Вольфрамо-кобальтовые твердые сплавы

Вольфрамо-кобальтовые сплавы (ВК) состоят из карбида вольфрама и кобальта. Марки сплавов этой группы различаются по содержанию в них кобальта, размерами зерен карбида вольфрама (WC) и технологией изготовления. Для оснащения режущего инструмента применяются сплавы с содержанием кобальта от 3% до 10% весовых. ВК3, ВК3-М, ВК6, ВК6-М, ВК6-ОМ, ВК8, ВК10-ХОМ. Сплавы ВК имеют самую высокую прочность на изгиб, ударную вязкость и трещиностойкость. Теплостойкость сплавов данной группы 800⁰ С.

При увеличении в сплавах содержания кобальта в рассматриваемом диапазоне предел прочности при поперечном изгибе и эксплуатационная прочность при резании возрастают, в то время как твердость и износостойкость уменьшаются. Так, сплав ВК3 с минимальным содержанием кобальта, как наиболее износостойкий, но наименее прочный, рекомендуют для чистовой обработки с максимально допустимой скоростью резания, а сплавы ВК8 и ВК10 – для черновой обработки с пониженной скоростью резания и увеличенным сечением среза в условиях ударных нагрузок. Таким образом, чем тяжелее условия резания (предварительная черновая обработка), тем больше кобальта должен содержать твердый сплав и наоборот, чем легче (чистовая окончательная обработка) – тем меньше кобальта и больше карбидов.

Вольфрамокобальтовые сплавы, благодаря указанным выше свойствам, рекомендуются преимущественно для обработки материалов, дающих дискретные типы стружек (элементная, стружка надлома): чугуны, цветные материалы, стеклопластики, фарфор и труднообрабатываемые материалы (коррозионностойкие, высокопрочные стали, жаропрочные сплавы на основе никеля и титана и т.д.). Для чистовой обработки рекомендуются сплавы, имеющие большую износостойкость (с малым содержанием кобальта и большим содержанием карбида вольфрама). При черновой обработке используются более прочные сплавы – с большим содержанием кобальта и соответственно меньшим содержанием карбида вольфрама.

Совершенствование вольфрама-кобальтовых твердых сплавов (WC-Co) связано с разработкой сплавов особомелкозернистой (размер зерна ρ≈1 мкм) (например, ВК3-М и ВК6-М) и ультрамелкозернистой структуры (размер зерна ρ≈0,1-0,5 мкм) (например, ВК6-ОМ и ВК10-ОМ, ВК10-ХОМ), созданием сплавов со связками повышенной прочности и теплостойкости (например, ВРК15). Уменьшение размера зерен обеспечивается добавками карбида тантала (около 2%), ванадия (0,1%) и хрома, которые препятствуют росту зерен карбида вольфрама при спекании.

Использование твердых сплавов ультра- и особомелкозернистой структуры позволяет получить радиус округления режущих кромок инструмента в пределах 5-10 мкм, что соответствует радиусу округления для инструмента из углеродистой и быстрорежущей сталей и обеспечивает получение более малой высоты микронеровностей обработанной поверхности и размерной точности. Кроме того, такие сплавы имеют более высокую однородность зерен по объему, что делает ультра- и особомелкозернистые сплавы наиболее пригодными для изготовления мелкоразмерного цельнотвердосплавного инструмента (сверла, концевые фрезы, резьбонарезной инструмент и т.д.).

Титановольфрамовые твердые сплавы.

Титановольфрамовые сплавы (ТК) состоят из карбидов WC, сложного карбида TiWC и кобальта. Сплавы данной группы выпускают главным образом для оснащения инструментов при обработке резанием сталей, дающих сливную стружку. По сравнению со сплавами ВК они обладают большей стойкостью против окисления, твердостью и теплостойкостью (теплостойкость сплавов ТК~900оС, сплавов ВК~800оС), в то же время имеют меньшую теплопроводность и электропроводность, а также меньший модуль упругости. Высокая твердость твердых сплавов данной группы связана с более высокой твердостью карбида (Ti,W)C по сравнению с карбидом WC.

Сплавы ТК имеют повышенную способность сопротивляться адгезионно-усталостному изнашиванию благодаря более высокой температуре схватывания со сталью по сравнению со сплавами ВК.

Содержание карбида титана колеблется в пределах 5-30%, кобальта от 4 до 10%, например, Т5К10, Т14К8, Т15К6.

Так же, как и у сплавов WC-Co, с ростом содержания кобальта предел прочности при изгибе и сжатии, а также ударная вязкость у сплавов ТК увеличивается, а твердость и износостойкость снижаются.

Благодаря высокой твердости и теплостойкости сплавы данной группы предназначены для обработки заготовок из конструкционных сталей. Так же, как и для сплавов ВК, в условиях чистовой и получистовой обработки заготовок из конструкционных сталей применяются сплавы с высоким содержанием карбидов и меньшим содержанием кобальта. При черновой обработке, наоборот – с большим содержанием кобальта.

Титано-тантало-вольрамовые твердые сплавы

Промышленные титано-тантало-вольфрамовые твердые сплавы (сплавы ТТК) состоят из трех основных фаз: карбида вольфрама WC, сложного карбида (Ti, W, Ta)С, кобальта.

Введение в сплавы карбида тантала улучшает их физико-механические и эксплуатационные свойства, что выражается в увеличении прочности при изгибе и твердости, снижает ползучесть, существенно повышает предел усталости трехфазных сплавов при циклическом нагружении, а также повышает термостойкость и стойкость против окисления на воздухе.

Различают следующие сплавы этой группы – ТТ8К6, ТТ10К8Б, ТТ7К12, ТТ20К9, в которых содержание карбида тантала колеблется от 2 до 12%.

Сплавы ТТК рекомендуют для тяжелой обработки, резания труднообрабатываемых материалов, сталей и чугунов при значительном термомеханическом нагружении инструмента, а также операций прерывистого резания, особенно фрезерования, отличающихся переменным сечением среза и циклическими термомеханическими нагрузками на режущую часть инструмента.