Тверді сплави

Тверді сплави - тверді й зносостійкі металеві сплави, здатні зберігати свої властивості при 900-1150°C. В основному виготовляються на основі карбідів вольфраму, титану, танталу, хрому при різному вмісті кобальту або нікелю.

Типи твердих сплавів

Розрізняють спікаємі й литі тверді сплави. Головною особливістю спечених твердих сплавів є те, що вироби з них одержують методами порошкової металургії й вони піддаються тільки обробці шліфуванням або фізико-хімічним методам обробки (лазер, ультразвук, травлення в кислотах і ін.), а литі тверді сплави призначені для наплавлення на оснастку інструменту і проходять не тільки механічну, але часто й термічну обробку (загартування, відпал, старіння й ін.). Порошкові тверді сплави закріплюються на оснастці інструменту методами пайки або механічним закріпленням.

Тверді сплави по складу й областям застосування можна розділити на чотири групи:

- вольфрамокобальтові (Wc-Co), ВК2, ВК3,ВК3М, ВК4В, ВК6М, ВК6, ВК6В, ВК8, ВК8В, ВК10, ВК15, ВК20, ВК25;

- титановольфрамокобальтові ( Wc-TіC-Co), Т30К4, Т15К6, Т14К8, Т5К10, Т5К12В;

- титанотанталовольфрамокобальтові ( TiC-TaC-Co), ТТ7К12, ТТ10ДО8Б;

- безвольфрамові (на основі TіС, TіСN з різними зв'язуваннями). ТНМ20, ТНМ25, ТНМ30.

Властивості твердих сплавів

Пластинки із твердого сплаву мають HRA 86-92 мають високу зносостійкість і червоностійкістю (800-1000°C), що дозволяє вести обробку зі швидкостями різання до 800 м/хв.

Спікаємі тверді сплави

Композиційні матеріали, що складаються із металоподібного з'єднання, цементованого металом або сплавом. Їхньою основою найчастіше є карбіди вольфраму або титана, складні карбіди вольфраму й титану (часто також і танталу), карбонітрид титану, рідше - інші карбіди, бориди й т.п.. У якості матриці для втримання зерен твердого матеріалу у виробі застосовують так зване "зв'язування" - метал або сплав. Звичайно в якості "зв'язування" використовують кобальт (кобальт є нейтральним елементом стосовно вуглецю, він не утворює карбіди й не руйнує карбіди інших елементів), рідше - нікель, його сплав з молібденом (нікель-молібденове зв'язування).

Одержання твердих сплавів методом порошкової металургії

1. Одержання порошків карбідів і кобальту методом відновлення з оксидів.

2. Здрібнювання порошків карбідів і кобальту (проводиться на кульових млинах протягом 2-3 доби) до 1-2 мікронів.

3. Просівання й повторне здрібнювання при необхідності.

4. Підготовка суміші (порошки змішують у кількостях, відповідних до хімічного складу виготовляємого сплаву)

5. Холодне пресування (у суміш додають органічний клей для тимчасового збереження форми).

6. Спікання під навантаженням (гаряче пресування) при 1400°C (при 800-850°C клей згоряє без залишку). При 1400°C кобальт плавиться й змочує порошки карбідів, при наступному охолодженні кобальт кристалізується, з'єднуючи між собою частки карбідів.

Вольфрамокобальтові сплави (вк)

Вольфрамокобальтові сплави (група ВК) складаються з карбіду вольфраму і кобальту. Сплави цієї групи різні за змістом у них кобальту, розмірами зерен карбіду вольфраму й технологією виготовлення. Для оснащення різального інструменту застосовують сплави зі змістом кобальту 3-10%.

У табл. 7 наведені склад і характеристики основних фізико-механічних властивостей твердих сплавів, відповідно до ДЕРЖСТАНДАРТ 3882- 74.

В умовному позначенні сплаву цифра показує процентний вміст кобальтового зв'язку. Наприклад позначення ВК6 показує, що в ньому 6% кобальту й 94% карбідів вольфраму.

При збільшенні в сплавах вмісту кобальту в діапазоні від 3 до 10% межа міцності, ударна в'язкість і пластична деформація зростають, у той час як твердість і модуль пружності зменшуються. З ростом вмісту кобальту підвищуються теплопровідність сплавів і їх коефіцієнт теплопровідності.

Рис. 5 - Вплив кобальту на властивості твердого сплаву групи (ВК)