Анализ сплавов на основе железа: стали и цветных металлов

Помимо прочности и износостойкости к полезным свойствам данных материалов можно отнести тугоплавкость. При нагреве до 900 — 1150°C твердый сплав сохраняет все свои качества.

Существует специальная маркировка, которая указывает свойства и характеристики сплава. В основе принципа маркирования – буквы, указывающие на наличие того или иного металла и цифры, показывающие его количество в %. Необходимо точно понимать их значение, так как от данных показателей зависит пригодность материала для проведения необходимых работ.

Инструментальные твёрдые сплавы

Главная / Справочники / Инструментальные твёрдые сплавы

Твёрдые сплавы стандартных марок выполнены на основе карбидов вольфрама, титана и тантала. В качестве связки используется кобальт.

В зависимости от состава карбидной фазы и связки обозначение твёрдых сплавов включает буквы, характеризующие карбидообразующие элементы:

• В — вольфрам
• Т — титан
• ТТ — (второе «Т») тантал
• К — кобальт

Массовые доли элементов выражаются в процентном отношении, сумма их составляет 100%. Например, марка ВК8 (однокарбидный сплав) содержит 8% кобальта и 92% карбидов вольфрама; марка Т5К10 (двухкарбидный сплав) содержит 5% карбидов титана, 10% кобальта и 85% карбидов вольфрама; марка ТТ8К6 (трёхкарбидный сплав) содержит 6% кобальта, 8% карбидов титана и тантала, 86% карбидов вольфрама.

Свойства и области применения тврдых сплавов

Марка сплава	Предел прочности на изгиб, МПа не менее	Плотность г/см3	HRA*, не менее	Область применения
Вольфрамовая группа сплавов
ВК3	1176	15,0-15,3	89,5	Чистовая и окончательная обработка (точение, нарезание резьбы, размерная обработка отверстий и др.) серого чугуна, цветных металлов и сплавов и неметаллических материалов
ВК3-М	1176	15,0-15,3	91,0	Чистовая обработка (точение, растачивание, нарезание резьбы, развёртывание) твёрдых, легированных и отбеленных чугунов, цементированных закалённых сталей
ВК4	1519	14,9-15,2	89,5	Черновая обработка при неравномерном сечении среза (точение, фрезерование, растачивание, рассверливание, зенкерование) при обработке чугуна, цветных металлов и сплавов, титана и его сплавов.
ВК6	1519	14,6-15,0	88,5	Черновая и получистовая обработка (точение, нарезание резьбы резцами, фрезерование, рассверливание и растачивание, зенкерование отверстий) серого чугуна, цветных металлов и их сплвов.
ВК6-М	1421	14,8-15,1	90,0	Получистовая обработка жаропрочных сталей и сплавов, коррозионно-стойких сталей аустенитного класса, твёрдых чугунов, закаленных чугунов, твердой бронзы, сплавов легких металлов, обработка закаленных сталей, а также сырых углеродистых легированных сталей при тонких сечениях среза на весьма малых скоростях резания
ВК6-ОМ	1274	14,7-15,0	90,5	Чистовая и получистовая обработка твердых, легированных и отбеленных чугунов, закаленных сталей, высокопрочных и жаропрочных сталей, сталей и сплавов на основе титана, вольфрама и молибдена (точение, растачивание, нарезание резьбы, шабровка)
ВК8	1666	14,4-14,8	87,5	Черновая обработка при неравномерном сечении среза и прерывистом резании серого чугуна, цветных металлов и их сплавов, коррозионно-стойких, высокопрочных и жаропрочных сталей и сплавов, титановых сплавов (точение, строгание, фрезерование, сверление, зенкерование)
ВК10-ОМ	1470	14,3-14,6	88,5	Черновая и получистовая обработка твердых, легированных и отбеленных чугунов, коррозионно-стойких, высокопрочных и жаропрочных сталей и сплавов, особенно сплавов на основе титана, вольфрана и молибдена. Изготовление монолитного инструмента.
ВК10-М	1617	14,3-14,6	88,0	Обработка стали, чугуна, некоторых марок труднообрабатываемых материалов и неметаллов цельнотвердосплавным мелкоразмерным инструментом (сверление, зенкерование, развертывание, фрезерование и зубофрезерование)
ВК10-ХОМ, ВК15-ХОМ	1500, 1650	14,3-14,6, 13,8	89,0 87,5	Получистовая и чистовая обработка жаропрочных сталей и сплавов, преимущественно точением.
Титаново-вольфрамовая группа сплавов
Т30К4	980	9,5-9,8	92,0	Чистовая обработка незакалённых и закалённых углеродистых сталей (точение, нарезание резьбы, развёртывание)
Т15К6	1176	11,1-11,6	90,0	Получистовое точение (непрерывное резание),чистовое точение (прерывное резание), нарезание резьбы резцами и вращающимися головками, получистовое и чистовое фрезерование сплошных поверхностей, растачивание, чистовое зенкерование, развёртывание при обработке углеродистых и легированных сталей
Т14К8	1274	11,2-11,6	89,5	То же, что и для сплава Т15К6, а так же черновая обработка при неравномерном сечении и непрерывном резании
Т5К10	1421	12,4-13,1	88,5	Черновое точение и фрезерование при неравномерном сечении и прерывистом резании, фасонное точение, отрезка резцами, чистовое строгание и другие виды обработки углеродистых и легированных сталей, преимущественно в виде покровок, штамповок и отливок по корке и окалине
Т5К12	1666	13,1-13,5	87,0	Тяжёлое черновое точение при неравномерном сечении стальных покровок, штамповок и отливок по корке с раковинами при наличии песка, шлака и др.; все виды строгания, сверления углеродистых легированных сталей
Титано-тантало-вольфрамовая группа сплавов
ТТК12	1666	13,0-13,3	87,0	То же, что и для сплава Т5К12, за исключением сверления стали. Тяжёлое черновое фрезерование углеродистых и легированных сталей
ТТ8К6	1323	12,8-13,3	90,5	Чистовое и получистовое точение, растачивание, фрезерование и сверление серого, ковкого и отбеленного чугунов. Непрерывное точение с небольшими сечениями срезастального литья, высокопрочных коррозионно-стойких сталей, в том числе и закалённых. Обработка сплавов цветных металлов и некоторых марок титановых сплавов при резании с малыми и средними сечениями среза
ТТ20К9	1470	12,0-12,5	91,0	Фрезерование стали, особенно глубоких пазов, и другие виды обработки, обусловливающие повышенные требования к сопротивлению сплаватепловым и механическим циклическим нагрузкам
ТТ10К8-Б	1617	13,5-13,8	89,0	Черновая и получистовая обработка коррозионно-стойких сталей аустенитного класса, маломагнитных стале, жаропрочных сталей и сплавов, титановых сплавов

