Класифікація твердих і надтвердих сплавів. Маркування.

Класифікація твердих і надтвердих сплавів. Маркування.

ПЛАН

1.   Класифікація твердих сплавів та мінералокераиічних матеріалів.

2.   Литі тверді сплави.

3.  Основні властивості спечених твердих сплавів.

4.  Маркування спечених твердих сплавів

      5.   Застосування спечених твердих сплавів

Відео про тверді сплави

1. Класифікація твердих сплавів та мінералокерамічних матеріалів.

Тверді  сплави  і  мінералокераміка  –  це  велика  група  конструкційних  та  інструментальних  матеріалів.

Основній  метод  виготовлення  виробів  з  цих  матеріалів  –  порошкова  металургія.  Сплави,  які  отримані методом порошкової металургії, називають спеченими. 

За хімічним складом тверді сплави класифікують:

металічні  –  леговані,  швидкорізальні  вольфрамові,  швидкорізальні  безвольфрамові,  залізонікелеві, хромонікелеві та інші;

металокерамічні  –  карбідохромові,  карбідотитанові,  вольфрамові,  титановольфрамові, титанотанталовольфрвмові та інші;

мінералокерамічні – мікроліт, кераміти,  оксидно-карбідна кераміка. 

Також тверді сплави і мінералокерамічні матеріали класифікують в залежності від твердості:

тверді, або підвищеної твердості (1500…2000НV), які виготовляють з порошків карбідів вольфраму, титана,

танталу, легованих сталей, нікелю, заліза та інших металів і їх карбідів;

дуже  великої  твердості  (2000…2500НV),  це,  як  правило,  абразивні  матеріали  (карбід  кремнію,  електрокорунд);

надто тверді  (більш ніж 2500НV), які призначені для абразивів, ріжучого  інструменту  (алмази природні та синтетичні, кубічний нітрид бору).  

2.Литі тверді сплави.

Литі  тверді  сплави  виготовляють  у  вигляді  спеціальних  електродів  і  застосовують  для  наплавлення (наварювання)  стійкого  проти  спрацювання  шару  на  поверхні  нових  або  спрацьованих  деталей  та інструментів,  штампів,  ножів  для  різання  металу,  деталей  сільськогосподарських  машин  та  ін.  До  литих сплавів належать стеліти В2К  і В3К – сплави на основі вольфраму, хрому  і кобальту, сормайти №1і №2 – високо  вуглецеві  сплави  на  залізо  хромовій  основі,  литий  карбід  вольфраму  –  реліт.  Наплавлення здійснюють  за  допомогою  ацетиленокисневого  полум’я  або  електричної  дуги.  Крім  того,  на  заводах сільськогосподарського машинобудування широко застосовують порошкові тверді сплави, що наносяться на поверхню  виробів  способом  індукційної  наплавки.  Деталі  чи  інструмент,  призначені  для  наплавлення, виготовляють  з  вуглецевої  с  талі,  чим  досягають  економії  дорогих  легованих  сталей.  Після  наплавлення вироби відпалюють, обробляють різанням для надання необхідної форми і розмірів, гартують і відпускають.

3.  Основні властивості спечених твердих сплавів.

 Спечені тверді сплави  виготовляють методами порошкової металургії  з дрібних порошків карбідів (хімічне  з’єднання  вуглецю  з  металами)  тугоплавких  металів  (вольфраму,  титану,  танталу)  і  зв’язуючого металу  (кобальту)  за  технологією, що  нагадує  виготовлення  керамічних  виробів,  і  тому  їх ще  називають металокерамічними. Суміш, приготовлену  в певній пропорції  з  таких компонентів,  старанно перемішують, пресують  у  прес-формах  і  спікають  при  температурі  1400˚С-  1500˚С.  Одержані  пластинки  шліфують  і припаюють до держаків інструментів або кріплять механічним способом.

Характерною  особливістю  твердих  сплавів  є  висока  твердість  (87-92 HRC)  при  високій  міцності (σ_виг близько 2500 МПа), яка наближається до міцності інструментальних сталей. Вони відзначаються дуже високою зносостійкістю.

4.  Маркування спечених твердих сплавів

 Основними твердими сплавами є вольфрамові ВК  (WC + Co), титановольфрамові TK  (WC + ТіС + Co)  і  титанотанталовольфрвмові ТТК  (WC + ТіС + ТаС + Co). Поширеними  сплавами  групи ВК  є  сплави марок ВКЗ, ВК6, ВК20, де число означає вміст кобальтової зв'язки у % (решта - WC). До групи ТК належать сплави марок Т30К6, Т14К8 тощо, де перше число показує вміст ТіС у %, друге - Co у %, кількість WC = 100 -∑  (ТіС, %  +  Co, %).  Група  ТТК  складається  зі  сплавів  марок  ТТ7К12,  ТТ8К6,  де  перше  число  означає сумарний вміст карбідів ТіС та ТаС у %, друге - Co у %, кількість WC = 100 - ∑(ТіС, % + ТаС, % + Co, %). 

Літери, які стоять після цифр у кінці марок сплавів  (ВК3-М, ВК8-КС), характеризують  зернистість карбідної  складової: М  –  дрібнозерниста  (розмір  зерен  1  –  2мкм),  ОМ  –  особливодрібнозерніста  (розмір зерен до 1 мкм), В, ВК, КС – крупнозерниста  (розмір зерен 2 – 5 мкм) з різними властивостями вихідного карбіду вольфраму. 

5.  Застосування спечених твердих сплавів.

 Сплави  з малою кількістю кобальту характеризуються підвищеною твердістю  і  зносостійкістю, але зниженою  міцністю  (ВКЗ,  Т30К4),  тому  їх  слід  використовувати  для  чистового  точіння.  Сплави  з підвищеним вмістом кобальту використовують для чорнового точіння  (ВК6, ВК8, Т14К8). Стійкість проти спрацювання твердих сплавів зберігається високою при нагріванні до 800-1000°С.

Сплави ВК, які мають найбільшу стійкість проти спрацювання, допускають високі швидкості різання при  обробці  чавуну,  кольорових  металів  і  неметалічних  матеріалів.  Сплави  цієї  групи  застосовують  для виготовлення швидкоспрацьовуваних  деталей  машин,  матриць  і  волок,  твердосплавних штампів  та  інших виробів, які працюють в умовах ударних навантажень.

Порівняно  зі  сплавами  групи  ВК  двокарбідні  сплави  групи  ТК  мають  більшу  стійкість  проти спрацювання  при  дещо  менших  значеннях  міцності.  Сплави  цієї  групи  застосовують  прирізних  видах обробки різанням вуглецевих і легованих сталей, а також інших в’язких матеріалів.

Трикарбідні сплави групи ТТК, поряд з підвищеною експлуатаційною міцністю  і високою стійкістю проти  спрацювання,  мають  підвищену  в’язкість  і  добре  протидіють  вібраціям.  Тому  вони  придатні  для експлуатації при найбільш жорстких режимах обробки в умовах ударних навантажень. Їх застосовують при обробці різанням важкооброблюваних матеріалів, у томі числі жароміцних сталей і сплавів.