом отношении инструмент не только не уступает инструменту из титанофольфрамокобальтового сплава, но и в некоторых случаях превосходит его. Например, в условиях чистовой и получистовой обработки деталей из сталей безвольфрамовые твердые сплавы, основой которых является карбид или карбонитрид титана (см. табл. 3.2), обладают значительно большей стойкостью, чем вольфрамосодержащие твердые сплавы группы ТК, так как они взаимодействуют со сталью менее интенсивно, чем сложный карбид (Ti,W)C. При диффузионном характере изнашивания его скорость, определяемая скоростью растворения карбидных зерен в стали, в большей степени зависит от химических свойств сплава, чем от его твердости, связанной, в частности, с зернистостью.

Нагрев инструмента из БВТС на установках ТВЧ, обычно применяемых при пайке инструмента, ухудшает его эксплуатационные характеристики. Поэтому для резания из БВТС изготовляют в основном сменные неперетачиваемые пластины (СМП).

В связи с пониженной теплопроводностью наибольшую стойкость БВТС имеют в случае применения не трехгранных, а четырех-, пяти- и шестигранных СМП. Оптимальными геометрическими параметрами пластин при этом являются передний угол 10°, задний угол 8-10°, радиус при вершине 0,8 мм.

3.5 Краткие рекомендации по выбору твердых сплавов

Рекомендуемые области применения твердых сплавов для обработки резанием по ГОСТ 3882 – 74 представлены в табл.3.3.

Твердые сплавы на основе WC-Co рекомендуют преимущественно для обработки серых, модифицированных и отбеленных чугунов, цветных металлов и их сплавов, стеклопластиков и других подобных материалов, дающих короткую сыпучую стружку надлома.

Обладая высокой прочностью, сплавы WC-Co лучше сопротивляются пульсирующей высокой нагрузке, имеющей место в данных условиях обработки. Превалирующим видом изнашивания в этом случае является адгезионно-усталостное, а при обработке белых чугунов и стеклопластиков - абразивное, при которых важным фактором, определяющим стойкость инструмента, является не только содержание кобальта в сплаве, но и размеры зерен фазы WC. И чем выше твердость обрабатываемого материала, тем существеннее влияние зернистости твердого сплава на стойкость инструмента. Эти закономерности и положены в основу практических рекомендаций по рациональному применению конкретных марок сплавов.

Например, из приведенных в табл. 3.1 и 3.3, сплав ВК3 с содержанием карбидов вольфрама 97% является одним наиболее износостойких, но и наименее прочных твердых сплавов (кобальта всего 3%). Поэтому он рекомендуется для чистовой обработки с максимально допустимой скоростью резания, но с малыми подачей и глубиной резания, в то время как сплавы ВК8 и ВК10-ХОМ, имеющие большее содержание кобальта, – для черновой обработки с пониженной скоростью резания и увеличенным сечением среза, в т.ч. и в условиях ударных нагрузок.

Таблица 3.3 - Рекомендуемые области применения твердых сплавов для обработки резанием по ГОСТ 3882 - 74