*HRA — твёрдость по Роквеллу (шкала А)

Свойства

Основные свойства твёрдых сплавов: твердость; жаростойкость; прочность; износостойкость;

Однако, стоит понимать, что данные характеристики зависят от соотношения элементов, из которых изготовлен сплав. Так, например, материалы, в названии которых используется сочетание букв «BK» напрямую зависимы от размера от карбида вольфрама. При уменьшении зерна карбида, сплав становится более твёрдым. При этом, велика вероятность уменьшения его прочности. При увеличении зерна происходит обратный процесс – прочность увеличивается, но сплав получается менее твёрдый. Поэтому при закупке данного материала важно понимать значение маркировок, так они напрямую говорят о его свойствах.

Титаносодержащие сплавы более твердые и жаростойкие. Температура их плавления выходит за пределы 1200°C. Кроме того, они меньше подвержены окислению. Из недостатков можно отметить худшую теплопроводность, по сравнению с материалами группы «BK», а также слабую прочность при изгибаниях.Однако эта проблема решается добавлением в состав карбида тантала – сплавы, маркированные как «TTK» гораздо более прочны при работе.

Активному использованию в различных производствах способствует также и тот факт, что твердые металлы, как ни странно, весьма пластичны. Поэтому работать с ними можно как при высоких, так и при низких температурах. Однако, резать, гнуть и проводить прочую механическую работу следует с большой осторожностью в связи с большой ломкостью и слабой прочностью при изгибах. При обработке материала необходимо знать его плотность, так как от этого зависит его прочность. Так, например плотность вольфрамовых сплавов варьируется от 14 до 15 г/см³; титаносодержащих – от 9 до 13,5 г/см³; материала с примесью тантала – от 12 до 13,6г/см³.

От всех перечисленных свойств зависит, где и каким образом могут применяться твердые сплавы.

Примеры маркировки твердых сплавов

По принципу маркировки твердые сплавы делят согласно химическому составу:

1. ВК — в составе карбид вольфрама и кобальт. Цифра означает содержание кобальта в процентах. Например это сплав ВК8, ВК10, ВК6
2. ТК. Титаносодержащие сплавы, содержащие карбид титана, карбид вольфрама, кобальт. Обозначение буквами ТК. Цифра после буквы Т означает содержание карбида титана в процентах, а после буквы К — процент содержания кобальта. Это сплавы Т5К10, Т14К8, Т15К6, ТЗ0К4
3. ТТК. Титано-тантало-вольфрамовые. Сплав включает в себя сразу три металла: титан, вольфрам и тантал и кобальт. Маркируется буквами ТТК. Цифра после ТТ, например «7» указывает на содержание карбидов титана и тантала, цифра после «К» , например «12» — процент кобальта. Марки ТТ7К12, ТТ20К9;
4. ТН. Безвольфрамовые. ТНМ20, ТНМ25, ТНМ30.

