Что такое твердый сплав

Твёрдые сплавы стандартных марок выполнены на основе карбидов вольфрама, титана и тантала. В качестве связки используется кобальт.

В зависимости от состава карбидной фазы и связки обозначение твёрдых сплавов включает буквы, характеризующие карбидообразующие элементы:

• В — вольфрам
• Т — титан
• ТТ — (второе "Т") тантал
• К — кобальт

Массовые доли элементов выражаются в процентном отношении, сумма их составляет 100%. Например, марка ВК8 (однокарбидный сплав) содержит 8% кобальта и 92% карбидов вольфрама; марка Т5К10 (двухкарбидный сплав) содержит 5% карбидов титана, 10% кобальта и 85% карбидов вольфрама; марка ТТ8К6 (трёхкарбидный сплав) содержит 6% кобальта, 8% карбидов титана и тантала, 86% карбидов вольфрама.

Свойства и области применения тврдых сплавов

Вопрос об увеличении скорости резки стали остается актуальным на протяжении длительного периода времени. Решением его занимаются инженеры и профессора, они создают материалы с высокой твердостью, теплостойкостью и устойчивостью к износу. Впервые аналог твердого сплава ВК8 появился на немецком заводе в 1930х годах. Скорость реза при использовании данного материала стала максимальной по сравнению с другими инструментальными металлами.

Расшифровка стали ВК8

Наименование сплава расшифровывается как:

• В – использование вольфрама в составе;
• К8 – 8% кобальта.

92% материала представлены карбидом вольфрама, остальная часть – кобальтом. В зависимости от размеров зерна в наименовании сплава ВК8 могут присутствовать другие индексы – М (мелкое), В (крупное). При отсутствии дополнительной буквы зерно имеет средний размер.

Сплав ВК8. ГОСТ 3882-74

Химсостав и получение

В состав металла входят:

Кобальт используется для связки карбида вольфрама. Это металл, по внешнему виду похожий на феррум, но оттенок его темнее. Применение его в составе делает сплав более тягучим и прочным. Карбид вольфрама – это химическое соединение вольфрама и углерода.

В состав сплава ВК8 входят мелкие фракции карбидного соединения и кобальта, что позволяет считать материал продуктом порошковой металлургии. Для их получения необходимо произвести несколько действий:

• измельчить шихту;
• разделить ее на фракции;
• смешать фракции в необходимых пропорциях;
• сформовать с помощью пресса и клеящего состава заготовки;
• обработать при нагрузке 30 МПа и температуре 1400 градусов.

В результате из кобальта выделяется влага, которая смачивает деталь, а при кристаллизации данного элемента происходит соединение карбидных частиц. Структура характеризуется прочностью и износостойкостью.

Физические свойства

Сплав ВК8 характеризуется высокой твердостью, не присущей другим материалам. Устойчивость к действию температуры позволяет эксплуатировать его в условиях повышенных температур, а также при большой частоте вращения инструмента без необходимости перерыва. Положительно на данный фактор влияет теплопроводность, что позволяет резцу вращаться со скоростью 200 м в минуту. По сравнению со сталью Р12 данный показатель стал выше в четыре раза.

Высокие технические характеристики гарантируют сохранение работоспособности при динамическом воздействии и вибрации. Физические характеристики сплава определяются на основании химсостава и крупности зерновой структуры. При увеличении крупности обеспечивается рост прочности и устойчивости к износу.

Область применения

Твердый сплав ВК8 используется в различных областях деятельности, которые включают медицинское направление и ювелирное дело. Инструменты, изготовленные из данного материала, характеризуются устойчивостью к износу и практически не истираются при резке металла. Сохранение эксплуатационных характеристик возможно при температуре нагрева до 1100 градусов, при этом применяется обработка:

• механическим способом;
• бесстружковым;
• газотермическим напылителем.

Применение сплава ВК8 предусмотрено для изготовления инструментов:

• быстроизнашиваемых деталей;
• валов для проката, пунсонов, штамповочных форм, калибровочного оснащения;
• токарного, сверлильного, фрезерного, зенкерного инструмента;
• изделий для проведения чистовых и черновых работ с титановыми сплавами, сталью с высокими антикоррозионными свойствами, устойчивостью к действию температуры, чугуном, латунью, бронзой.