Сплав	Применение для
ВК3	чистового точения с малым сечением среза, окончательного нарезания резьбы, развертывания отверстий и других аналогичных видов обработки серого чугуна, цветных металлов и их сплавов и неметаллических материалов (резины, фибры, пластмассы, стекла, стеклопластиков и т. д.). Резки листового стекла
ВК3-М	чистовой обработки (точения, растачивания, нарезания резьбы, развертывания) твердых, легированных и отбеленных чугунов, цементированных и закаленных сталей, а также высокоабразивных неметаллических материалов
ВК6	чернового и получернового точения, предварительного нарезания резьбы токарными резцами, получистового фрезерования сплошных поверхностей, рассверливания и растачивания отверстий, зенкерования серого чугуна, цветных металлов и их сплавов и неметаллических материалов
ВК6-М	получистовой обработки паропрочных сталей и сплавов, нержавеющих сталей аустенитного класса, специальных твердых чугунов, закаленного чугуна, твердой бронзы, сплавов легких металлов, абразивных неметаллических материалов, пластмасс, бумаги, стекла. Обработки закаленных сталей, а также сырых углеродистых и легированных сталей при тонких сечениях среза на весьма малых скоростях резания
ВК6-ОМ	чистовой и получистовой обработки твердых, легированных и отбеленных чугунов, закаленных сталей и некоторых марок нержавеющих высокопрочных и жаропрочных сталей и сплавов, особенно сплавов на основе титана, вольфрама и молибдена (точения, растачивания, развертывания, нарезания резьбы, шабровки)
ВК8	чернового точения при неравномерном сечении среза и прерывистом резании, строгании, чернового фрезерования, свер­ления, чернового рассверливания, чернового зенкерования серого чугуна, цветных металлов и их сплавов и неметаллических материалов. Обработки нержавеющих, высокопрочных и жаропрочных труднообрабатываемых сталей и сплавов, в том числе сплавов титана
ВК10-ХОМ	сверления, зенкерования, развертывания, фрезерования и зубофрезерования стали, чугуна, некоторых труднообрабатываемых материалов и неметаллов цельнотвердосплавным, мелкоразмерным инструментом

Продолжение таблицы 3.3

ВК15	режущего инструмента для обработки дерева
Т30К4	чистового точения с малым сечением среза (типа алмазной обработки); нарезания резьбы и развертывания отверстий в незакаленных и закаленных углеродистых сталях
Т15К6	получернового точения при непрерывном резании, чистового точения при прерывистом резании, нарезания резьбы токарными резцами и вращающимися головками, получистового и чистового фрезерования сплошных поверхностей, рассверливания и растачивания предварительно обработанных отверстий, чистового зенкерования, развертывания и других ана­логичных видов обработки углеродистых и легированных сталей
Т14К8	чернового точения при неравномерном сечении среза и непрерывном резании, получистового и чистового точения при прерывистом резании; чернового фрезерования сплошных поверхностей; рассверливания литых и кованых отверстий, чернового зенкерования и других подобных видов обработки углеродистых и легированных сталей
Т5К10	чернового точения при неравномерном сечении среза и прерывистом резании, фасонного точения, отрезки токарными резцами; чистового строгания; чернового фрезерования прерывистых поверхностей и других видов обработки углеродистых и легированных сталей, преимущественно в виде поковок, штамповок и отливок по корке и окалине
TT7К12	тяжелого чернового точения стальных поковок, штамповок и отливок по корке с раковинами при наличии песка, шлака и различных неметаллических включений при равномерном сечении среза и наличии ударов. Всех видов строгания углеродистых и легированных сталей. Тяжелого чернового фрезерования углеродистых и легированных сталей
ТТ10К8Б	черновой и получистовой обработки некоторых марок труднообрабатываемых материалов, нержавеющих сталей аустенитного класса, маломагнитных сталей и жаропрочных сталей и сплавов, в том числе титановых
ТТ20К9	фрезерования стали, особенно фрезерования глубоких пазов и других видов обработки, предъявляющих повышенные требования к сопротивлению сплава тепловым и механическим циклическим нагрузкам
Т8К7	фрезерования труднообрабатываемых чугунов

Сплавы WC-Co рекомендуются также для обработки труднообрабатываемых высокопрочных и жаропрочных материалов, особенно сплавов на основе никеля (Ni) и титана (Ti). Сплавы на основе Ni, обладающие высокой прочностью и значительным сопротивлением ползучести при высоких температурах, а также низкой теплопроводностью, с большим трудом обрабатываются резанием. При изготовлении деталей из этих материалов в зоне контакта инструмента с заготовкой генерируются очень высокие температуры и напряжения, происходят схватывание и последующий отрыв частиц твердого сплава. Лучшую стойкость в этих условиях показывают особомелкозернистые высококобальтовые сплавы группы ВК, особенно легированные хромом, например, ВК10-ХОМ