Основные сведения

Твердые сплавы распространены в различных областях промышленности. Из них изготавливают детали для станков, машин, кораблей, самолетов, крепежные элементы, строительные пластины и другие изделия. Часто их используют при производстве инструмента. Людям, занимающимся металлургией и кузнечным делом, желательно знать основную информацию о том, что такое твердый сплав.

История открытия

История открытия твердых сплавов начинается с начала 20 века. До этого периода инструменты для обработки металла изготавливали из инструментальной стали, которая была насыщена углеродом. Однако процесс обработки был малопроизводительным и неэкономичным.

К началу 20 века, совместными усилиями металлургов была разработана высоколегированная инструментальная сталь. Она начала использоваться при обработке труднообрабатываемых видов металлов на высоких скоростях. Спустя непродолжительный промежуток времени она получила название «быстрорежущая сталь». Инструменты из неё впервые были продемонстрированы общественности в 1910 году.

Развитие инструментальной технологии на этом не остановилось. На территории СССР, США и Германии начиная с 1925 года смеси твердых металлов начали выпускаться как товарная продукция. Изготавливались такие товары из карбида вольфрама и металлического кобальта. На территории стран СНГ этот сплав получил название — «победит». Однако новым материалом можно было эффективно обрабатывать чугунные заготовки, но не сталь. В связи с этим продолжилась разработка новых соединений и с 1935 годов появилась вольфрамотитановая смесь. Она подходила для обработки стали, но крошилась при работе с чугуном.

В последующие годы начали использовать синтетические алмазы в качестве покрытия рабочих частей инструментов. Ещё одной разработкой стал эльбор — соединение азота и бора.

Применение и продукция из твердых сплавов

Материал широко распространен в современной промышленности. Развивается и технология производства самих сплавов, улучшается их качество, меняется состав, появляются новые маркировки. Но помимо изменения самого материала, меняются и принципы работы с ним. Появляются новые типы соединений, наносимые на изделия, благодаря чему, они приобретают новые функции и роли в промышленности.

На сегодняшний день твёрдые сплавы применяются:

1. В производстве режущего инструмента. Изготовленные из высокопрочных материалов инструменты позволяют повысить качество производства, ускорить его и снизить затраты на брак и закупку материалов. Высокая жаростойкость и прочность позволяют работать на предельных скоростях. Поэтому сплавы гораздо более ценны в производстве инструмента, нежели простая сталь. В их производстве зачастую используют алмазные заготовки, значительно повышающую качество материала и его свойства. К примерам таких инструментов можно отнести резцы, свёрла и т.д.;
2. В изготовлении высокопрочных деталей для механических изделий, производственных машин, автомобилей и техники, ножей и лезвий для грейдеров – в механизмах, испытывающих высокие перегрузки и усилия;
3. В производстве оборудования, предназначенного для больших нагрузок. Например, рудодобывающее оборудование, буровые установки. Сплавы применяются в опорах промышленных весов и в прочих механизмах, рассчитанных на большие усилия и давления;
4. При изготовлении мелких, но ключевых деталей различных механизмов. Например, из данного материала производятся подшипники, клеммы, различные защитные напыления и прочее.
5. В производстве различных форм и матриц, при отливке стальных изделий как простых, так и имеющих сложную форму.
6. Для механической постобработки сложных материалов (сталь, чугун, цветные металлы, жаростойкие материалы и т.д.).
7. При штамповании различных изделий.

Перед закупкой инструмента, деталей или просто исходного материала, в составе которого есть сплавы, необходимо тщательно изучить к какому классу они относятся и какими свойствами обладают. В этом поможет понимание значений маркировок, которые указывают на состав изделия и, как следствие, на его способность выдерживать те или иные нагрузки. Каждый класс материала предназначен для применения в конкретной сфере производства и может быть абсолютно не пригоден для иной, что также следует учитывать.

Рейтинг: 0/5 — 0 голосов

Области применения

Использование материала давно вышло широко за изготовление инструмента, хотя это и остается основным направлением работы с твердосплавными заготовками. Объясним почему – при резании или ином процессе металлообработки выделяется много тепла, которое пагубно воздействует на режущую кромку. В данном случае это влияние фактически незаметно из-за жаропрочности.

Также нужно учитывать повышенную прочность – инструментальный набор долгое время сохранит свою целостность, останется без сколов и пр. Поэтому ниже перечислим более конкретно те области, в которых происходит производство.

Металлорежущий инструмент

Здесь все просто – изготавливают сверла, фрезы, резцы, развертки, метчики различных диаметров, с разным количеством заходов, углом режущей кромки и пр.

Использование относительно конкретной заготовки обычно определяется маркировкой – одни предназначены для металлообработки одного материала, другие – второго.

Отдельные детали измерителей

Это различные циркули, штангенциркули, с помощью которых можно произвести очень точные измерения. Чем прочнее сталь, из которой они изготавливаются, тем более точных можно добиться результатов, потому что в ходе использования будет минимальный естественный износ.

