Твердый сплав группы ВК является

Твердосплавные сплавы группы ВК изготовляются на основе карбидов вольфрама и кобальта. Они носят название однокарбидные вольфрамо-кобальтовых.

Сплавы группы ВК имеют структуру, состоящую из твердого раствора зерен карбида вольфрама (WC-фаза) в кобальте (Co-фаза). В обозначении марок твердых сплавов этой группы цифра показывает массовую долю в процентах кобальта; остальное — карбида вольфрама (WC).

В зависимости от размеров зерен карбидной фазы сплавы могут быть мелкозернистые, у которых не менее 50 % зерен карбидных фаз имеет размер порядка 1 мкм, среднезернистые — с величиной зерна 1…2 мкм и крупнозернистые, у которых размер зерен колеблется от 2 до 5 мкм.

Для обозначения мелкозернистой структуры в конце марки сплава ставится буква М, а для крупнозернистой структуры — буква В, для среднезернистых буква не ставится.

Состав материалов режущих инструментов, применяемых для обработки детали «корпус» представлен в таблице 2.7.

Таблица 2.7 — Состав сплавов ВК 6-М и ВК 8 на основе карбида вольфрама и кобальта согласно ГОСТ 3882-74 [2]

Как выбрать твердый сплав для токарного инструмента

карбид вольфрама (WC)

Влияние химических элементов на физико-механические свойства сплавов группы ВК:

Карбид вольфрама (монокарбид вольфрама) — соединение тугоплавкого металла вольфрам (W) с углеродом (C). Всего существует два карбида — WC и W2C. Основными достоинствами карбидов вольфрама являются высокая твердость (твёрдость по Роквеллу 92…94 HRA), тугоплавкость (температура плавления 2780 °С) и износостойкость. Карбид WC сохраняет повышенную твердость и при высоких температурах.

Представляет собой фазу внедрения, которая содержит 6,1 % С (по массе) и не имеет области гомогенности. Кристаллы карбида вольфрама имеют анизотропию твёрдости в различных кристаллографических плоскостях, так в зависимости от ориентации минимальное значение микротвердости составляет 13 ГПа, а максимальное 22 ГПа. Микроструктура твердого сплава группы ВК представлена на рисунке 3. Светлые зерна WC являются очень твердыми, в режущем инструменте они служат элементарными режущими частичками, а кобальт — служит связкой (цементом), соединяющей между собой зерна WC.

Рисунок 2.1 — Микроструктура твердого сплава

• 1 — Прочность на изгиб,уизг
• 2 — Твердость, HRA
• 3 — Теплопроводность, л

Рисунок 2.2 — Влияние содержания кобальта на свойства твердых сплавов

Физические свойства сплавов группы ВК [7]

Одной из основных физических характеристик твердого сплава является удельный вес. Он позволяет контролировать степень объемной пористости сплава, которая обычно находится в пределах 1…2 %. С увеличением удельного веса качество сплава повышается, величина удельного веса отмечается на каждой коробке поставляемого сплава.

Высокая теплопроводность способствует отводу тепла от режущей кромки и увеличивает стойкость инструмента. Физические свойства сплавов группы ВК представлены в таблице 2.8.

Твёрдосплавные резцы: ВК8, Т5К10, Т15К6-сравнение

Таблица 2.8 — Физические свойства сплавов группы ВК согласно ГОСТ 3882-74 [2]

Коэффициент теплопроводности, л,

Удельная теплоемкость, С, Дж/(кг х град.)

Коэффициент линейного расширения, б, х 106/°С

Плотность, с, х 103 кг/м 3

Механические свойства сплавов группы ВК

В отличие от быстрорежущих сталей рассматриваемые сплавы, а именно сплавы группы ВК, имеют более высокую красностойкость (900…1100 °С) и твердость (85…90 HRА), что обусловливают их повышенные режущие свойства.

Красностойкость твердых сплавов, то есть способность сохранять структуру и режущие свойства при высоких температурах, значительно выше красностойкости быстрорежущей стали. При этом, чем меньше кобальта в сплаве и чем он мелкозернистее, тем выше крастостойкость.

Предел прочности при изгибе является одной из основных характеристик механической прочности твердых сплавов. По этой характеристике можно судить о вязкости сплава. Предел прочности при изгибе у вольфрамовых сплавов растет с повышением содержания кобальта.

В таблице 2.9 представлены механические свойства твердых сплавов группы ВК.

Таблица 2.9 — Механические свойства сплавов группы ВК согласно ГОСТ 3882-74[2]

Предел прочности при изгибе, уизг, МПа

Предел прочности при сжатии, усж, МПа

Модуль упругости нормальный, Е, ГПа

Твёрдость, HRA, не менее

Технологические свойства

Термические особенности твердых сплавов оказывают большое влияние на такие операции при изготовлении твердосплавных инструментов, как пайка, шлифование, заточка. Твердые сплавы очень чувствительны к условиям нагрева и охлаждения. Во избежание глубоких трещин на поверхностной сетке, необходимо применять медленное нагревание при пайке, пониженные режимы резания при шлифовании и заточке, используя, где только возможно, обильное охлаждение. Предельными значениями скорости вращения шлифовального круга при заточке для однокарбидных сплавов составляет 18 м/сек.

