Твердые сплавы обладают высокой прочностью на изгиб и устойчивостью к механической деформации. Их свойства остаются неизменными при температурах свыше 1000 C.
Подобные материалы получаются методом прессования порошкообразных карбидов вольфрама, титана, тантала и измельченного кобальта. Для улучшения свойств к ним добавляется хром и другие легирующие элементы. Спекание порошков производится при очень высокой температуре и под большим давлением.
Примеры твердых сплавов
В различных промышленных производствах широко используются такие материалы, как ВК2, ВК6М, Т5К10 и другие.
ВК2
Основой являются соединения вольфрама. Цифра 2 означает, что в них содержится 2% кобальта. Кроме него, в составе имеются сотые доли других примесей и легирующих добавок.
ВК6М
Смесь карбида вольфрама и 6% кобальта. «М» указывает на то, что материал предназначен для изготовления инструментов, используемых при обработке тугоплавких сталей.
Т5К10
Этот материал также относится к вольфрамовой группе. В нем содержится 5% титана и 10% кобальта.
Т14К8
Сплав с более высоким содержанием титана (14%), повышающего его прочность и в то же время придающего хрупкость. Здесь имеется 8% кобальта.
ТТ7К12
В сплаве присутствует не только титан, но и тантал (меньше 1%). В состав входят:
- 71% вольфрама;
- 17% титана;
- 12% кобальта.
Стоимость подобных материалов достаточно высока. Они применяются в машиностроении и самолетостроении для изготовления особо ответственных деталей.
Как расшифровываются буквы в маркировке
Использование международного стандарта ИСО дает возможность ввести единую маркировку для сплавов российского и зарубежного производства. Последняя буква указывает, для каких материалов подходят инструменты, изготовленные из твердосплавов данного типа.
Н – для закаленной стали (очень твердого и прочного материала).
К – для чугуна. Его резка инструментами из других сплавов невозможна, так как из-за повышенной хрупкости высокоуглеродистого железа во время обработки заготовок образуются сколы и трещины.
М – для нержавеющих стальных деталей. Буква указывает на наличие легирующих добавок.
Т – для цветных металлов;
Р – для пластичных вязких сплавов. В процессе резки образуется стружка, сползающая вниз. Ее «сливание» может замедлить рабочий процесс.
S – для жаропрочных материалов. Твердые сплавы хорошо подходят для их обработки, так как обладают еще большей стойкостью к нагреву.
Cплавы подразделяются по ряду признаков
По химическому составу
Это наиболее распространенная классификация. Зная свойства элементов, входящих в состав сплавов, можно оценить их прочность и другие важные характеристики.
В твердосплавную группу входят в основном вольфрамосодержащие материалы. Однако это достаточно редкий и дорогой компонент, поэтому в последнее время были созданы более доступные керамиты, в составе которых имеются карбиды и нитриды титана. В качестве связующих компонентов используются молибден и никель.
По способу изготовления
Сплавы подразделяются на спеченные и литые.
Спеченные составы получают методом термического прессования металлических порошков. Измельчение исходных компонентов способствует лучшему смешению, ускорению диффузии, повышению однородности монолитных заготовок.
Их особенностью является возможность обработки с помощью лазерных и ультразвуковых лучей, а также кислотного травления. Механическая резка таких изделий невозможна.
Литые заготовки производят методом плавки и последующей отливки. Затраты на изготовление материалов с высокой температурой плавления относительно высоки. Однако их качество вполне оправдывает цену.
Полученные монолитные блоки поддаются обработке любыми способами. Заготовки можно подвергать резке, закалке, отжигу и другим процедурам. Чаще всего подобные материалы используются для наплавки на детали и инструменты, подверженные ускоренному износу.
По назначению
Как указывает буквенная маркировка, твердые сплавы больше всего подходят для изготовления инструментов, не оставляющих дефектов при контакте с другими металлами.
Для твердосплавов различных марок характерны:
- износоустойчивость (важное качество для дорогостоящего инструментария);
- жаропрочность (способность противостоять сильному разогреву при трении металлических поверхностей).
Важным предназначением твердосплавных материалов является также защита трущихся деталей методом наплавки, улучшающей рабочие характеристики инструментов.
Особенности вольфрамовых сплавов
Вольфрам – это компонент с самой высокой температурой плавления среди всех элементов таблицы Менделеева. Благодаря такому свойству он широко используется в металлургии. Основное применение находят сплавы марок ВК6 и ВК3М с содержанием вольфрама 94-97%. Активно применяется также ВК8. Из него изготавливается режущий инструментарий, с помощью которого можно легко обрабатывать чугунные заготовки без образования стружки.
Титановольфрамовые твердосплавы
В их составе, кроме вольфрамовой основы, содержатся титан и кобальт. К таким сплавам относится, например, Т5К10. Он используется для получения инструментов высокоскоростной металлообработки материалов повышенной прочности (например, закаленной стали).