Клейма, штампы

Во время горячей или холодной штамповки применяются пуансоны и матрицы, которые под воздействием давления должны изогнуть заготовку. Конечно, важно, чтобы они были более прочными, чем заготовка. В этом смысле твердые сплавы – отличный вариант.

Комплектующие для вырубки в металле

Художественная резка, а также объемная штамповка часто использует специальные острые режущие кромки, которые при нажатии врезаются в листовую сталь и вырезают часть.

Элементы станков для волочения и проката

Это могут быть валы, профили и направляющие. А также прижимные балки.

Оснащение для горнодобывающей техники

Горные породы зачастую такие же твердые, как и металлы.

Сравним алмаз – прочнее его сложно найти материал естественного происхождения. Поэтому при бурении, сверлении и других процедурах применяют данные инструменты.

Части подшипников

Применение вещества увеличивает износостойкость узлов.

Напыление на стальные корпуса

Даже тонкий слой способствует улучшению механических характеристик.

Оборудование для рудообогатительных заводов

Это первичная переработка полезных ископаемых. Во время процесса также требуются ножи с повышенными прочностными свойствами.

В статье мы рассказали про свойства твердых сплавов и особенности их изготовления, применения. Посмотрим видео для того, чтобы более подробно разобраться в теме:

Чтобы уточнить интересующую вас информацию и приобрести ленточнопильные станки российского производства по металлу, свяжитесь с менеджерами по телефонам 8 (908) 135-59-82;;. Они ответят на все ваши вопросы.

Классификация

Она зависит от содержания карбидов кобальта, тантала, вольфрама и титана. В этой связи рассматриваемые материалы разделяются на три группы. При обозначении марок соединений используют буквы:

1. Карбид вольфрама — «В».
2. Кобальт — «К».
3. Карбид титана — первая «Т».
4. Карбид тантала — вторая «Т».

Цифры, указанные после букв, обозначают приблизительное процентное содержание компонентов. Остальное в соединении (до 100 %) — карбид вольфрама. Указанные в конце буквы обозначают зернистость структуры: «В» — крупная, «М» — мелкая, «ОМ» — особо мелкая. Промышленность выпускает твердые сплавы марок ВК (вольфрамовые), ТТК (титанотанталовольфрамовые) и ТК (титановольфрамовые).

Характеристики, разновидности и сфера применения износостойкой стали

Твердые сплавы классифицируют по двум основным критериям.

Способ получения

По способу получения твердые сплавы делят на два вида.

1. Литые. Их изготавливают по технологии литья. К сплавам этой группы относятся стеллиты, сормайты, а также твердые сплавы с большим содержанием никеля. Обычно при производстве применяют прессование и термическую постобработку (закалка, старение, отжиг и пр.). В результате получаются высококачественные материалы. Литые твердые сплавы предназначены для наплавки на инструменты для металлообработки.
2. Спеченные. Такие твердые сплавы еще называют металлокерамическими из-за того, что технологии изготовления очень похожи. Материалы производят по технологии порошковой металлургии. Ее дополняют лазерная/ультразвуковая обработка или травление в кислотах. На выходе материалы получаются максимально качественными.

Спеченные твердые сплавы закрепляют на инструментах механическим методом или по технологии пайки.

Химический состав

По химическому составу твердые сплавы делят на 4 группы.

1. Однокарбидные (вольфрамо-кобальтовые). Маркировка — ВК.
2. Двухкарбидные (титано-вольфрамо-кобальтовые). Маркировка — ТК.
3. Трехкарбидные (титано-тантало-вольфрамо-кобальтовые). Маркировка — ТТК.
4. Безвольфрамовые. Маркировка — ТН.

Классификация

Существует специальная международная классификация, именуемая «ИСО». Она разделяет отечественные и зарубежные твердые сплавы по области применения. Маркируется буквами из латинского алфавита:

1. К — используется для чугуна.
2. N — обработка цветных металлов и сплавов аналогичным им.
3. H — применяется при работе с закаленной сталью.
4. M — для нержавеющей стали.
5. P — для отливок со сливной стружкой.
6. S — для работы с жаропрочными сплавами.

Помимо этой классификации, есть разделение по химическим элементам, содержащимся в составе, и количеству основных металлов.

Вольфрамосодержащие

Эти соединения используются при изготовлении режущего инструмента. Они могут маркироваться как ВК или ВКМ. Цифры будут обозначать процентное содержание тех или иных элементов.

Титановольфрамосодержащие

Из этих соединений изготавливают оснастку для обработки стали на высоких скоростях. Марка этих сплавов — ТК. Цифры указывают на содержание кобальта и титана.

Титановольфрамосодержащий сплав

Преимущества и недостатки твердых сплавов

К преимуществам твердых сплавов относят:

1. очень высокие твердость и износостойкость;
2. исключительную прочность;
3. тугоплавкость;
4. высокие жаростойкость и жаропрочность.

Есть лишь 2 недостатка.