Твердые сплавы на основе WC-TiC-Co рекомендуют преимущественно для обработки сталей. Твердые сплавы с небольшим содержанием кобальта (Т30К4, Т15К6) рекомендуется применять при высоких скоростях резания, когда образуется сливная стружка. В этом случае стружка контактирует с передней поверхностью инструмента в условиях значительных температур и давлений, что приводит к интенсивному образованию лунки износа на передней поверхности лезвия в результате превалирующего диффузионного изнашивания. Сложный раствор карбида вольфрама в карбиде титана (Ti, W) С растворяется в стали при более высокой температуре и гораздо медленнее, чем карбид вольфрама. Кроме того, присутствие фазы WC-TiC-Co способствует уменьшению скорости растворения зерен карбида вольфрама в стали и тем самым снижает интенсивность изнашивания.

Твердые сплавы с большим содержанием кобальта (Т5К10, Т14К8) как более прочные рекомендуется применять для черновой обработки сталей с меньшими скоростями резания и увеличенными площадями среза (t×S), в т.ч. и в условиях ударных нагрузок.

Твердые сплавы на основе WC-TiC-TaC-Co рекомендуют, главным образом, для тяжелых условий резания труднообрабатываемых материалов с большими сечениями среза, когда на режущую кромку инструмента действуют значительные силовые и температурные нагрузки, а также для прерывистого резания, особенно фрезерования, отличающихся переменным сечением среза и циклическими термомеханическими нагрузками на режущую часть инструмента, т.е. когда лезвие работает по циклу «резание – отдых». При такой схеме резания на рабочих поверхностях инструмента могут появляться многочисленные короткие трещины, перпендикулярные режущей кромке. Эти трещины обуславливаются периодическим расширением при нагреве во время части цикла «резание» и сжатием при охлаждении (во время части цикла «отдых») поверхностных слоев твердого сплава. При дальнейшем развитии трещины приводят к выкрашиваниям и сколам и становятся главной причиной выхода инструмента из строя.

Поэтому для оснащения фрезерного инструмента целесообразно применять твердые сплавы, наименее чувствительные к термической усталости и динамическим циклическим нагрузкам, в т.ч. и сплавы, содержащие в своем составе карбид тантала, т.е. сплавы на основе WC-TiC-TaC-Co. Наибольшей хрупкой прочностью среди сплавов ТТК, которые рекомендуют для обработки стали в особо неблагоприятных условиях (прерывистое точение, строгание, черновое фрезерование), обладает сплав ТТ7К12. Применение его взамен быстрорежущей стали позволяет повысить скорость резания в 1,5-2 раза.

Для операций фрезерования рекомендуются также (см. табл. 3.2) сплавы марок ТТ20К9 (для обработки стали) и ТТ8К7 (для обработки труднообрабатываемых чугунов). Твердый сплав ТТ8К7 можно рекомендовать также для чистового и получистового точения, растачивания и фрезерования серого и ковкого чугуна, цветных металлов, непрерывного точения высокопрочных, нержавеющих сталей, в т.ч. и термообработанных, и титановых сплавов.

Безвольфрамовые твердые сплавы имеют преимущественное применение для чистовой и получистовой обработки деталей, т.е. с высокими скоростями резания и относительно небольшими сечениями среза, как из углеродистых, низколегированных и конструкционных легированных сталей взамен твердых сплавов группы ТК, так и для обработки деталей из цветных металлов, серых чугунов, полиэтилена и др. Рекомендуемые области применения безвольфрамовых твердых сплавов для обработки материалов резанием по ГОСТ 26530 – 85 представлены в табл. 3.4.

