Твёрдые сплавы
Твёрдые сплавы — твёрдые и износостойкие металлокерамические материалы, полученные методами порошковой металлургии, способные сохранять эти свойства при 900—1150 °C. В основном изготовляются из высокотвёрдых и тугоплавких материалов на основе карбидов вольфрама, титана, тантала, хрома, связанные кобальтовой или никелевой металлической связкой, при различном содержании компонентов.
Твёрдые сплавы различают по металлам карбидов, в них присутствующих: вольфрамовые — ВК2, ВК3,ВК3М, ВК4В, ВК6М, ВК6, ВК6В, ВК8, ВК8В, ВК10, ВК15, ВК20, ВК25; титано-вольфрамовые — Т30К4, Т15К6, Т14К8, Т5К10, Т5К12В; титано-тантало-вольфрамовые — ТТ7К12, ТТ11К8Б; безвольфрамовые ТНМ20, ТНМ25, ТНМ30.
По химическому составу твёрдые сплавы классифицируют:
- вольфрамокобальтовые твёрдые сплавы (ВК);
- титановольфрамокобальтовые твёрдые сплавы (ТК);
- титанотанталовольфрамокобальтовые твёрдые сплавы (ТТК).
Твёрдые сплавы по назначению делятся (классификация ИСО) на:
- Р — для стальных отливок и материалов, при обработке которых образуется сливная стружка;
- М — для обработки труднообрабатываемых материалов (обычно нержавеющая сталь);
- К — для обработки чугуна;
- N — для обработки алюминия, а также других цветных металлов и их сплавов;
- S — для обработки жаропрочных сплавов и сплавов на основе титана;
- H — для закалённой стали.
Из-за дефицита вольфрама разработана группа безвольфрамовых твёрдых сплавов, называемых керметами. Эти сплавы содержат в своём составе карбиды титана (TiC), карбонитриды титана (TiCN), связанные никельмолибденовой основой. Технология их изготовления аналогична вольфрамосодержащим твёрдым сплавам.
Эти сплавы по сравнению с вольфрамовыми твёрдыми сплавами имеют меньшую прочность на изгиб, ударную вязкость, чувствительны к перепаду температур из-за низкой теплопроводности, но имеют преимущества — повышенную теплостойкость (1000 °C) и низкую схватываемость с обрабатываемыми материалами, благодаря чему не склонны к наростообразованию при резании. Поэтому их предлагают использовать для чистового и получистового точения, фрезерования. По назначению относятся к группе Р классификации ИСО.
Номенклатура спечённых твёрдых сплавов
Твёрдые сплавы условно можно разделить на три основные группы:
- вольфрамосодержащие твёрдые сплавы
- титановольфрамосодержащие твёрдые сплавы
- титанотанталовольфрамовые твёрдые сплавы
Каждая из вышеперечисленных групп твёрдых сплавов подразделяется в свою очередь на марки, различающиеся между собой по химическому составу, физико-механическим и эксплуатационным свойствам.
Некоторые марки сплава, имея одинаковый химический состав, отличаются размером зёрен карбидных составляющих, что определяет различие их физико-механических и эксплуатационных свойств, а отсюда и областей применения.
Обозначения марок сплавов построено по следующему принципу:
1 группа - сплавы, содержащие карбид вольфрама и кобальт. Обозначаются буквами ВК, после которых цифрами указывается процентное содержание в сплаве кобальта. К этой группе относятся следующие марки:
ВКЗ, ВКЗМ, ВК6, ВК6М, ВК6ОМ, ВК6КС, ВК6В, ВК8, ВК8ВК, ВК8В, ВК10КС, ВК15, ВК20, ВК20КС, ВК10ХОМ, ВК4В.
2 группа - титановольфрамовые сплавы, имеющие в своем составе карбид титана, карбид вольфрама и кобальт. Обозначается буквами ТК, при этом цифра, стоящая после букв Т обозначает % содержание карбидов титана, а после буквы К - содержание кобальта. К этой группе относятся следующие марки: Т5К10, Т14К8, Т15К6, ТЗ0К4.
3 группа — титанотанталовольфрамовые сплавы, имеющие в своем составе карбид титана, тантала и вольфрама, а также кобальт и обозначаются буквами ТТК, при этом цифра, стоящая после ТТ % содержание карбидов титана и тантала, а после буквы К - содержание кобальта. К этой группе относятся следующие марки: ТТ7К12, ТТ20К9.