1. Карбиды металлов, которые идут на производство твердых сплавов, стоят дорого.
2. Материалы отличаются чувствительностью к ударным нагрузкам и имеют небольшую (по сравнению с быстрорежущими сталями) вязкость.

Основные марки твердых сплавов, их состав и физико-механические свойства

Расскажем в деталях о твердых сплавах вышеперечисленных групп.

Однокарбидная группа

Таблица с марками вольфрамо-кобальтовых твердых сплавов; их состав и основные физико-механические свойства.

Марка твердого сплава	Состав (%)			Физико-механические свойства
	Карбид тантала	Кобальт	Карбид вольфрама	Предел прочности при изгибе (МПа)	Твердость по Роквеллу (HRA)	Плотность (10-3, кг/м3)
ВК3	–	3	97	1176	89,5	15–15,3
ВК3-М	–	3	97	1176	91	15–15,3
ВК4	–	4	96	1519	89,5	14,9–15,2
ВК6	–	6	94	1519	88,5	14,6–15
ВК6-М	–	6	94	1421	90	14,8–15,1
ВК6-ОМ	2	6	92	1274	90,5	14,7–15
ВК8	–	8	92	1666	87,5	14,4–14,8
ВК10	–	10	90	1764	87	14,2–14,6
ВК10-М	–	10	90	1617	88	14,3–14,6
ВК10-ОМ	2	10	88	1470	88,5	14,3–14,6

«М» в маркировках говорит о том, что сплав является мелкозернистым. Материалы с маркировкой «ОМ» обладают особой мелкозернистостью.

Это самая распространенная группа твердых сплавов. Из них изготавливают различные детали, изделия, конструкции и инструменты с высокими показателями жаростойкости. Отличный пример — борфрезы ВК8.

Двухкарбидная группа

Таблица с марками титано-вольфрамо-кобальтовых твердых сплавов; их состав и основные физико-механические свойства.

Марка твердого сплава	Состав (%)			Физико-механические свойства
	Карбид титана	Кобальт	Карбид вольфрама	Предел прочности при изгибе (МПа)	Твердость по Роквеллу (HRA)	Плотность (10-3, кг/м3)
Т30К4	30	66	4	980	92	9,5–9,8
Т15К6	15	79	6	1176	90	11,1–11,6
Т14К8	14	78	8	1274	89,5	11,2–11,6
Т5К10	6	85	9	1421	88,5	12,4–13,1
Т5К12	5	83	12	1666	87	13,1–13,5

Титано-вольфрамо-кобальтовые твердые сплавы предназначены для изготовления инструментов, используемых для резания сталей, дающих сливную стружку. Наличие титана в составе снижает адгезию при обработке деталей и заготовок. Повышаются износостойкость и твердость, но понижается прочность.

Трехкарбидная группа

Таблица с марками титано-вольфрамо-танатало-кобальтовых твердых сплавов; их состав и основные физико-механические свойства.

Марка твердого сплава	Состав (%)				Физико-механические свойства
	Карбид титана	Кобальт	Карбид вольфрама	Карбид тантала	Предел прочности при изгибе (МПа)	Твердость по Роквеллу (HRA)	Плотность (10-3, кг/м3)
ТТ7К12	4	12	81	3	1666	87	13–13,3
ТТ8К6	8	6	84	2	1323	90,5	12,8–13,3
ТТ10К8–Б	3	8	82	7	1617	89	13,5–13,8
ТЕ20К9	9,4	9,5	67	14,1	1470	91	12–13
Т8К7	7,5	7	85	0,5	1519	90,5	12,8–13,1

Добавление в состав карбида тантала приводит к еще большему увеличению износостойкости. Стоимость твердых сплавов этих марок находится на высоком уровне.

Безвольфрамовые твердые сплавы группа

Таблица с марками безвольфрамовых твердых сплавов; их состав и основные физико-механические свойства.

Марка твердого сплава	Состав (%)				Физико-механические свойства
	Карбид титана	Карбонитрит Титана	Молибден	Никель	Предел прочности при изгибе (МПа)	Твердость по Роквеллу (HRA)	Плотность (10-3, кг/м3)
ТН20	79	–	6	15	1050	90	5,5–6
КНТ16	–	74	6,5	19,5	1200	89	5,5–6

Безвольфрамовые твердые сплавы отличаются меньшими прочностью и теплостойкостью по сравнению с материалами всех предыдущих групп.

Основные сферы применения твердых сплавов различных марок

Твердые сплавы различных марок находят применение в следующих сферах.

Изготовление инструментов для металлообработки. Твердые сплавы используют при производстве фрез, сверл, коронок, резцов, дисков, зенкеров и зенковок, протяжек, разверток, метчиков, плашек и пр. (Вот здесь можно добавить много ссылок на соответствующие разделы каталога)

Фотография №2: твердосплавные фрезы по металлу.

