Тверді сплави

Тверді́ спла́ви — особливого класу зносостійкі матеріали з великою твердістю, що мало залежить від температури аж до 900…1150°С, у склад яких входять такі тугоплавкі елементи, як вольфрам, молібден, титан, хром та ін. Ці елементи утворюють звуглецем, що входить в сплав, дуже тверді сполуки — карбіди.

За хімічним складом тверді сплави діляться на чотири основні групи:

· Однокарбідні на основі WC-Co — вольфрамові (ВК), деякі марки містять невеликі добавки інших карбідів — ванадію, ніобію, танталу. Сплави цієї групи (наприклад, ВК3, ВК3М, ВК4, ВК4В, ВК6, ВК6М, ВК8, ВК8В, ВК10М, ВК15, ВК20, ВК25) застосовуються при обробці крихких матеріалів: чавуну, бронзи та ін. У маркуванні буква В означає наявність карбіду вольфраму, буква К — кобальт, цифра, що стоїть після букви, вказує на процентний вміст кобальту. Наприклад,ВК6 — 6% кобальту, а решта — 94% карбід вольфраму.

· Двокарбідні на основі WC-TiC-Co — титановольфрамові (ТК). Сплави другої групи (Т5К10, Т15К6 та ін.) призначені для обробки в'язкіших матеріалів: сталі, латуні. Буква Т і цифра після неї вказують на процентний вміст карбіду титану, буква К і цифра після неї відповідно на процентний вміст кобальту, решта — карбід вольфраму. Наприклад, Т15К6 — 15% карбіду титану, 6% кобальту, 79% карбіду вольфраму.

· Трикарбідні на основі WC-TiC-ТаС(NbC)-Co WC-TiC-Co — титанотанталовольфрамові (ТТК). Сплави третьої групи (наприклад, ТТ7К12) використовують для грубої чорнової обробки сталевих поковок. Ці сплави мають вищу міцність, зносостійкість і в'язкість ніж сплави ТК. Букви ТТ і цифра після них вказують на сумарний процентний вміст карбідів титану і танталу, буква К і цифра після неї — процентний вміст кобальту, решта карбід вольфраму. Наприклад ТТ7К12 — 7% карбідів титану і танталу, 12% кобальту і 81% карбіду вольфраму.

· Безвольфрамові на основі TiC або Ti(CN) — сплави (БВТС), що використовуються як здешевлений замінник матеріалів попередніх трьох груп. Ці ж матеріали використовуються як покриття для збільшення терміну служби твердосплавного різального інструменту. Застосовується чотири види таких покриттів TiN (нітрид титану), TiC (карбід титану), Ti(C)N (карбід-нітрид титану), і TiAlN (нітрид титану і алюмінію). Застосовують безвольфрамові тверді сплави марок ТМ1, ТМ3, ТН-20, ТН-30, КНТ-16. При обробці на високих швидкостях різання на поверхні цих сплавів утворюється оксидна плівка, яка виконує роль твердої змазки, що забезпечує підвищення окалиностійкості, зносостійкості і зменшує шорсткість обробленої поверхні. Разом з тим безвольфрамові тверді сплави мають нижчу ударну в'язкість ітеплопровідність, а також стійкість до ударних навантажень в порівнянні з сплавами групи ТК. У зв'язку з цим ці безвольфрамові тверді сплави доцільно використовувати при напівчистовій і чистовій обробці конструкційних і низьколегованих сталей та кольорових металів.

За структурою металокерамічні сплави поділяються на: великозернистої структури і позначаються буквою В, дрібнозернистої — М, особливо дрібнозернистої — ОМ, середньої зернистості — позначення не мають. Букви В, М, ОМ ставлять в кінці марки сплаву (ВК8В, ВК60М, ВКЗМ). Дрібнозернисті та великозернисті сплави групи ВК використовують для виготовлення інструментів, якими обробляють заготовки з нержавіючих, жароміцних і титанових сплавів в умовах пульсуючих навантажень. Для обробки важкооброблюваних металів використовуються тверді вольфрамокобальтові сплави групи ОМ: ВК6-ОМ — для чистової обробки, а ВК1О-ОМ і ВК15-ОМ — для напівчистової і чорнової обробки.