Для повышения скорости проведения работ и уменьшения изнашиваемости при выборе инструмента учитывается зернистость металла. Крупнозернистый материал используется для черновой обработки жаропрочных сталей. Мелкое зерно позволяет создать чистовую поверхность стали, чугуна, фторопласта, алюминия и бронзы.

Газотермический напылитель используется для повышения устойчивости деталей к износу.

Изготавливаются элементы в виде паяльных или сменных пластин. Они устанавливаются на держатель режущего инструмента, изготовленный из конструкционной стали, с помощью болтов и шпилек. Механические параметры улучшаются с помощью обработки поверхности. Например, предел прочности пластины повышается при шлифовке алмазным кругом, что также положительно сказывается на длительности работы и устойчивости к износу.

Технические характеристики

К основным характеристикам сплава ВК8 относятся:

теплопроводность

50,2 Вт/мК;
теплостойкость	800-1000 градусов Цельсия;
давление при обработке	30 МПа;
вязкость	35 кДж/м 2 ;
коэффициент трения в воде	0,01;
твердость по Роквеллу	88;
удельный вес	14800 кг/м 3 ;
предел прочности	1666 МПа.

Цена сплава ВК8 составляет порядка 800-900 руб. за килограмм. Она обусловлена недостаточным количеством сталей с содержанием вольфрама, а также спросом на него. Для изготовления материала применяются современные технологии.

Зарубежные аналоги

К аналогам твердого сплава ВК8 относятся:

• чешские CSN, G1.1, G2;
• польские PN, H30;
• венгерские MSZ, DR30, DR40;
• болгарский BDS;
• шведские SS, MC241;
• немецкие DIN, WNr, HG30, HG40.

Твёрдые сплавы — твёрдые и износостойкие металлические материалы, 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 металлической связкой, при различном содержании кобальта или никеля.

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, ТТ10К8Б.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 закаленной стали.

Применение специальных твердых сплавов дает возможность вести обработку металлов со сверхвысокими скоростями резания, поскольку эти сплавы обладают очень высокой твердостью, износоустойчивостью и красностойкостью.

Твердые сплавы для режущего инструмента, получаемые методом порошковой металлургии, состоят из твердых карбидов W, Ti, Ta и вязкой связки Со. Чем выше содержание Со в сплаве, тем выше ударная вязкость, но ниже твердость. Температура красностойкости таких сплавов до 1000-1050°С.

ВК2 — вольфрамокобальтовый твердый сплав, содержащий 2% Со и 98% W ;

Т5К10 — вольфрамотитанокобальтовый твердый сплав, содержащий 10% Со, 5% TiС и 95% WC;

ТТ10К8 — вольфрамотитанотанталокобалътовый твердый сплав, содержащий 8% Со, 10% TiС +TаС , 82% WC .

Хорошо зарекомендовали себя новые твердые сплавы, не содержащие дефицитного вольфрама. В этих сплавах используют TiС и связку из Ni и Мо .

КТС-1 — содержат 17-15% Ni; 9-7% Мо , остальное TiC (карбид титана);

ТН-20 — содержит 20% Ni , 5-10% Mo , остальное TiC (титано-никелевый) .

61. Сплавы с высоким электросопротивлением. Свойства, маркировка, применение:

Сплавы с высоким электрическим сопротивлением применяют для изготовления электронагревателей и элементов сопротивлений (рези­сторов) и реостатов. Сплавы для электронагревателей обладают высокой жаростойкостью, высоким электрическим сопротивлением, удовлетворительной пластичностью в холодном состоянии. Указанным требованиям отвечают железо-хромоалюминиевые сплавы, например марок Х13Ю4 (≤ 0,15 % С; 12 — 15% Сr; 3,5 — 5,5 % Аl), 0Х23Ю5 (≤ 0,05 % С; 21,5 — 23,5 % Сr; 4,6 — 5,3 % Аl), и никелевые сплавы, например марок Х15Н60 — ферронихром, содержащий 25% Fе, Х20Н80 — нихром. Стойкость нагревателей из железохромоалюминиевых сплавов выше, чем у нихромов. Сплавы выпускают в виде проволоки и ленты, применяют для бытовых приборов (сплавы Х13Ю4, Х15Н60, Х20Н80), а так­же для промышленных и лабораторных печей (0Х23Ю5).

«>