Таблица 3.4 - Рекомендуемые области применения безвольфрамовых твердых сплавов по ГОСТ 26530 - 85

Сплав	Применение для
ТН20	чистового и получистового точения при непрерывном резании углеродистых низколегированных конструкционных сталей, цветных металлов на основе меди, низколегированных сплавов никеля, серых чугунов и полиэтилена; чистового и получистового торцевого фрезерования деталей из чугуна
КНТ16	получистового и получернового точения при непрерывном резании углеродистых, низколегированных и конструкционных сталей, цветных металлов на основе меди, низколегированных сплавов никеля, в том числе при неравномерном сечении среза, чистового и получернового фрезерование деталей из серого и ковкого чугуна, чистового фрезерование углеродистых, низколегированных и конструкционных легированных сталей

Инструменты, работающие при прерывистом резании, например фрезы, целесообразно изготовлять из сплава КНТ16, благодаря его повышенной термостойкости. Средняя «ломающая подача» (подача, при которой происходит механическое разрушение лезвия) составляет: для сплава ТН20 – 0,3 мм/зуб; для сплава КНТ16 – 0,54 мм/зуб.

При выборе режимов резания подача не должна превышать этих значений, а глубина резания – 5мм.

Вместе с тем сплав ТН20 обладает большей износостойкостью. При точении стали 45 и стали 40Х при t=1мм и S=0,2мм/об стойкость сплава ТН20 выше стойкости сплава Т15К6 во всем диапазоне скоростей резания (от 200 до

600 м/мин).

БВТС не рекомендуются при обработке труднообрабатываемых материалов, в т.ч. твердых чугунов и закаленных сталей.

Эффективность применения БВТС зависит от правильности подготовки инструмента, выбора режимов резания и условий обработки. Пластины должны иметь высококачественную доводку по режущим кромкам и опорной поверхности и прилегать к опоре без зазора.

Обрабатываемая заготовка не должна иметь биения, превышающего половину припуска на обработку, а также следов газовой сварки, шлаковых включений.

С учетом низкой теплопроводности БТВС обычно не рекомендуется использование смазочно- охлаждающих жидкостей (СОЖ), однако в некоторых случаях (резьбонарезание, проточка канавок, чистовое точение) допускается применение охлаждения.

Для предотвращения катастрофических поломок инструмента рекомендуется производить принудительный поворот пластинки после обработки определенного числа заготовок. Допустимый износ резцов по задней грани 1,5-1,8 мм.

При фрезеровании БВТС можно эксплуатировать до износа 2,5-3,0 мм по задней грани.

3.6 Классификация современных твердых сплавов по международному стандарту ИСО 513-75 и определение условий их эффективного использования

При определении областей применения твердых сплавов обычно используют рекомендации Международной организации стандартов ИСО (ISO), представленные в ГОСТ 3882 – 74, которые предусматривают их использование с учетом обрабатываемых материалов и типа стружки, типа обработки (чистовая, получистовая, легкая черновая и черновая), условий обработки (хорошие, нормальные и тяжелые), а также видов обработки (точение, растачивание, фрезерование и др.).

По ISO предусматривается деление всех обрабатываемых материалов на три группы (табл. 3.5): Р (обозначаются синим цветом), М (желтым) и К (красным). В группу Р входят стали и стальное литье, при обработке которых получают сливную стружку.

Таблица 3.5 - Классификация обрабатываемых материалов по ISO

Группа по ISO (цвет маркировки)	Обрабатываемый материал	Твердость, НВ	Марки - представители
Р (синий)	Углеродистые стали		08 кп; Ст 3; 20; 09Г2С, А12
	Ст 30; 35; 40; 45; 50,
	У7А; У8А; 60Г; 65Г, А40Г
Легированные стали	в состоянии поставки		20Х; 20ХН; 38ХА; 40Х; 12ХН2; 20ХН2М; 60С2ХФА
закаленные и отпущенные
Высоколегированные и инструментальные стали	после отжига		Х12М; 5ХНМ; 3Х2В8Ф; 9ХС; ХВГ;Р18; Р6М5
с повышенной твердостью
Стальное литье		20Л; 25Л; 35Л
М (желтый)	Нержавеющие стали	Мартенситного класса		20Х13; 30Х13; 40Х13
Аустенитного класса		12Х18Н10Т; 17Х18Н9; 06Х18Н11
Титановые сплавы	400 МПа	ВТ1-00; ВТ3-1; ВТ5; ВТ14
Жаропрочные сплавы		06ХН28МДТ; ХН32Т; ХН35ВТЮ; ХН32Т; ХН67ВТМЮЛ
К (красный)	Чугуны	Серые	100 - 400	СЧ10; СЧ 20; СЧ 25; СЧ 35; СЧ45
Ковкие		КЧ37-12; КЧ50-5
Высокопрочные		ВЧ35; ВЧ100
Цветные металлы	Алюминиевые сплавы		АМГ2, Д16,АЛ3, ЛС63-1, Л96,
Бронзы и латуни		Л96; Л80; Л63; ЛО70-1
Материалы с высокой поверхностной твердостью	Закаленная сталь	HRC 45-60	У8А; 60Г; 40Х; 60С2ХФА; 9ХС; ХВГ; Р18; Р6М5
Легированные износостойкие и отбеленные чугуны	HRC 40-50	ИЧХ; 28Н2;ЧН 15Д; ЧХ16

