5.Твердые сплавы

Твердыми называют сплавы, изготовленные методом порошковой металлургии и состоящие из карбидов тугоплавких металлов (WC, TiC, ТаС), соединенных кобальтовой связкой.

В РФ изготовляют твердые сплавы трех групп (ГОСТ 3882—74):

1. вольфрамовые (ВКЗ, ВК6, ВК8, ВК10);

2. титановольфрамовые (Т30К4, Т15К6, Т14К8, Т5К10, Т5К12);

3. титанотанталовольфрамовые (ТТ7К12, ТТ8К6, ТТ10К8-Б, Т20К9)².

Структура вольфрамовых сплавов представляет собой частицы карбида вольфрама WC, связанные кобальтом.

Титановольфрамовые сплавы состоят из карбида вольфрама WC и карбида титана TiC, связанных кобальтом. «

В марках первые буквы обозначают группу, к которой относится сплав (ВК - вольфрамовая, Т - титановольфрамовая, ТТ - титанотанталовольфрамовая); цифры в вольфрамовой группе - количество кобальта; первые цифры в титановольфрамовой группе - количество карбида титана, а вторые цифры - количество кобальта; первые цифры в сплавах титанотанталовольфрамовой группы - количество карбидов титана и тантала, а вторые цифры - количество кобальта. Если в марке стоит буква «М» (ВК6-М), сплавы изготовлены из мелких порошков, если буква «В» (ВК4-В) - из крупнозернистого карбида вольфрама. Если в марке присутствуют буквы «ОМ» - сплавы изготовлены из особо мелких порошков, а «ВК» — из особо крупного карбида вольфрама.

29

Титанотанталовольфрамовые сплавы состоят из карбида вольфрама WC, карбида тантала ТаС и карбида титана TiC, связанных кобальтом.

При высоком содержании карбида титана (Т30К4) структура сплава состоит только из карбида титана и кобальта, так как вольфрам и углерод растворяются в карбиде титана. Чем меньше в сплаве ВК кобальта и мельче карбидные частицы, тем выше износостойкость, но ниже прочность и сопротивление ударам. Сплавы ВКЗ, и особенно ВКЗ-М, обладающие наиболее высокой износостойкостью (твердость 89,5 - 90 HRA и а_изг = 1100 МПа), допускают высокую скорость резания при обработке чугуна, цветных металлов и неметаллических материалов (стекла, резины, пластмасс).

Сплавы ВК4, ВК6, ВК6-М с твердостью 88 - 90 HRA и о_изг = 1400-4350 МПа рекомендуются для чернового и чистового точения, фрезерования, рассверливания, зенкерования при обработке чугуна, жаропрочных сплавов, цветных металлов и неметаллических материалов.

Сплавы ВК8 и ВК10 обладают меньшей износостойкостью, но более высокой эксплуатационной прочностью (HRA87,5, а_изг = 1600-4650 МПа).Сплав ВК8 применяют для чернового точения и других видов черновой обработки (резания чугуна, жаропрочных сплавов и цветных металлов), а также для волочения и калибровки труб, прутков и проволоки.

Сплавы ВК10, ВК15 предназначаются для изготовления быстроизнашивающихся деталей. Эти сплавы характеризуются

высокой эксплуатационной прочностью, но сравнительно низкой износостойкостью ( для ВК15 - HRA86, О_изг=1800 МПа).

Сплавы ВК20 и ВК25 применяются для холодного деформирования - штамповые (о_изг = 1900-2000 МПа, HRA84,5-83 соответственно).

зо

Наивысшей для титановольфрамовых сплавов износостойкостью и допустимой скоростью резания при пониженной эксплуатационной прочности (а_изг = 950 МПа, HRA92) обладает сплав Т30К4. У сплавов Т15К6, Т5К10 эксплуатационная прочность выше, а износостойкость и допустимая скорость резания ниже. Титановольфрамовые сплавы применяют для чистового (Т30К4) и чернового (Т15К6, Т5К12) точения, фрезерования и строгания стали. Твердость сплавов 90 - 87 HRA.

Сплав ТТ10К8-Б при умеренной износостойкости обладает высоким сопротивлением удару и хорошей эксплуатационной прочностью (а_изг = 1300 МПа). Титанотанталовольфрамовые сплавы применяют при черновой и чистовой обработке труднооб­рабатываемых материалов, в том числе жаропрочных сплавов и сталей (87 - 90 HRC).

Разработаны твердые сплавы, не содержащие дефицитного вольфрама. Безвольфрамовые твердые сплавы выпускают на основе TiC + Ni + Мо (сплав ТН-20) и на основе карбонитрида титана Ti (NC) + Ni + Mo (КНТ-16). Цифра указывает суммарное содержание Ni и Мо. Никель и молибден образуют связывающую матрицу, применяются при получистовом и чистовом точении и фрезеровании сталей и цветных металлов. Режущие части инструментов из твердых сплавов чаще изготов­ляют в виде многогранных неперетачиваемых пластин (МНП), которые крепят к корпусу или державке механическим методом. Выпускаются также пластины, которые можно припаивать к державке инструмента. На рабочие поверхности МНП сплавов ВК6, ТТ7К12, ТТ10К8-Б нередко наносят тонкие износостойкие карбидные (TiC) и нитридные (TiN) покрытия, повышающие срок службы инструмента в 3 - 4 раза. Наибольший эффект покрытие дает при точении стали и чугуна твердостью 230 - 240 НВ. При тяжелых условиях обработки эффективность пластин с износостойкими покрытиями снижается.

Для чистовой обработки труднообрабатываемых материалов и закаленной стали (> 55 HRC) применяют режущий инструмент, оснащенный пластинами из синтетических поликристаллических сверхтвердых материалов на основе нитрида

31

№ п/п	Марка сплава	Вольфрамовый	Т итановольфрамовый	Титанотанталовольфрамовый
1.	Т5К10
2.	Т5К12
3.	ВКЗ
4.	ВК6
5.	ТТ7К12
6.	ТТ8К6
7.	ВК8
8.	ВК10
9.	ВК8В
10.	ТТ10К8-Б

32

№ п/п	Марка сплава	Вольфрамовый	Т итановольфрамовый	Титанотанталовольфрамовый
11.	ТТ20К9
12.	Т30К4
13.	Т15К6
14.	Т14К8
15.	ВК15
16.	ВК20
17.	ВК25

Таблица 8 - Состав, механические характеристики и назначение твердых сплавов Марка	Компоненты, %					Механо характе]	шеские ристики	Назначение
	WC	TiC	ТаС		Со	Твердость HRA	<т„зг, МПа	для резания сталей	для резания чугунов, цветных металлов, неметаллов	для холодного деформирования - штамповые
вкз
ВК6
ВК8
ВК15
ВК20

зз

Марка	Компоненты, %				Мехаш характе]	тческие зистики	Назначение
	WC	TiC	ТаС	Со	Твердость HRA	^изг? МПз.	для резания сталей	для резания чугунов, цветных металлов, неметаллов	для холодного деформирования - штамповые
ВК25
Т30К4
Т15К6
Т5К12
ТТ7К12

*WC - карбид вольфрама, TiC - карбид титана, ТаС - карбид тантала, Со-кобальт.

ЗАДАНИЕ 5

5.1.Заполнить таблицы 7 и 8.

5.2.Расшифровать марки твердых сплавов

ВК6

Т30К4

ТТ10К8

34