Области применения

Использование материала давно вышло широко за изготовление инструмента, хотя это и остается основным направлением работы с твердосплавными заготовками. Объясним почему – при резании или ином процессе металлообработки выделяется много тепла, которое пагубно воздействует на режущую кромку. В данном случае это влияние фактически незаметно из-за жаропрочности.

Также нужно учитывать повышенную прочность – инструментальный набор долгое время сохранит свою целостность, останется без сколов и пр. Поэтому ниже перечислим более конкретно те области, в которых происходит производство.

Металлорежущий инструмент

Здесь все просто – изготавливают сверла, фрезы, резцы, развертки, метчики различных диаметров, с разным количеством заходов, углом режущей кромки и пр.

Использование относительно конкретной заготовки обычно определяется маркировкой – одни предназначены для металлообработки одного материала, другие – второго.

Отдельные детали измерителей

Это различные циркули, штангенциркули, с помощью которых можно произвести очень точные измерения. Чем прочнее сталь, из которой они изготавливаются, тем более точных можно добиться результатов, потому что в ходе использования будет минимальный естественный износ.

Клейма, штампы

Во время горячей или холодной штамповки применяются пуансоны и матрицы, которые под воздействием давления должны изогнуть заготовку. Конечно, важно, чтобы они были более прочными, чем заготовка. В этом смысле твердые сплавы – отличный вариант.

Комплектующие для вырубки в металле

Художественная резка, а также объемная штамповка часто использует специальные острые режущие кромки, которые при нажатии врезаются в листовую сталь и вырезают часть.

Элементы станков для волочения и проката

Это могут быть валы, профили и направляющие. А также прижимные балки.

Оснащение для горнодобывающей техники

Горные породы зачастую такие же твердые, как и металлы.

Сравним алмаз – прочнее его сложно найти материал естественного происхождения. Поэтому при бурении, сверлении и других процедурах применяют данные инструменты.

Части подшипников

Применение вещества увеличивает износостойкость узлов.

Напыление на стальные корпуса

Даже тонкий слой способствует улучшению механических характеристик.

Оборудование для рудообогатительных заводов

Это первичная переработка полезных ископаемых. Во время процесса также требуются ножи с повышенными прочностными свойствами.

В статье мы рассказали про свойства твердых сплавов и особенности их изготовления, применения. Посмотрим видео для того, чтобы более подробно разобраться в теме:

Чтобы уточнить интересующую вас информацию и приобрести ленточнопильные станки российского производства по металлу, свяжитесь с менеджерами по телефонам 8 (908) 135-59-82;;. Они ответят на все ваши вопросы.

Выбор марки твердого сплава

Международная организация по стандартизации делит твердые сплавы в зависимости от назначения при металлообработке на категории. Основных — три.

1. P. Инструменты из твердых сплавов с такой международной маркировкой подходят для обработки заготовок и изделий из следующих материалов.
2. Рессорно-пружинные, нелегированные, легированные и подшипниковые конструкционные стали.
3. Коррозионно-теплостойкие стали ферритного и мартенситного классов.
4. Низколегированные и углеродистые стали для отливок.
5. Быстрорежущие, углеродистые и штамповые инструментальные стали.

цинковых и алюминиевых антифрикционных сплавов

Сферы применения инструментов из сплавов остальных групп таковы:

1. S — обработка жаропрочных сплавов и материалов на титановой основе;
2. H — обработка заготовок и изделий из закаленной стали;
3. N — обработка цветных металлов.

При выборе инструмента по марке твердого сплава специалисты обращают внимание на 5 моментов.

1. Эксплуатационные и физико-механические свойства твердого сплава.
2. Особенности материала, из которого изготовлена заготовка.
3. Состояние станка, его динамические и кинематические характеристики.
4. Вид операции и важные технические условия.
5. Требования к точности обработки и чистоте металлических поверхностей.

Характерные особенности и маркировка

Соединения, полученные относительно новым технологическим способом, не меняют своих характеристик даже при очень высоких температурах – выше 1000 градусов. Также они не деформируются при значительных механических нагрузках. Это обеспечивается тем, что они создаются из тугоплавких металлов с добавлением менее прочного кобальта, который придает составу прочность на изгиб, чтобы изделие не обладало хрупкостью титана и не ломалось.

Первая особенность, на которую мы обращаем внимание, – изготовление прессованием. Смешиваются порошковые карбиды вольфрама, титана и тантала с мелкими частицами кобальта. Добавляются легирующие элементы, к примеру, хром. Затем под воздействием большого давления и сверхвысоких температур производится термическое спекание.

Маркировка твердых сплавов производится на основании государственных стандартов. Она включает цифровой и буквенный набор.

Примеры марок стали

Представим наиболее популярные соединения. Они используются на производствах разного типа. Пропорции компонентов отвечают за характеристики.

Содержание вольфрама – доминирующее, поэтому его литера стоит впереди. Кобальта только 2% – об этом нам говорит цифра. Если не считать легирующие добавки и примеси, которых от силы наберется сотая часть процента, то остальные 98% принадлежат W.