В группу М входят нержавеющие стали, титановые и жаропрочные сплавы, при обработке которых получают стружку надлома и сливную. В группу К входят чугуны, цветные металлы и их сплавы, материалы с высокой поверхностной твердостью, при обработке которых получают стружку надлома и элементную.

Каждая группа применения делится на подгруппы, причем с увеличением индекса подгруппы от 01 до 40 (50) условия обработки становятся более жесткими, начиная от чистового резания и заканчивая черновым с ударами. Такое рассмотрение удобно для подбора рекомендуемых марок твердых сплавов по свойствам. Чем больше индекс подгруппы применения, тем ниже требуется износостойкость твердого сплава и допустимая скорость резания, но выше прочность (ударная вязкость) и допустимая подача и глубина резания (табл. 3.).

Цифровой показатель в марке твердого сплава по ISO указывает на уровень его вязкости и износостойкости: чем больше цифра, тем выше вязкость и ниже износостойкость сплава.

Таким образом, малые индексы соответствуют чистовым операциям, когда от твердых сплавов требуется высокая износостойкость и теплостойкость, а большие индексы соответствуют черновым операциям, т.е. когда твердый сплав должен обладать высокой прочностью. В связи с этим каждая марка имеет свою предпочтительную область применения, в которой она обеспечивает максимальные работоспособность сплава и производительность обработки.

Скорость резания, непрерывность обработки, жесткость системы СПИД, способ получения заготовки (состояние обрабатываемой поверхности) позволяет определить условие обработки и сформулировать требования к основным свойствам твердого сплава. Области применения твердых сплавов в зависимости от типа обработки представлены в н

табл. 3.6. Условия обработки могут быть хорошие, нормальные и тяжелые.

ХОРОШИЕ – высокие скорости. Непрерывное резание. Предварительно обработанные заготовки. Высокая жесткость технологической системы СПИД.

Таблица 3.6- Соответствие марок твердых сплавов международной классификации

Обозна-чение по ИСО 513 (по ГОСТ)	Обрабатываемый материал и тип снимаемой стружки	Вид обработки и условия применения	Изменение режима резания	Изменение свойств твердых сплавов
Группа резания Р
Р01	Сталь, стальное литье, дающие сливную стружку	Чистовое точение, растачивание, развертывание. Высокие точность обработки и качество поверхности изделия. Отсутствие вибрации во время обработки (S=0,1 – 0,3 мм/об; t=0,5 – 2 мм)
Р10	Сталь, стальное литье, дающие сливную стружку	Точение, в том числе по копиру, нарезание резьбы, фрезерование, рассверливание, растачивание (S=0,2 – 0,5 мм/об; t=2 – 4 мм)
Р20	Сталь, стальное литье, ковкий чугун и цветные металлы, дающие сливную стружку	Точение, в том числе по копиру, фрезерование, чистовое строгание (S=0,4 – 1,0 мм/об; t=4 – 10 мм)
Р25	Сталь нелегированная, низко - и среднелегированная	Фрезерование, в том числе глубоких пазов, другие виды обработки, при которых у сплава должно быть высокое сопротивление тепловым и механическим нагрузкам строгание (S=0,4 – 1,0 мм/об; t=4 – 10 мм)
Р30	Сталь, стальное литье, ковкий чугун, дающие сливную стружку	Черновое точение, фрезерование, строгание, работа в неблагоприятных условиях* (S=1,0 мм/об; t=6 –20 мм)
Р40	Сталь, стальное литье, с включениями песка и раковинами, дающие сливную стружку и стружку надлома	Черновое точение, строгание, работа в особо неблагоприятных условиях*
Р50	Сталь, стальное литье, со средней или низкой прочностью, с включениями песка и раковинами, дающие сливную стружку и стружку надлома	Точение, строгание, долбление при особо высоких требованиях к прочности твердого сплава в связи с неблагоприятными условиями резания*. Для инструмента сложной формы

