Твердые сплавы

Быстрорежущие стали

Легированные инструментальные стали

Режущие свойства их выше, чем углеродистых. Основными легирующими элементами служат хром, ванадий, молибден, марганец, кремний и вольфрам. Наибольшее распространение получили следующие марки сталей: 9ХС, ХВГ, X12, X12Ф, X12M, ХГС, ХГСВФ.

Применяются легированные инструментальные стали для ручных и машинных (работающих с небольшими скоростями) инструментов, для накатных инструментов и для рабочих элементов штампов.

Эти стали получили широкое распространение в промышленности для изготовления металлорежущих инструментов.

Быстрорежущие стали делятся на две подгруппы:

- нормальной производительности марок Р9, PI2, PI8, Р6М5, Р6М3, которые применяются для инструментов, обрабатывающих обычные конструкционные стали;

- повышенной производительности марок Р9К5, P9K10, Р14Ф4,. Р10Ф5К5, Р9М4К8, Р6М5К5, применяющиеся для инструментов, обрабатывающих стали аустенитного класса (нержавеющие, жаропрочные и т.п.).

Основным легирующим элементом быстрорежущих сталей является вольфрам, помимо него в состав сталей могут входить молибден, ванадий, кобальт.

Быстрорежущие стали характеризуются сложностью термической обработки (ступенчатый нагрев под закалку, высокая температура нагрева при малом допустимом интервале, необходимость защитной атмосферы, многократный отпуск).

Повышения режущих свойств быстрорежущих сталей можно добиться рациональными режимами термической обработки, поверхностным упрочнением (хромирование, цианирование, сульфидирование и др.), снижением карбидной неоднородности, пластическим деформированием.

Все более распространенными методами повышения износостойкости становятся покрытия нитридами титана (TiN). Используются многослойные покрытия.

Перспективным методом является получение быстрорежущих сталей методом порошковой металлургии (марки ЗВ20К20Х4, В16М4К16Х4Н2 с HRС67...69 и температуростойкостью до 750°С).

Твердые сплавы применяются в виде пластинок разной формы, полученных методами порошковой металлургии спеканием карбидов вольфрама, титана и тантала, с кобальтом или никелем и молибденом.

Существуют четыре группы твердых сплавов:

- вольфрамовые (однокарбидные): ВК2 (98%WC + 2% Со). ВКЗ, ВК4В, ВК6М, ВК8, ВК8В, BKI0 и др.:

- титановольфрамовые (двухкарбидные): T5KI2B (5%TiC + 83%WC + 12% Со), T5KI0, Т14К8, TI5K6, Т30К4 и др.;

- титанотанталовольфрамовые (трехкарбидные): TT7KI2, TT7KI5, TTI0K8B (3%TiC + 7%(ТаС +NеС) + 82%WC + + 8% Со);

- безвольфрамовые на основе карбидов титана со связкой из
никеля и молибдена: МНТ (70%Тi С + 16%Ni + 5% Mo) и
КНТ (74%TiCN + 19%Ni + 7% Mo).

Сплавы первой группы применяются для обработки чугуна, пластмасс, цветных металлов и сплавов. Сплавы второй группы - для обработки стали.

С увеличением содержания кобальта прочность сплавов повышается, а износостойкость уменьшается. По прочности первое место занимают трехкарбидные сплавы, затем идут однокарбидные и двухкарбидные.

Режущие свойства твердых сплавов зависят от зернистости и структуры. Величина зерен карбидов - 0,5-1,0 мкм. Мелкозернистые сплавы ВК6М, особомелкозернистые BKIO-ОM, а также крупнозернистые с особой структурой T5KI2B, ВК4В прочнее, чем обычные сплавы и применяются для обработки труднообрабатываемых материалов и при работе с ударной нагрузкой.

При изготовлении цельного твердосплавного инструмента механическую обработку его резанием ведут перед окончательным спеканием (в таком состоянии он представляет графитообразный материал, называемый пластифицированным твердым сплавом). Определяя размеры заготовки, необходимо учитывать большую усадку твердого сплава (до 35%) при окончательном спекании.

Твердые сплавы являются наиболее перспективным инструментальным материалом почти для всех видов инструментов. При конструировании и использовании инструментов целесообразно стремиться применять твердые сплавы.

Ведущие зарубежные фирмы (Sandvik Coromant) используют международную систему маркировки твёрдых сплавов, связывая её с рекомендациями по обработке конкретных материалов, определёнными видами обработки, формой пластин и оптимальными режимами резания.

Приняты следующие обозначения:

P (синий цвет) – для обработки стали;

M (желтый цвет) – для обработки нержавеющей стали;

K (красный цвет) – для обработки чугуна;

N (зелёный цвет) – для обработки алюминия и цветных металлов;

S (коричневый цвет) – для обработки жаропрочных и титановых сплавов;

H (серый цвет) – для обработки материалов высокой твёрдости.

Наряду с буквой имеются цифровые обозначение: Р01, Р10 … Р50; первое из которых характеризует наибольшую износостойкость, последнее – прочность.

Характерными является сервисное обслуживание фирмой конкретных заказчиков по комплексному обеспечению оптимальных условий обработки резанием.