Для підвищення міцності пластинок з твердого сплаву використовують зносостійкі покриття з карбідів, нітридів і карбонідів титану, танталу і ніобію, які наносяться на поверхню у вигляді тонкого шару товщиною 5…10 мкм. Стійкість покритих пластин в середньому у 1,5-3 рази вища від стійкості звичайних, швидкість різання ними збільшується на 25…80%, але ефективність покриття зменшується у важких умовах різання, коли спостерігаються викришування і сколювання поверхонь пластини.

Порошко́ва металургі́я — галузь науки і техніки, яка охоплює виробництво металевих порошків, а також виробів з них або їхніх сумішей з неметалевими порошками. Важливими відмінними рисами даної галузі є одержання речовин у порошкоподібному стані та проведення операції нагрівання (спікання) заготовок із порошків притемпературі нижче точки плавлення відповідного металу або, у випадку суміші різнорідних порошків, нижче температури плавлення найменш тугоплавкого компонента основи. Отже, послідовне здійснення в єдиному циклі операцій одержання порошку і перетворення його у виріб становить суть порошкової металургії.

Серед наявних різноманітних способів обробки металів порошкова металургія займає своє особливе місце, тому що дозволяє не тільки робити вироби різних форм і призначень, але і створювати принципово нові матеріали, одержати які іншими шляхом украй важко або взагалі неможливо. Порошкова металургія успішно конкурує злиттям, обробкою тиском, різанням та іншими методами, доповнюючи або заміняючи їх.

Розрізняють спечені й литі тверді сплави. Головною особливістю спечених твердих сплавів є те, що вироби з них отримують методами порошкової металургії і вони піддаються тільки обробці шліфуванням або фізико-хімічних методів обробки (лазер, ультразвук, травлення в кислотах та ін), а литі тверді сплави призначені для наплавлення на оснащується інструмент і проходять не тільки механічну, але часто і термічну обробку (гарт, відпал, старіння та ін). Порошкові тверді сплави закріплюються на оснащуються інструментами методами пайки або механічним закріпленням.
Тверді сплави розрізняють по металах карбідів, в них присутніх: вольфрамові - ВК2, ВК3, ВК3М, ВК4В, ВК6М, ВК6, ВК6В, ВК8, ВК8В, ВК10, ВК15, ВК20, ВК25; титано-вольфрамові - Т30К4, Т15К6, Т14ДО8, Т5К10, Т5К12В; титано-тантало-вольфрамові - ТТ7К12, ТТ10К8Б.Безвольфрамовие ТНМ20, ТНМ25, ТНМ30

За хімічним складом тверді сплави класифікують:

• вольфрамокобальтові тверді сплави (ВК);
• титановольфрамокобальтові тверді сплави (ТК);
• титанотанталовольфрамокобальтові тверді сплави (ТТК).

Тверді сплави по призначенню діляться (класифікація ІСО) на:

• Р - для сталевих виливків і матеріалів, при обробці яких утворюється зливна стружка;
• М - для обробки важкооброблюваних матеріалів;
• К - для обробки легованих сталей та інших сплавів.

Через дефіцит вольфраму розроблена група безвольфрамових твердих сплавів, званих керметів. Ці сплави містять в своєму складі карбіди титану (TiC), карбонітріди титану (TiCN), пов'язані нікельмолібденових основою. Технологія їх виготовлення аналогічна вольфрамомістким твердим сплавам.

Ці сплави в порівнянні з вольфрамовим твердими сплавами мають меншу міцність на вигин, ударну в'язкість, чутливі до перепаду температур через низьку теплопровідності, але мають переваги - підвищену теплостійкість (1000 C) і низьку схвативаемость з робочою матеріалами, завдяки чому не схильні до нарощування при різанні. Тому їх рекомендують використовувати для чистового і чорнового точіння, фрезерування. За призначенням відносяться до групи Р класифікації ІСО.

Дата добавления: 2015-08-27