Это аналог – вольфрамокобальтовый набор с большим содержанием последнего – не 2, а 6% кобальта. Но здесь есть конкретизация по применению – из такого материала следует изготавливать инструменты для обработки тугоплавких сталей.

Т5К10

Когда есть три элемента составляющих, вместо двух, то самый распространенный, которого основная масса, может не писаться. Он априори основа сплава – это вольфрам. А то, что стоит с цифрами рядом, это второстепенные компоненты – 5% титана и 10% кобальта.

Т14К8

Аналогичное содержание, но другие процентные коэффициенты. Увеличение титанового включения придает прочности, но и хрупкости.

ТТ7К12

Аналог, но с добавлением тантала. Состав: W – 71%; Ti – 17%; Co – 12%; Та – меньше 1%, как примесь.

Кроме классических веществ, добавляют также молибден, никель. Полученные материалы приобретают свойства указанных элементов. Это дорогостоящие металлы, применяемые для особых деталей самолетостроения и машиностроения.

Расшифровка букв в марках твердых спеченных сплавов

Кроме указания на то, какой ингредиент входит в соединение и в каком процентном соотношении, есть еще буквенное указание на применение. Такую классификацию провела международная организация, наименование – ИСО. Это позволило унифицировать маркировку отечественных и зарубежных аналогов. Литера ставится обычно в конце аббревиатуры.

Заточенным предметом из состава данной марки можно обрабатывать закаленную сталь. Она тверже и прочнее обычных металлов.

Подходит для чугуна. Большое количество углерода в сочетании с железом делает его менее пластичным, поэтому резка другим инструментом может привести к сколам и трещинам.

Обычно обрабатывается нержавейка. В ней предельное содержание легирующих добавок, в том числе – хрома.

Применяется при металлообработке цветных соединений.

Для пластичных материалов с повышенной вязкостью. Когда их режешь, стружка получается сливная. Они «сливается» вниз от резца, что негативно сказывается на результате.

Идеально подходит для таких веществ, которые имеют повышенную жаропрочность. Здесь актуально то, что твердосплавные инструменты еще менее подвержены влиянию высоких температур.

Литые и порошкообразные твердые сплавы.

Твердые сплавы классифицируют по двум основным критериям.

Способ получения

По способу получения твердые сплавы делят на два вида.

1. Литые. Их изготавливают по технологии литья. К сплавам этой группы относятся стеллиты, сормайты, а также твердые сплавы с большим содержанием никеля. Обычно при производстве применяют прессование и термическую постобработку (закалка, старение, отжиг и пр.). В результате получаются высококачественные материалы. Литые твердые сплавы предназначены для наплавки на инструменты для металлообработки.
2. Спеченные. Такие твердые сплавы еще называют металлокерамическими из-за того, что технологии изготовления очень похожи. Материалы производят по технологии порошковой металлургии. Ее дополняют лазерная/ультразвуковая обработка или травление в кислотах. На выходе материалы получаются максимально качественными.

Спеченные твердые сплавы закрепляют на инструментах механическим методом или по технологии пайки.

Химический состав

По химическому составу твердые сплавы делят на 4 группы.

1. Однокарбидные (вольфрамо-кобальтовые). Маркировка — ВК.
2. Двухкарбидные (титано-вольфрамо-кобальтовые). Маркировка — ТК.
3. Трехкарбидные (титано-тантало-вольфрамо-кобальтовые). Маркировка — ТТК.
4. Безвольфрамовые. Маркировка — ТН.

Основная классификация

Твердосплавные материалы подразделяются по технологии производства и химическому составу. В зависимости от способа производства они делятся на литые и спеченные. Литые сплавы производятся методом литья с прессованием и завершающей термообработкой. В эту категорию входят никелевые сплавы, сормайты и стеллиты. Спеченные твердые сплавы производятся методом порошковой металлургии с последующим травлением или лазерной обработкой. Эти материалы часто называют металлокерамическими.

По химсоставу твердосплавные стали подразделятся на четыре категории:

• Вольфрамо-кобальтовые или однокарбидные. Обозначаются ВК.
• Титано-вольфрамо-кобальтовые или двухкарбидные. Обозначаются ТК.
• На основе титана, тантала, вольфрама и кобальта или трехкарбидные. Обозначаются как ТТК.
• Безвольфрамные твердые сплавы. Обозначаются ТН.

Преимущества и недостатки твердых сплавов

К преимуществам твердых сплавов относят:

1. очень высокие твердость и износостойкость;
2. исключительную прочность;
3. тугоплавкость;
4. высокие жаростойкость и жаропрочность.

Есть лишь 2 недостатка.

1. Карбиды металлов, которые идут на производство твердых сплавов, стоят дорого.
2. Материалы отличаются чувствительностью к ударным нагрузкам и имеют небольшую (по сравнению с быстрорежущими сталями) вязкость.

