4. Минералокерамика

Из современных инструменталь­ных материалов особое внимание заслуживает минералокерамика, которая не содержит дорогостоящих и дефицитных элементов. Основу ее составляют оксиды алюминия АOз с небольшой добавкой (0,5...1 %) оксида магния MgO. Высокая твердость минералокерамики, теплостой­кость до 1200°С, химическая инертность к металлам, сопротивление окислению во многом превосходят эти же параметры твердых сплавов. Однако минералокерамика уступает этим сплавам по теплопроводности, имеет более низкий предел прочности на изгиб.

Современная минералокерамика, созданная в России и за рубежом, по прочности приближается к наиболее износостойким твердым сплавам. Минералокерамику на основе оксида алюминия можно разделить на три группы:

1) чисто оксидная керамика (белая), основу которой составляет оксид алюминия с незначительными приме­сями (АlОз — до 99,7 %);

2) керамика, представляющая собой оксид алюминия с добавлением металлов (титан, ниобий и др.);

3) оксидно-карбидная (черная) керами­ка — оксид алюминия с добавлением карбидов тугоплав­ких металлов (титана, вольфрама, молибдена) для повы­шения ее прочностных свойств и твердости.

Отечественная промышленность в настоящее время выпускает оксидную керамику ЦМ-332, ВО-13 и оксидно-карбидную ВЗ, ВОК-60, ВОК-63, в состав которой входит до 40 % карбидов титана, вольфрама и молибдена.

Наряду с материалами на основе оксида алюминия выпускается материал на основе нитрида кремния — силинит-Р и кортинит ОНТ-20 (с добавками оксидов алюминия и неко­торых других веществ). Физико-механические свойства режущей минералокерамики приведены в табл. 1.16.

Высокие режущие свойства инструментов из минерало­керамики проявляются при скоростной обработке сталей и высокопрочных чугунов, причем чистовое и получистовое точение и фрезерование повышает производительность обработки деталей до 2 раз при одновременном возраста­нии периодов стойкости инструментов до 5 раз по сравнению с обработкой инструментами из твердого сплава.

Минералокерамика выпускается в виде неперета­чиваемых пластин, что существенно облегчает условия ее эксплуатации.

Таблица 1.16. Состав, свойства и области применения

минералокерамики

Марки керамики	Состав	, ГПа	, г/см3	HRA, не менее	Область применения
1	2	3	4	5	6
ЦМ332	Al2O3-99%, MgO-1%	0,3…0,35	3,85…3,90	91	К01…К05
ВО-13	Al2O3-99%	0,45…0,5	3,92…3,95	92	Р01…Р10, К01…К05
ВШ-75	Al2O3	0,25…0,3	3,98	91-92	К01…К05
В-3	Al2O3-60%, TiC-40%	0,6	4,2	94	Р01…Р10
ВОК-63	Al2O3-60%, TiC-40%	0,65…0,7	4,2…4,6	94	Р01…Р05, К01…К05
ВОК-71	Al2O3-60%, TiC-40%	0,7…0,75	4,5…4,6	94	Р01…Р05, К01…К05
ОНТ-20 (кортинит)	Al2O3>70% TiN-30%	0,64	4,3	90-92	К01-К05
РК-30	Si3N4, Y2O3, TiC	0,7…0,8	3,2…3,4	94	К10-К20

Материал ЦМ-332 широко применяется для чистовых и финишных операций при обработке стальных и чугунных заготовок. Улучшение свойств минералокерамики достигается уменьшением размеров зерен структуры и добавлением карбидов тугоплавких металлов (вольфрама, титана), связующих элементов (никеля и др.).

Всесоюзным научно-исследовательским институтом твердых сплавов создана минералокерамика оксидно-карбидного типа марки В-3. Ее прочность при изгибе в 2,5 раза выше, чем у ЦМ-332 при той же твердости, теплостойкость около 1200 °С, что позволяет вести обработку при скорости резания до 1500 м/мин. Также освоен выпуск минералокерамики марок ВОК-60, ВОК-63 и др. (табл. 1.17).

Таблица 1.17 Область применения минералокерамики

Марка материала	Область применения
ВШ-75, ВОК-60, ЦМ-332, ВО-13, В-3, кортинит	Серый и ковкий чугун (НВ 163…270)
ВОК-60, ВОК-63, кортинит	Отбеленный чугун (НВ 400…600)
ВО-13, ВШ-75, ВОК-60	Сталь конструкционная (НВ 229)
ВШ-75, ВОК-6, кортинит	Сталь улучшенная (НВ 229…380)
ВОК-60, В-3, кортинит	Сталь закаленная (HRC 36…64)
В-3, кортинит	Цветные сплавы на основе меди
Силинит-Р, кортинит	Сплавы на основе никеля