Вольфрамовые (однокарбидные) твердые сплавы

Состоят из зерен карбида вольфрама, сцементированных кобальтом. Марки сплавов обозначаются буквами ВК, после которых цифрами указывается процентное содержание в сплаве кобальта. Вообще кобальта может быть от 3 до 22%.

Например: ВК: - сплав содержит 6% кобальта, остальное (94%) – карбид вольфрама (WC).

В зависимости от химического состава и зернистости предел прочности при изгибе δ_и = 1176 – 2107МПа, а твердость по HRA от 82 до 91.

Марки: ВК3; ВК3-М; ВК-4В;

ВК6; ВК6-М; ВК6-ОМ;

М – 1,0 – 1,5 мкм – сплав мелкозернистый;

ОМ – 0,1 – 1,0 мкм – сплав особомелкозернистый;

В – 3 – 5 мкм – сплав крупнозернистый;

без букв за маркой - ≈ 2 мкм размер зерна.

Мелкозернистые сплавы имеют более плотную структуру, более износостойкие, но наименее прочные. Крупнозернистые сплавы более прочные, более сопротивляемые ударным нагрузкам, но менее износостойкие.

Назначение: сплавы ВК используют для обработки хрупких материалов – чугуна, цветных металлов, стеклопластиков.

Титановольфрамовые (двухкарбидные) твердые сплавы

В состав этих твердых сплавов входит кроме карбида вольфрама и кобальта , карбид титана, маркируются ТК. В маркировке сплавов цифра, стоящая после буквы К, обозначает процентное содержание кобальта, цифра после буквы Т – содержание карбида титана, а остальное – карбид вольфрама.

Например: Т15К6 – 6%Co; 15%TiC; 79%WC.

Марки: Т30К4; Т60К4; Т15К6; Т14К8; Т5К10; Т5К12, … - обладают большей стойкостью к окислению, твердостью (87 – 97 HRA) и теплостойкостью чем сплавы марок ВК, но меньшим коэффициентом теплопроводности и модулем упругости.

Назначение: сплавы ТК предназначены для обработки с высокими скоростями резания конструкционных сталей и других материалов дающих сливную стружку.

Титанотанталовольфрамовые (трехкарбидные) твердые сплавы

Содержит карбид титана, карбид тантала, карбид вольфрама и в качестве связки кобальт, маркируются ТТК. Цифра, стоящая после ТТ, указывает суммарное содержание карбидов титана и тантала, а после буквы К – процентное содержание кобальта.

Например: ТТ7К12 – содержит 7% (TiC + TaC), 12% Со, 81% (WC).

Марки: ТТ7К12; ТТ8К6; ТТ10К8Б; ТТ20К9; …

В сплавах группы ТТК карбид тантала повышает предел усталости при циклическом нагружении, термостойкость и твердость при температуре в зоне резания 600 – 800⁰ С. В зависимости от марки твердость колеблется в пределах 87 – 91 HRA, а предел прочности при изгибе δ_и = 1323 – 1666 МПа.

Назначение: сплавы ТТК применяются для оснащения инструмента, работающего с ударами и по загрязненной корке. Однако температура теплостойкости этих сплавов ниже, чем двухкарбидных.

Минералокерамика.

Появилась в начале 50-х годов прошлого века. Исходный материал – тонкоизмельченный ( размер зерна 1 – 2 мкм) порошок корунда – искусственный оксид алюминия Aℓ₂О₃, полученный прокаливанием технического глинозема при температуре 1500 – 1700⁰С.

Режущая керамика имеет:

• твердость до 95 HRA;
• теплостойкость до 1400⁰С;
• высокую износостойкость;
• малое сходство с металлами;
• пониженную склонность к схватыванию с обрабатываемым материалом;
• большую экономичность благодаря дешевизне исходного материала;
• низкое содержание карбидов тугоплавких материалов (титана, молибдена и т.д.).

Недостатки: низкая ударная вязкость (0,5 – 1,2 Н∙м/см²); низкая пластичность, плохая сопротивляемость циклическим изменениям силовой и тепловой нагрузки.

Основное назначение: тонкое, чистовое и получистовое точение; растачивание и торцовое фрезерование на оборудовании, имеющем высокую жесткость; скорость резания от 100 – до 700 м/мин; подача от 0,04 – до 0,6 мм/об; глубина резания от 0,3 – до 2,5 мм.

Режущая керамика подразделяется на три базовые группы, отличающиеся составом, технологией изготовления и физико-механическими свойствами.

Оксидная керамика.

Состоит из оксида алюминия Aℓ₂О₃ и небольшого количества оксидов других металлов. Имеет белый цвет. Мелкозернистая структура (0,5 мкм) обеспечивает высокую износостойкость и относительно высокую прочность режущей керамики.

Марки: ЦМ332; ВО13; ВО14; ВО15; ВШ75.

Наибольшее распространение имеют ВО13 и ВШ75 (δ_и = 400 – 550 МПа), твердость 91 – 93 HRA, теплостойкость 1200⁰С.

Оксидно-карбидная керамика

(керметы)

По своему составу является промежуточной композицией между оксидной керамикой и твердым сплавом. В качестве карбидной составляющей применяют смесь карбидов вольфрама и молибдена или карбидов молибдена и титана. Количество карбидов меняется от 20 до 40% по массе.

Марки: В 3; ВОК 60; ВОК 63; ВОК 71; ВОК 95, а также оксидно-нитридная керамика ОНТ 20 (кортинит).

Обладает: - твердостью 93 - 95 HRC_э;

- теплостойкостью 1250 – 1400⁰С;

- δ_и = 650 – 860 МПа.

Нитридная керамика

К этой группе относится силинит – Р – материал нп основе нитрида кремния, композиция: 36,6 % Si₃N₄ +15,4 % Aℓ₂O₃ + 41,8 % TiN. Получают методом горячего прессования. Отличительные особенности:

• стабильность физических свойств и кристаллической структуры при высоких температурах;
• невысокая стоимость и доступность исходного продукта;
• отсутствие в составе вольфрама и его соединений;
• отсутствие адгезии по отношению к черным и цветным металлам.

Обладает: - твердостью 94 - 96 HRC_э;

- теплостойкостью 1200⁰С;

- δ_и = 500 – 700 МПа.