Трещины появляются и при быстром местном нагревании сплава в процессе резания, в особенности при наличии большого износа режущих поверхностей. Нельзя допускать большого износа (не выше 0,6…0,8 мм по задней поверхности), так как выводить трещины путем заточки весьма трудно.

Технология производства сплавов марки ВК

Технологический процесс производства металлокерамических (порошковых) твердых сплавов состоит из ряда следующих операций:

• 1. Сначала получают грубый порошок вольфрама путем восстановления вольфрамового ангидрида W03 в потоке водорода при 700…900 °С или сажей при 1500 °С. Полученный грубый порошок вольфрама измельчают в течение примерно девяти часов на шаровой мельнице и просеивают.
• 2. Порошок вольфрама перемешивают с ламповой сажей и карбонизируют в бумажных или угольных патронах в течение одного часа в электропечи при 1400 °С в атмосфере водорода или окиси углерода. Порошок карбида вольфрама размалывают и просеивают, как и порошок вольфрама.
• 3. Полученные порошки карбидов и кобальта перемешивают в течение 24 часов и дольше в шаровой мельнице; затем их замешивают с клеем и подсушивают. В качестве клея применяют раствор синтетического каучука в бензине или раствор парафина в четыреххлористом углероде.
• 4. Хорошо замешанная и подсушенная смесь подвергается прессованию при давлении примерно 10…40 кГ/мм 2 (98…392 МН/м 2).
• 5. Далее производят предварительное спекание смеси при 900 °С в течение примерно одного часа в атмосфере водорода для создания прочности, необходимой при механической обработке. Предварительное спекание применяется не всегда.
• 6. После предварительного спекания полученный сплав разрезают и механически обрабатывают на обычных металлорежущих станках — фрезерных, строгальных, токарных и прочих.
• 7. Окончательное спекание, в процессе которого образуется твердый сплав, проводят в атмосфере водорода или в засыпке из порошка магнезита, или окиси алюминия — для вольфрамовых сплавов в течение 2 часов примерно при 1400 °С. При спекании связующий металл (кобальт) расплавляется и, обволакивая зерна карбида вольфрама, связывает их.

В результате спекания твердый сплав дает линейную усадку до 25 %, становится чрезвычайно твердым и не поддается механической обработке; твердые сплавы можно шлифовать зеленым карборундом «экстра» или подвергать электроискровой обработке.

В отличие от углеродистой стали металлокерамические твердые сплавы никакой термической обработки не требуют, так как сразу же после изготовления обладают требуемым комплексом основных свойств.

Одним из путей повышения эксплуатационных характеристик стандартных твердых сплавов группы ВК является нанесение покрытий из карбида титана на режущую часть. В этом случае на неперетачиваемые пластины из твердых сплавов наносится слой покрытия толщиной 0,005…0,02 мм. В результате поверхностный слой получает высокую твердость и повышенную износостойкость, что приводит к значительному росту стойкости и времени работы инструмента.

Применение сплавов марки ВК

Твердые сплавы группы ВК в настоящее время являются распространенным инструментальным материалом, широко применяемым в инструментальной промышленности. За счет наличия в структуре тугоплавких карбидов твердосплавный инструмент обладает высокой твердостью (80…92 HRA), 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, твердые сплавы имеют пониженную прочность при изгибе (уизг = 1000…1500 МПа), не обладают ударной вязкостью.

Крупнозернистые сплавы ВК 4В, ВК 8В, более прочные, чем обычные сплавы, применяют при обработке труднообрабатываемых сталей и сплавов,

применяют при резании с ударами для черновой обработки жаропрочных и нержавеющих сталей с большими сечениями среза. Мелкозернистые сплавы, такие как сплав ВК 6М, используют для чистовой обработки при тонких сечениях среза стальных, чугунных, пластмассовых, алюминиевых и других деталей. Из пластифицированных заготовок мелкозернистых сплавов ВК 6М, ВК 10М, ВК 15М получают цельные инструменты.

Помимо применения в качестве материала для изготовления металлорежущего инструмента твердые сплавы, ввиду своей высокой твердости и износостойкости, применяются в следующих областях:

• · 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 (вырубных, выдавливания и прочие);
• · Прокатка: твердосплавные валки (выполняются в виде колец из твердого сплава, одеваемых на металлическое основание);
• · Горнодобывающее оборудование: напайка спеченных и наплавка литых твердых сплавов;
• · Производство износостойких подшипников: шарики, ролики, обоймы и напыление на сталь;
• · Рудообрабатывающее оборудование: оснащение рабочих поверхностей;
• · Газотермическое напыление износостойких покрытий.

Источник: vuzlit.com

Твердые сплавы. Твердый сплав вк. Свойства твердых сплавов. Марки твердых сплавов. Применение твердых сплавов.

