2.2. Твердые сплавы

Твердые сплавы получают путем предварительного спрессовыва­ния под давлением до 400 МПа и последующего спекания при темпе­ратурах 1500...1550 °С порошков вольфрама, титана, тантала, графи­та, кобальта. При этом графит с тугоплавкими металлами образует их карбиды — WC, TiC, TaC, сцементированные кобальтом. В качестве связки могут использоваться вместо кобальта железо, никель, молиб­ден.

Твердые сплавы обеспечивают скорости резания до 300 м/мин.

Твердость — 86...92 HRA.

Вольфрамосодержащие твердые сплавы [33] подразделяются на три

группы.

1. Вольфрамовая группа. Марки: ВК2, ВКЗ, ВКЗМ, ВК4, ВК4В, ВК6, ВК6М, ВК8, ВК8В, ВК10, ВК10ОМ, ВК15М - однокарбидные твердые сплавы. Цифра, стоящая после буквы «К», указывает на про­центное содержание кобальта; остальное — карбиды вольфрама. Буквы, стоящие в конце маркировки, говорят о размере в поперечном сечении зерен (мкм): М—1...1.5 мкм (мелкозернистый), ОМ— 0,5...1 мкм (особомелкозернистый), В — 3...5 мкм (крупнозерни­стый); если букв в конце нет, считают, что зерно в сплаве обычное, в пределах 2 мкм. Мелкозернистые сплавы имеют более плотную структуру, более износостойки, но они наименее прочные. Крупно­зернистые сплавы являются более прочными, лучше сопротивляются ударным нагрузкам и вибрациям, но менее износостойки.

31

С плавы этой группы предназначены для обработки материалов, дающих стружку скалывания (чугунов, цветных металлов), а также для резания труднообрабатываемых сталей и сплавов (сплавы ВК8, ВК8В, ВК10ОМ, ВК15М).

2. Титановольфрамовая группа. Марки: Т30К4, Т15К6, Т14К8, Т5К10, Т5К12 — двухкарбидные твердые сплавы. Цифра, стоящая после буквы «К», как и выше, указывает на процентное содержание кобальта; цифра после буквы «Т» показывает процентное содержание в сплаве карбидов титана; остальное — карбиды вольфрама. Эти сплавы предназначены для резания материалов, дающих сливную стружку. Здесь и выше сплавы расположены в такой последователь­ ности: от чистовой к черновой обработке.

3. Титанотанталоволъфрамовая группа. Марки: ТТ7К12, ТТ8К6, ТТ10К8Б, ТТ20К9 — трехкарбидные твердые сплавы. Цифра, стоя­ щая после буквы «К», указывает на процентное содержание кобальта, «ТТ» указывают на содержание карбидов титана и тантала (в частно­ сти, в сплаве ТТ7К12 — 4 % TiC и 3 % ТаС); остальное — карбиды вольфрама. Буква «Б» в конце маркировки третьего сплава указывает на особенности технологии его получения.

Сплавы этой группы достаточно хорошо работают по материалам, дающим как сливную стружку, так и стружку скалывания. Они обла­дают наибольшими экспуатационной прочностью и сопротивлениям ударам при достаточно высокой износостойкости. Рекомендуются при резании труднообрабатываемых маталлических материалов.

Твердые сплавы указанных трех групп включены в ГОСТ 3882—74 [10]. Согласно ГОСТ 2209-69, ГОСТ 29312-74 и ГОСТ 20771-75 из твердых сплавов изготавливают изделия различных форм. В частно­сти, пластины для напайки и для механического крепления к корпу­сам разных РИ. Кроме того, из них изготавливают так называемые монолитные твердосплавные РИ, имеющие поперечные сечения, не превышающие 12 мм (например, сверла, развертки и др.).

Твердые сплавы в системе ISO. Согласно стандарту 513—75 ISO твердые сплавы разделены на три группы: Р — для резания металлов, дающих сливную стружку; К — для обработки металлов, дающих стружку скалывания; М — сплавы промежуточной группы, предна­значенные также для резания металлов и труднообрабатываемых ма­териалов. Ниже приведены марки твердых сплавов в системе ISO, расположенные в порядке «от чистовой к черновой обработке». В скобках записаны отечественные аналоги согласно ГОСТ 3882—74:

Р01 (Т30К4), Р10 (Т15К6), Р20 (Т14К8), Р25 (ТТ20К9), РЗО (Т5К10), Р40 (Т5К12), Р50 (ТТ7К12);

32

К01 (ВКЗ, ВКЗМ), К10 (ВК6М), К20, К30 (ВК6, ВК6М), К40 (ВК8), К50 (ВК10);

М10 (ТТ8К6), М20 (ТТ10К8Б), МЗО (ВК10ОМ), М40 (ТТ7К12).

Безвольфрамовые твердые сплавы. В целях экономии дефицитного вольфрама разрабатываются безвольфрамовые твердые сплавы, яв­ляющиеся также продуктами порошковой металлургии. Ниже приве­дена краткая характеристика двух марок безвольфрамовых твердых сплавов, внесенных в ГОСТ 26530—85 [14].

Сплав ТН20 содержит 79 % TiC, 15 % Ni и 6 % Mo. Сплав КНТ16 содержит 74 % TiCN, 19,5 % Ni и 6,5 % Mo. Сплав ТН20 рекомендует­ся для получистового и чистового непрерывного точения материалов, дающих как сливную стружку, так и стружку скалывания, а также для чистового и получистового торцового фрезерования чугуна. Сплав КНТ16 эффективен в условиях получистового и получернового не­прерывного точения, а также при чистовом и получистовом фрезеро­вании чугунов, сталей и цветных металлов.

Новые марки твердых сплавов. ВК10-ХОМ и ВК15-ХОМ — особо-мелкозернистые сплавы с добавкой 2 % карбида хрома; рекомендуют­ся для изготовления монолитных РИ малых размеров. Обладают вы­сокими режущими свойствами и применяются при резании труднооб­рабатываемых материалов. Еще более высокими режущими свойства­ми обладают аналогичные твердые сплавы, но ультрамелкозернистые (группы ХТМ), предназначенные для получистового и чистового ре­зания наиболее труднообрабатываемых материалов на никелевой и титановой основах.

При создании сплавов для резания труднообрабатываемых мате­риалов идут по пути повышения жаропрочности связующей фазы. В частности, сплав ВРК15 с жаропрочной кобальто-рениевой связую­щей фазой весьма эффективен при черновой обработке жаропрочных сплавов, включая сплавы на основе вольфрама и молибдена.

Дисперсионный (безуглеродистый) твердый сплав имеет две мо­дификации: В14М7К23 и ВЗМ17К20, остальное — железо. Карбидов в сплаве нет, есть соединение типа (FeW)7 Соб, твердость 68...69 HRC, стойкость до 700 мин при твердости заготовки 58 HRC. Применяется при обработке титановых сплавов, когда обычные твердые сплавы показывают низкую работоспособность.