4 группа — сплавы с износостойкими покрытиями. Имеют буквенное обозначение ВП. К этой группе относятся следующие марки: ВП3115 (основа ВК6), ВП3325 (основа ВК8), ВП1255 (основа ТТ7К12).
Твёрдые сплавы применяемые для обработки металлов резанием: ВК6, ВКЗМ, ВК6М, ВК60М, ВК8, ВК10ХОМ, Т30К4, Т15К6, Т14К8, Т5К10, ТТ7К12, ТТ20К9.
Твёрдые сплавы применяемые для бесстружковой обработки металлов и древесины, быстроизнашивающихся деталей машин, приборов и приспособлений: ВКЗ, ВКЗМ, ВК6, ВК6М, ВК8, ВК15, ВК20, ВК10КС. ВК20КС.
Твёрдые сплавы применяемые для оснащения горного инструмента: ВК6В, ВК4В, ВК8ВК, ВК8, ВК10КС, ВК8В,ВК11ВК,ВК15.
В России и бывшем СССР для обработки металлов резанием применяются следующие спечённые твёрдые сплавы:
| WC % | TiC % | TaC % | Co % | Прочность на изгиб (σ), МПа |
Твёрдость, HRA |
Плотность (ρ), г/см3 |
Теплопроводность (λ), Вт/(м·°С) |
Модуль Юнга (Е), ГПа |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 98 | — | — | 2 | 1200 | 91,5 | 15,1 | 51 | 645 |
| 97 | — | — | 3 | 1200 | 89,5 | 15,3 | 50,2 | 643 |
| 97 | — | — | 3 | 1550 | 91 | 15,3 | 50,2 | 638 |
| 96 | — | — | 4 | 1500 | 89,5 | 14,9-15,2 | 50,3 | 637,5 |
| 96 | — | — | 4 | 1550 | 88 | 15,2 | 50,7 | 628 |
| 94 | — | — | 6 | 1550 | 88,5 | 15 | 62,8 | 633 |
| 94 | — | — | 6 | 1450 | 90 | 15,1 | 67 | 632 |
| 92 | — | 2 | 6 | 1300 | 90,5 | 15 | 69 | 632 |
| 92 | — | — | 8 | 1700 | 87,5 | 14,8 | 50,2 | 598 |
| 92 | — | — | 8 | 1750 | 89 | 14,8 | 50,4 | 598,5 |
| 90 | — | — | 10 | 1800 | 87 | 14,6 | 67 | 574 |
| 90 | — | — | 10 | 1500 | 88,5 | 14,6 | 70 | 574 |
| 85 | — | — | 15 | 1900 | 86 | 14,1 | 74 | 559 |
| 80 | — | — | 20 | 2000 | 84,5 | 13,8 | 81 | 546 |
| 75 | — | — | 25 | 2150 | 83 | 13,1 | 83 | 540 |
| 70 | — | — | 30 | 2400 | 81,5 | 12,7 | 85 | 533 |
| 85 | 6 | — | 9 | 1450 | 88,5 | 13,1 | 20,9 | 549 |
| 83 | 5 | — | 12 | 1700 | 87 | 13,5 | 21 | 549,3 |
| 78 | 14 | — | 8 | 1300 | 89,5 | 11,6 | 16,7 | 520 |
| 79 | 15 | — | 6 | 1200 | 90 | 11,5 | 12,6 | 522 |
| 66 | 30 | — | 4 | 1000 | 92 | 9,8 | 12,57 | 422 |
| 81 | 4 | 3 | 12 | 1700 | 87 | 13,3 | ||
| 84 | 8 | 2 | 6 | 1350 | 90,5 | 13,3 | ||
| 82 | 3 | 7 | 8 | 1650 | 89 | 13,8 | ||
| 67 | 9,4 | 14,1 | 9,5 | 1500 | 91 | 12,5 | ||
| — | 79 | (Ni15%) | (Mo6%) | 1000 | 89,5 | 5,8 | ||
| — | 69 | (Ni23%) | (Mo29%) | 1100 | 88,5 | 6 | ||
| — | 61 | (Ni29%) | (Mo10%) | 1150 | 87 | 6,2 |
Применение
Твёрдые сплавы в настоящее время являются распространенным инструментальным материалом, широко применяемым в инструментальной промышленности. За счет наличия в структуре тугоплавких карбидов твёрдосплавный инструмент обладает высокой твёрдостью HRA 80-92 (HRC 73-76), теплостойкостью (800—1000 °C), поэтому ими можно работать со скоростями, в несколько раз превышающими скорости резания для быстрорежущих сталей. Однако, в отличие от быстрорежущих сталей, твёрдые сплавы имеют пониженную прочность (σи = 1000—1500 МПа), не обладают ударной вязкостью. Твёрдые сплавы нетехнологичны: из-за большой твёрдости из них невозможно изготовить цельный фасонный инструмент, к тому же они ограниченно шлифуются — только алмазным инструментом, поэтому твёрдые сплавы применяют в виде пластин, которые либо механически закрепляются на державках инструмента, либо припаиваются к ним.
