Красностойкость твердых сплавов составляет 800° - 1000°С (рис. 1). Поэтому твердосплавными инструментами можно работать с большими скоростями, чем инструментами, изготовленными из быстрорежущих сталей.
В настоящее время для скоростного резания металлов применяют инструменты, оснащенные твердыми сплавами (резцы, сверла, фрезы, зенкеры, развертки). Твердые сплавы получают методом порошковой металлургии. Порошки карбидов вольфрама и титана смешивают с порошком кобальта, который применяется в качестве связки, прессуют в пластинки, размеры и форма которых установлена ГОСТом, затем спекают при температуре 1500° - 2000° С. В результате получают изделия, состоящие из карбидных частиц, связанных кобальтом. При этом изделие содержит до 5% пор от общего объема.
Твердые сплавы имеют высокую твердость 87-90 НRА, что обусловлено присутствием большого количества карбидов (90 - 95%). Поэтому они не подвергаются термической обработке. Пластинки из твердого сплава припаивают или крепят при помощи болтов к державке, изготовленной из конструкционной или инструментальной стали. Так изготавливают в настоящее время резцы, сверла, фрезы и другие металлорежущие инструменты.
|
|
Рис. 1. Твердость инструментальных материалов в нагретом состоянии: 1- твердый сплав; 2 – быстрорежущая сталь; 3 – углеродистая сталь
Твердые сплавы обладают повышенной хрупкостью и небольшой прочностью при растяжении. При работе с ударами и толчками твердый сплав выкрашивается, и стойкость его снижается.
По структуре современные твердые сплавы подразделяются на 3 группы. В таблице 4 приведены составы некоторых стандартных твердых сплавов.
К первой группе относятся однокарбидные твердые сплавы, состоящие из карбида вольфрама и кобальта. Расшифровываются марки этой группы так. Сплав ВК2 содержит 2% кобальта и 98% карбида вольфрама, ВК6 - 6% кобальта и 94% карбида вольфрама и так далее. Чем больше в сплаве кобальта, тем меньше его твердость, и размягчается он при более низкой температуре, а, следовательно, им можно работать с меньшими скоростями.
Микроструктура сплавов группы ВК показана на рис. 2, а и представляет собой светлые угловатые зерна карбида вольфрама, темные участки – поры и кобальтовая связка.
Ко второй группе относятся двухкарбидные сплавы группы ВТК. Сплав Т5К10 - 5% карбида титана, 10% кобальта Co и 85% карбида вольфрама WС. На микрофотографии (рис.2, б) темные участки – карбид титана, светлые – карбид вольфрама.
Таблица 4
Состав и свойства некоторых твердых сплавов
Группа сплавов | Марка сплавов | Состав | Сопротивление изгибу, МПа | Плотность, г/см3 | Твердоcть НRА | ||
WС | ТiС | Co | |||||
ВК | ВК2 ВКЗ ВК6 ВК8 | - - - - | 15,0-15,4 14,9-15,3 14,6-15,0 14,4-14,3 | ||||
ВТК | Т5К10 Т14К8 Т15К6 | 14 15 | 12,3-13,2 11,2-12,0 10,0-11,7 | ||||
ТК | ТЗОК6 Т60К6 | 9,5-9,8 6,5-7,0 |
К третьей группе относятся однокарбидные сплавы, состоящие из карбида (TiW)С группа TK. Например, сплавы Т30К4, Т60К4. При таком количестве карбида титана в шихте (30 и 60%) в нем растворяется весь вольфрам. Структура сплавов этой группы состоит из округлых зерен карбида (TiW)С (рис.2, в).
|
|
Карбид титана имеет более высокую твердость и хрупкость по сравнению с карбидом вольфрама. Поэтому при обработке стали лучше использовать сплавы группы ВТК, для обработки хрупких материалов (например, чугуна) - сплавы группы ВК.
Сплавы группы ТК применяются при обработке горных пород.