В качестве материалов для инструментов используются твердые сплавы, которые состоят из твердых карбидов и связующей фазы. Они изготавливаются методами порошковой металлургии.

Композиционные материалы. Свойства композиционных материалов. Применение композиционных материалов. Эвтектические и полимерные композиционные материалы.

Марки и свойства твердых сплавов

Применение твердых сплавов

· сплавы с малым количеством кобальта обладают повышенной твердостью и износостойкостью, но минимальной прочностью, Поэтому их используют для чистового точения (ВК3, Т30К4);

· сплав ВК20 начинают использовать для армирования штампов, что повышает их износостойкость.

Износостойкость инструментов из твердых сплавов превышает износостойкость инструментов из быстрорежущих сталей в 10…20 раз и сохраняется до температур 800…1000 o С.

Коррозия металлов. Виды коррозии металлов

Материалы из металлов под химическим или электрохимическим воздействием окружающей среды подвергаются разрушению, которое называется коррозией. Коррозия металлов вызывается окислительно-восстановительными реакциями, в результате которых металлы переходят в окисленную форму и теряют свои свойства, что приводит в негодность металлические материалы.

Можно выделить 3 признака, характеризующих коррозию:

• Коррозия – это с химической точки зрения процесс окислительно-восстановительный.
• Коррозия – это самопроизвольный процесс, возникающий по причине неустойчивости термодинамической системы металл – компоненты окружающей среды.
• Коррозия – это процесс, который развивается в основном на поверхности металла. Однако, не исключено, что коррозия может проникнуть и вглубь металла.

Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:

Источник: studopedia.ru

IV. Твердые сплавы

I. Вольфрамосодержащие твердые сплавы. В настоящее время для производства режущих инструментов широко используются твердые спла-вы, которые получают методом порошковой металлургии.

Исходным материалом для изготовления твердых сплавов являются порошки карбидов тугоплавких металлов: W, Ti , Тa и не образующих карбидов и Со, который играет роль цементирующего (связующего) вещества. Порошки в специальных пресс-формах на прессах прессуют, смешивают в определенных пропорциях и спекают при температуре 1500-2000°С в печах в среде водорода или в вакууме.

При спекании твердые сплавы приобретают высокую твердость, достаточную прочность и в дополнительной термообработке не нуждаются. Размеры частиц твердой (карбидной) фазы составляют 0,5-10 мкм.

Теплостойкость твердых сплавов в зависимости от марки твердого сплава лежит в пределах 800-1100°С, что позволяет осуществлять обработку со скоростями резания в 2-10 раз большими, чем при работе инструментами без быстрорежущих сталей. Чем больше в сплаве WC, TiC, TaC, тем выше его теплостойкость, твёрдость и износостойкость. При увеличении содержания кобальта прочность увеличивается, но теплостойкость и твердость снижается. Недостатком твердых сплавов является их меньшая прочность, по сравнению с быстрорежущими сталями, плохая шлифуемость и низкая технологичность. Отечественной промышленностью выпускаются три основные группы вольфрамосодержащих твердых сплавов: 1. Вольфрамовые (однокарбидные) — ВК, 2. Титано-тантало-вольфрамовые (трёхкарбидные) — ТТК, 3. Титано-вольфрамовые (двухкарбидные) — ТК.

Сплавы группы вк

 прочность К этим сплавам относятся сплавы марок: ВК3, ВК3-М, ВК4, ВК6, ВК6-М, ВК6-ОМ, ВК8, BK10, BK10M, BKI5.  износостойкость В марке сплава цифра после буквы «К» означает % содержания кобальта (н-р, ВК8 — 8%Со, остальное WC). Сплавы с размером зерен WС 3-5 мкм относятся к крупнозернистым сплавам и означаются буквой «В» (водородное спекание).

Если размеры зерен WC составляют 0,5-1,5 мкм, то сплав считается мелкозернистым и обозначается буквой «М». Если 70% зерен WC имеют размеры  1 мкм, то сплав считается особомелкозернистым и обозначается буквами ОМ. Сплавы группы ВК рекомендуются для обработки хрупких материалов- чугун, цветных сплавов, жаропрочных и нержавеющих сталей. Твердость сплавов HRА 91-86 и изг = 1100-1800 МПа в зависимости от марки сплава.

Сплавы группы тк

Они более твердые, теплостойкие, износостойкие, но менее прочные, чем сплавы группы ВК. К ним относятся сплавы марок:  твердость, износостойкость Т30К4, TI5K6, T14K8, T5K10, T5K12,  прочность В обозначении марок этих сплавов цифра после буквы «Т» указывает на % содержания ТiС , после буквы «К» — % содержания Со.

Например: T15K6 – 15% TiС , 6% Со, остальное 79% WC .Добавки TiC в этих сплавах повышают твердость и снижают прочность. HRА 92-87, изг = 950-1650 МПа. Эти сплавы предназначены для обработки пластичных материалов — сталей. Из-за сродства к Ti они не пригодны для обработки титановых сплавов.

Сплавы группы ттк

Источник: studfile.net