Твёрдые сплавы ввиду своей высокой твёрдости применяются в следующих областях:
- Обработка резанием конструкционных материалов: резцы, фрезы, свёрла, протяжки и прочий инструмент.
- Оснащение измерительного инструмента: оснащение точных поверхностей микрометрического оборудования и опор весов.
- Клеймение: оснащение рабочей части клейм.
- Волочение: оснащение рабочей части волок.
- Штамповка: оснащение штампов и матриц.
- Прокатка: твёрдосплавные валки (выполняются в виде колец из твёрдого сплава, надеваемых на металлическое основание)
- Горнодобывающее оборудование: напайка спеченных и наплавка литых твёрдых сплавов.
- Производство износостойких подшипников: шарики, ролики, обоймы и напыление на сталь.
- Рудообрабатывающее оборудование: оснащение рабочих поверхностей.
- Газотермическое напыление износостойких покрытий
Напишите отзыв о статье "Твёрдые сплавы"
Примечания
Отрывок, характеризующий Твёрдые сплавы
Толпа за полицеймейстером с шумным говором направилась на Лубянку.– Что ж, господа да купцы повыехали, а мы за то и пропадаем? Что ж, мы собаки, что ль! – слышалось чаще в толпе.
Вечером 1 го сентября, после своего свидания с Кутузовым, граф Растопчин, огорченный и оскорбленный тем, что его не пригласили на военный совет, что Кутузов не обращал никакого внимания на его предложение принять участие в защите столицы, и удивленный новым открывшимся ему в лагере взглядом, при котором вопрос о спокойствии столицы и о патриотическом ее настроении оказывался не только второстепенным, но совершенно ненужным и ничтожным, – огорченный, оскорбленный и удивленный всем этим, граф Растопчин вернулся в Москву. Поужинав, граф, не раздеваясь, прилег на канапе и в первом часу был разбужен курьером, который привез ему письмо от Кутузова. В письме говорилось, что так как войска отступают на Рязанскую дорогу за Москву, то не угодно ли графу выслать полицейских чиновников, для проведения войск через город. Известие это не было новостью для Растопчина. Не только со вчерашнего свиданья с Кутузовым на Поклонной горе, но и с самого Бородинского сражения, когда все приезжавшие в Москву генералы в один голос говорили, что нельзя дать еще сражения, и когда с разрешения графа каждую ночь уже вывозили казенное имущество и жители до половины повыехали, – граф Растопчин знал, что Москва будет оставлена; но тем не менее известие это, сообщенное в форме простой записки с приказанием от Кутузова и полученное ночью, во время первого сна, удивило и раздражило графа.
Впоследствии, объясняя свою деятельность за это время, граф Растопчин в своих записках несколько раз писал, что у него тогда было две важные цели: De maintenir la tranquillite a Moscou et d'en faire partir les habitants. [Сохранить спокойствие в Москве и выпроводить из нее жителей.] Если допустить эту двоякую цель, всякое действие Растопчина оказывается безукоризненным. Для чего не вывезена московская святыня, оружие, патроны, порох, запасы хлеба, для чего тысячи жителей обмануты тем, что Москву не сдадут, и разорены? – Для того, чтобы соблюсти спокойствие в столице, отвечает объяснение графа Растопчина. Для чего вывозились кипы ненужных бумаг из присутственных мест и шар Леппиха и другие предметы? – Для того, чтобы оставить город пустым, отвечает объяснение графа Растопчина. Стоит только допустить, что что нибудь угрожало народному спокойствию, и всякое действие становится оправданным.
Все ужасы террора основывались только на заботе о народном спокойствии.
На чем же основывался страх графа Растопчина о народном спокойствии в Москве в 1812 году? Какая причина была предполагать в городе склонность к возмущению? Жители уезжали, войска, отступая, наполняли Москву. Почему должен был вследствие этого бунтовать народ?