Продолжение таблицы 3.6

Группа резания М
М10	Сталь, стальное литье, высоколегированные стали, в том числе аустенитные, жаропрочные труднообрабатываемые стали и сплавы, серый, ковкий и легированный чугуны, дающие как сливную стружку, так и стружку надлома	Точение, фрезерование (S=0,2 – 0,5 мм/об; t=2 – 4 мм)
М20	Стальное литье, аустенитные стали, марганцовистая сталь, жаропрочные труднообрабатываемые стали и сплавы, сплавы, серый и ковкий чугуны, дающие как сливную стружку, так и стружку надлома	Точение, фрезерование (S=0,4 – 1,0 мм/об; t=4 –10 мм)
М30	Стальное литье, аустенитные стали, жаропрочные труднообрабатываемые стали и сплавы, серый и ковкий чугуны, дающие как сливную стружку, так и стружку надлома	Точение, фрезерование, строгание, работа в неблагоприятных условиях* (S=1,0 мм/об; t=6 – 20 мм)
М40	Низкоуглеродистая сталь с низкой прочностью, автоматная сталь и другие металлы и сплавы, дающие как сливную стружку, так и стружку надлома	Точение, фасонное точение, отрезка преимущественно на станках-автоматах

Продолжение таблицы 3.6

Группа резания К
К01	Серый чугун, преимущественно высокой твердости, алюминиевые сплавы с большим содержанием кремния, закаленная сталь, абразивные пластмассы, керамика, стекло, дающие стружку надлома	Чистовое точение, растачивание, фрезерование, шабрение (S=0,1 – 0,3 мм/об; t=0,5 – 2 мм)
К05	Легированные и отбеленные чугуны, закаленные стали, нержавеющие, высокопрочные и жаропрочные стали и сплавы, дающие стружку надлома	Чистовое и получистовое точение, растачивание, развертывание, нарезание резьбы (S=0,2 – 0,5 мм/об; t=2 – 4 мм)
К10	Серый и ковкий чугуны преимущественно повышенной твердости, закаленная сталь, алюминиевые и медные сплавы, пластмассы, стекло, керамика, дающие стружку надлома	Точение, растачивание, фрезерование, сверление, шабрение
К20	Серый чугун, цветные металлы, абразивная прессованная древесина, пластмассы, дающие стружку надлома	Точение, фрезерование, строгание, сверление, растачивание (S=0,4 – 1,0 мм/об; t=4 – 10 мм)
К30	Серый чугун низкой твердости и прочности, сталь низкой прочности, древесина, цветные металлы, пластмасса, плотная древесина, дающие стружку надлома	Точение, фрезерование, строгание, сверление, работа в неблагоприятных условиях*. Допустимы большие передние углы заточки инструмента (S≥1,0 мм/об; t=6 – 20 мм)
К40	Цветные металлы, древесина, пластмассы, дающие стружку надлома	Точение, фрезерование, строгание. Допустимы большие передние углы заточки инструмента (S≥1,0 мм/об; t=6 – 20 мм)

* - Работа с переменной глубиной резания, с прерывистой подачей, с ударами, вибрациями, с наличием литейной корки и абразивных включений в обрабатываемом материале

Дата добавления: 2015-11-30