Твердые сплавы

Твердые сплавы – материала, состоящие из карбидов вольфрама, титана и тантала с добавлением кобальта как связующего вещества, отличающегося прочностью на изгиб. Особенностью этих материалов выступает высокая твердость зерен, от 13 до 25 ГПа для карбида вольфрама.

Завод твердых сплавовИзделия из твердых сплавов получают методами порошковой металлургии
 

Изделия из твердых сплавов получают методами порошковой металлургии. Из-за высокого содержания вольфрама, тантала и других дорогих веществ стоимость твердых сплавов выше, чем инструментальной стали. По этой причине из твердых сплавов производят только пластины, которые устанавливаются на тело режущего инструмента. Твердость пластин доходит до 72-76 HRC, а рабочие температуры до 850-1000°С, благодаря чему они обрабатывают сталь в 3-4 раза быстрее по сравнению с инструментом из быстрорежущих сталей.

Твердые сплавы делят на группы в зависимости от входящих соединений:

  • Однокарбидные. Состоят только из карбида вольфрама и кобальта.
  • Двухкарбидные. В состав входят карбиды вольфрама и титана и кобальт как связующее вещество.
  • Трехкарбидные. Твердая фаза состоит из карбидов вольфрама, титана и тантала, связывающая – из кобальта.

В России стандартом для твердых сплавов выступает ГОСТ 3882-74. Зарубежные компании используют собственные стандарты.

Однокарбидные твердые сплавы

Твердые сплавы, в состав которых входит только карбид вольфрама, обозначают буквами ВК и цифрой, указывающей на содержание кобальта. Так, сплав ВК3 содержит 3% кобальта и 97% вольфрама, ВК8 – 8% и 92% соответственно. В сплаве ВК10-ХОМ присутствует также карбид хрома, но по классификации он относится к однокарбидным.

С увеличением содержания кобальта возрастает предел прочности на поперченный изгиб и прочность во время резки, но снижается износостойкость и твердость. Сплав ВК3 со значительным содержанием карбида вольфрама подходит для чистовой обработки, при которой скорость резки максимальна. Сплавы ВК8 и ВК10-ХОМ используются в черновой обработке и при ударных нагрузках.

Твердые сплавы карбида вольфрама и кобальта используются для работы с материалами, которые образуют стружку, состоящую из отдельных частиц, не связанных друг с другом. К ним относят хрупкие материалы, такие как чугун, цветные сплавы на основе никеля и титана, фарфор, стекло и стеклопластики. К хрупким относятся стали с повышенной стойкостью к коррозии и высоким температурам.

Двухкарбидные твердые сплавы

Сплавы, содержащие карбиды вольфрама и титана, используют для инструментов, которыми обрабатывают материалы со сливной стружкой. У двухкарбидных сплавов стойкость к окислению, твердость и теплостойкость выше, чем у однокарбидных, но ниже упругость, теплопроводность и электропроводность. Устойчивость к усталостному разрушению у титановольфрамовых сплавов объясняется повышенной температурой схватывания при спекании. Эти сплавы используют при высоких скоростях резания стали.

Двухкарбидные сплавы обозначаются так: Т30К4, где число 30 указывает на процентное содержание карбида титана, а 4 – кобальта. Остальная часть сплава состоит из карбида вольфрама. Как и однокарбидных сплавах, предел прочности на сжатие и изгиб повышается с ростом содержания кобальта. Сплавы Т3ОК4 и Т15К6, используются в чистовой и получистовой обработке, а сплавы Т5К10 и Т5К12 подходят для медленной резки и работе с ударными нагрузками.

Трехкарбидные твердые сплавы

Добавление в твердые сплавы карбида тантала повышает твердость и прочность на изгиб в широком диапазоне температур. Это соединение увеличивает стойкость к повышенным температурам, окислению и усталостному разрушению при циклических нагрузках. Стандарт содержит четыре сплава - ТТ8К6, ТТ10К8Б, ТТ20К9, ТТ7К12 с содержанием карбида тантала от 2 до 12%.

Твердые сплавы с карбидом тантала используются для особо тяжелых режимов резания, при циклических нагрузках на инструмент. Сплав ТТ7К12 применяется для работы в наиболее неблагоприятных условиях – строгание, прерывистое точение, черновое фрезерование твердых и коррозионностойких сталей.

Твердые сплавы без карбида вольфрама

Несмотря на достоинства вольфрама, он считается дорогим и дефицитным веществом. Поэтому ведутся исследовательские работы по созданию твердых сплавов без вольфрама или с минимальным его содержанием. Такие сплавы состоят из карбидов и карбидонитридов титана, а связкой выступает никель и молибден. Эти сплавы имеют хорошую твердость и стойкость к образованию окалины, но уступают по упругости у ударной вязкости. Их характеристики снижаются при повышенных температурах.

Твердые сплавы, не содержащие вольфрам, используют для чистовой и получистовой обработке. Ими обрабатывают углеродистые и легированные стали, титановые сплавы. Безвольфрамовые сплавы работают при средних и высоких скоростях резания.

Статья носит ознакомительный характер.
Не забывайте консультироваться со специалистами.