Не только в Москве, но во всей России при вступлении неприятеля не произошло ничего похожего на возмущение. 1 го, 2 го сентября более десяти тысяч людей оставалось в Москве, и, кроме толпы, собравшейся на дворе главнокомандующего и привлеченной им самим, – ничего не было. Очевидно, что еще менее надо было ожидать волнения в народе, ежели бы после Бородинского сражения, когда оставление Москвы стало очевидно, или, по крайней мере, вероятно, – ежели бы тогда вместо того, чтобы волновать народ раздачей оружия и афишами, Растопчин принял меры к вывозу всей святыни, пороху, зарядов и денег и прямо объявил бы народу, что город оставляется.
Растопчин, пылкий, сангвинический человек, всегда вращавшийся в высших кругах администрации, хотя в с патриотическим чувством, не имел ни малейшего понятия о том народе, которым он думал управлять. С самого начала вступления неприятеля в Смоленск Растопчин в воображении своем составил для себя роль руководителя народного чувства – сердца России. Ему не только казалось (как это кажется каждому администратору), что он управлял внешними действиями жителей Москвы, но ему казалось, что он руководил их настроением посредством своих воззваний и афиш, писанных тем ёрническим языком, который в своей среде презирает народ и которого он не понимает, когда слышит его сверху. Красивая роль руководителя народного чувства так понравилась Растопчину, он так сжился с нею, что необходимость выйти из этой роли, необходимость оставления Москвы без всякого героического эффекта застала его врасплох, и он вдруг потерял из под ног почву, на которой стоял, в решительно не знал, что ему делать. Он хотя и знал, но не верил всею душою до последней минуты в оставление Москвы и ничего не делал с этой целью. Жители выезжали против его желания. Ежели вывозили присутственные места, то только по требованию чиновников, с которыми неохотно соглашался граф. Сам же он был занят только тою ролью, которую он для себя сделал. Как это часто бывает с людьми, одаренными пылким воображением, он знал уже давно, что Москву оставят, но знал только по рассуждению, но всей душой не верил в это, не перенесся воображением в это новое положение.
Вся деятельность его, старательная и энергическая (насколько она была полезна и отражалась на народ – это другой вопрос), вся деятельность его была направлена только на то, чтобы возбудить в жителях то чувство, которое он сам испытывал, – патриотическую ненависть к французам и уверенность в себе.
Но когда событие принимало свои настоящие, исторические размеры, когда оказалось недостаточным только словами выражать свою ненависть к французам, когда нельзя было даже сражением выразить эту ненависть, когда уверенность в себе оказалась бесполезною по отношению к одному вопросу Москвы, когда все население, как один человек, бросая свои имущества, потекло вон из Москвы, показывая этим отрицательным действием всю силу своего народного чувства, – тогда роль, выбранная Растопчиным, оказалась вдруг бессмысленной. Он почувствовал себя вдруг одиноким, слабым и смешным, без почвы под ногами.
Получив, пробужденный от сна, холодную и повелительную записку от Кутузова, Растопчин почувствовал себя тем более раздраженным, чем более он чувствовал себя виновным. В Москве оставалось все то, что именно было поручено ему, все то казенное, что ему должно было вывезти. Вывезти все не было возможности.
«Кто же виноват в этом, кто допустил до этого? – думал он. – Разумеется, не я. У меня все было готово, я держал Москву вот как! И вот до чего они довели дело! Мерзавцы, изменники!» – думал он, не определяя хорошенько того, кто были эти мерзавцы и изменники, но чувствуя необходимость ненавидеть этих кого то изменников, которые были виноваты в том фальшивом и смешном положении, в котором он находился.
Всю эту ночь граф Растопчин отдавал приказания, за которыми со всех сторон Москвы приезжали к нему. Приближенные никогда не видали графа столь мрачным и раздраженным.
«Ваше сиятельство, из вотчинного департамента пришли, от директора за приказаниями… Из консистории, из сената, из университета, из воспитательного дома, викарный прислал… спрашивает… О пожарной команде как прикажете? Из острога смотритель… из желтого дома смотритель…» – всю ночь, не переставая, докладывали графу.
На все эта вопросы граф давал короткие и сердитые ответы, показывавшие, что приказания его теперь не нужны, что все старательно подготовленное им дело теперь испорчено кем то и что этот кто то будет нести всю ответственность за все то, что произойдет теперь.
– Ну, скажи ты этому болвану, – отвечал он на запрос от вотчинного департамента, – чтоб он оставался караулить свои бумаги. Ну что ты спрашиваешь вздор о пожарной команде? Есть лошади – пускай едут во Владимир. Не французам оставлять.
