3.3.4 Карбідосталі

Одним із сучасних напрямів удосконалення порошкових швидкорізальних сталей є виготовлення карбідосталей. Для цього в порошкові швидкорізальні сталі вводяться різні карбідоутворюючі елементи, наприклад, титан. Широко відомі карбідосталі, в які вводяться карбіди або нітриди титану, наприклад Р6М5К5 і Р6М5, та додається 20 % карбіду титану (ТіС). Техніко-експлуатаційні характеристики таких швидкорізальних сталей: твердість НRС 68-70, теплостійкість 650-690°С, границя міцності на вигин 1500-2000 МПа.

Їх найраціональніше застосовувати для оброблення важкооброблюваних матеріалів та для виготовлення багатогранних непереточуваних пластин та інструментів з малим об'ємом шліфування при заточуванні, тому що вони мають низьку пластичність і погану шліфованість.

3.3.5 Безвольфрамові швидкорізальні сталі

Дефіцитність вольфраму та його висока вартість примушують шукати шляхи його заміни, зменшення вмісту, регенерації

Безвольфрамова сталь 11М5Ф такого складу, %: С – 1,1; Mo – 5,5; Cr – 4; V – 1,5; Се – 0,05, має широкий інтервал температур, допустимих для гартування (1140-1180°С). Її твердість після термооброблення НRС 64-66, міцність на вигин σ_в = 3400...4000 МПа. Сталь відрізняється високою ударною в'язкістю (а_н = 0,45...0,60 МДж/м²) та теплостійкістю (620°С). За технологічними властивостями сталь 11М5Ф перевищує сталь Р6М5; вона краще обробляється різанням, менше схильна до зневуглецьовування, окислення, задовільно шліфується. Вона рекомендується застосовувати для оброблення вуглецевих і низьколегованих сталей, мідних та алюмінієвих сплавів.

3.3.6 Дисперсійно-твердіючі сплави

Одним з перспективних напрямів розвитку інструментальних матеріалів є створення дисперсійно-твердіючих сплавів із вмістом зміцнювальних металевих сполук до 50 %. Ці сплави займають проміжне положення між швидкорізальними сталями та твердими сплавами.

Основне призначення дисперсійно-твердіючих сплавів – оброблення важоброблюваних аустенітних сталей і сплавів на основі Fе-Nі та титанових сплавів. Дисперсійно-твердіючі сплави відрізняються підвищеною твердістю після відпускання (НRС 70) і теплостійкістю (700-720°С), міцність на вигин становить 1500-3700 МПа. Найперспективнішими марками сучасних дисперсійно-твердіючих сплавів є: з малим вмістом вуглецю (до 0,15 %) – В18М4К25, В18М7К25, В14М7К25 (ЕП723), Л7К23 (ЕП831), В3М12К23 та інші; сплави з великим вмістом вуглецю – 25В20К25ХФ, 3В20К16ХФ та ін. У марках цих сплавів літерою В позначається вольфрам. Рекомендується використовувати для оброблення спеціальних сталей, титанових сплавів усіх типів, аустенітних сталей.

Новий напрям у розробках дисперсійно-твердіючих сплавів – створення порошкових і безвольфрамових сплавів

3.4 Тверді сплави

3.4.1 Однокарбідні тверді сплави

Однокарбідні тверді сплави складаються з твердого розчину карбіду вольфраму WС у кобальті та залишкових карбідів вольфраму. Промисловістю випускаються наступнім марки: ВК2, ВК3, ВК3М, ВК4, ВК4В, ВК6, ВК8, ВК10, ВК15, ВК20, ВК25. Цифри у позначенні марки сплаву після літери К показують процентний вміст кобальту. Наприклад, у твердому сплаві марки ВК8 є 8 % кобальту (К8), решта – 92 % карбіду вольфраму. Виготовляють однокарбідні тверді сплави способом порошкової металургії.

Однокарбідні тверді сплави, як правило, використовуються для оброблення чавуну, кольорових металів та їх сплавів, неметалевих матеріалів, високоміцних і важкооброблюваних сталей та ін.

Слід звернути увагу на те, що чим більше кобальту в марці твердого сплаву, тим більш в'язкими і міцними будуть виготовлені з нього інструменти, а значить, такий сплав доцільно застосовувати для грубішого (чорнового) оброблення.

При експлуатації твердосплавних інструментів в умовах ударних навантажень на їх працездатність сильно впливає пластичність сплаву. З урахуванням цього чинника для виготовлення інструментів, що працюють з ударними навантаженнями, розроблено однокарбідні тверді сплави груп С, КС і К, які порівняно із звичайними однокарбідними сплавами мають вищі значення циклічної міцності.

Сплави групи С – середньозернисті, розмір зерен карбіду вольфраму становить 2-2,7 мкм. Вони мають підвищену стійкість проти зношування та помірну пластичність.

Сплави групи КС– крупнозернисті (середній розмір зерен карбіду вольфраму становить 4 мкм), мають високі міцність, пластичність і стійкість проти зношування. Літерою К маркують сплави з особливо крупним зерном розміром 6-10 мкм.

Сплави зазначених груп рекомендується застосовувати на операціях важкого чорнового точіння та фрезерування.

Сплави групи ОМ з надтонкою структурою одержують подрібненням зерна. Це дає змогу підвищити їх в'язкість і твердість. Сплави з надтонкою структурою (типу – особливо дрібнозернисті) мають підвищену густину, що дає змогу формувати при заточуванні більш гостру кромку та поліпшити шліфованість.

Особливо дрібнозернисті тверді сплави дають змогу виконувати заточування різальних інструментів з високою точністю та заданою шорсткістю. Використання цих сплавів дає значний економічний ефект.

Залежно від кількості карбіду хрому останній по-різному впливає на границю міцності твердого сплаву. У сплаві, що містить до 6 % кобальту введення 1 % карбіду хрому зменшує міцність на згин, при 10 % кобальту — не змінює її, а при 15 % кобальту – підвищує границю міцності. Це зумовило використання добавок карбіду хрому тільки в тверді сплави марок ВК10ХОМ і ВК15ХОМ.

Введення карбіду хрому дає змогу також підвищити твердість сплавів при підвищених температурах. У сплавах ВК10ХОМ та ВК15ХОМ карбід хрому замінює карбід танталу. З цих сплавів виготовляють пластини для кінцевих фрез із гвинтовою різальною кромкою, призначених для оброблення важкооброблюваних матеріалів. Ці сплави можуть застосовуватися для силового точіння із зрізанням великого шару металу.