Литые и порошкообразные твердые сплавы.

Эти сплавы применяются для наплавки быстроизнашивающихся деталей.

Литые твердые сплавы – стеллиты и стеллитоподобные – отличаются высокой коррозионной стойкостью, в частности в серной кислоте; сохраняют стойкость при высоких температурах (стеллиты – до 8000 , стеллитоподобные до – 6000).

Стеллиты и сормайт широко применяются в машиностроении для наплавки деталей и инструментов, работающих без ударов, и там, где деталь после механической обработки должна быть ровной и чистой ( главным образом при трении скольжения), например: для гибочных и вытяжных матриц, центров станков, измерительных скоб, колец для протяжки. Ввиду высокой жаропрочности этих сплавов их применяют также для наплавки деталей, работающихся при высоких температурах, например: для деталей металлургического оборудования, ножей для горячей резки, клапанов двигателей внутреннего сгорания.

Наплавку литых твердых сплавов можно производить на стальные (железные) и чугунные детали независимо от их сечения и конфигурации. Покрытие рабочей поверхности детали слоем сплава производится с помощью газовой горелки ацетилено – кислородным пламенем.

Порошкообразные твёрдые сплавы –вокар и сталинит – применяются главным образом для наварки деталей производящих грубую работу, где допускается максимальное количество пор и раковин и обработка наваренной поверхности не является обязательной (щеки дробилок, зубья экскаваторов, землечерпалок и др.).

Вокар содержит 86% вольфрама, 9,5 – 10,5% углерода, до 0,5% кремния и до 2,5% железа; сталинит – 16 – 20% хрома, 8 – 10% углерода, 13 – 17% марганца до 3% кремния, остальное – железо.

Наварка порошкообразных твердых сплавов производится электрицеской дугой постоянного тока по способу Бенардоса (с применением угольного электрода). Поверхность, подлежащая наварке, устанавливается горизонтально, на нее наносят тонкий(0,2 – 0,3мм)слой флюса (прокаленной буры) и слой порошкообразного твердого сплава (шихты) толщиной 3 – 5мм.Электрод соединяется с отрицательным полюсом, деталь – с положительным. Электрическая дуга, образующаяся между электродом и деталью, расплавляет шихту и близлежащие слои основного металла, при этом образуется небольшая ванночка расплавленного твердого сплава и основного металла. Электроду сообщают поступательное зигзагообразное движение, причем дуга непрерывно переносится по поверхности твердого сплава.

Металлокерамические твердые сплавы.

Эти сплавы применяются в виде пластинок к режущему инструменту. Инструменты с пластинками твердых сплавов в настоящее время широко применяется в заводской практике для скоростного резания металлов.

Характерной особенностью металлокерамических твердых сплавов является их высокая твердость и способность сохранять режущиеся свойства при температуре до 1000 – 11000.

Основной режущей составляющей металлокерамических твердых сплавов является карбиды вольфрама; некоторые марки сплавов содержат, кроме того, карбиды титана. В качестве связующего металла применяется кобальт.

Для изготовления пластинок металлокерамических твердых сплавов порошкообразные составляющие тщательно перемешиваются и смесь прессуется под давлением от 1000 до 4200кгсм2. Полученные в прессформах полуфабрикаты помещаются в электропечи, где при температуре 1400 – 15000 происходит их спекание. При спекании связующий металл (кобальт) расплавляется и, обволакивая зерна карбидов, связывает их. При производстве твердых сплавов операции прессования и спекания часто заменяют одной операцией – горячим прессованием.

Пластинки твердых сплавов служат для оснащения резцов, сверл, фрез, зеркеров и других инструментов. Оснащения производится путём напайки пластин на державки или путем механического крепления пластинок к державкам.

Легкие металлы и их сплавы.

3.Алюминиевые литейные сплавы.

В качестве литейных сплавов чаще всего применяются алюминиевые сплавы с кремнием, с медью и с марганцем.

Сплавы алюминия с кремнием.

Называемые также силуминами, в технике находят применение силумины, близкие к эвтектическому составу (от 6 до 13% ). Эти сплавы обладают хорошими литейными свойствами (высокой жидкотекучестью и малой усадкой), большой плотностью и повышенными механическими свойствами по сравнению с алюминием. Повышенные механические свойства достигаются путем модифицирования, состоящего в обработке расплавленного силумина модификатором ( металлическим натрием или смесью фторных солей натрия и калия). Небольшое количество модификатора (около 0,01% по весу) резко меняет структуру силумина: кристаллы становятся мелкими, а излом приобретает бархатистый вид. Силумины, не подвергаются модифицированию, имеют грубозернистую структуру и худшие механические свойства.

При введении в состав силуминов небольшого количества магния и марганца их механические свойства ещё более улучшаются, некоторые марки силуминов с указанием области их применения приведены в таблице 3.

Основные марки твердых сплавов, их состав и физико-механические свойства

Расскажем в деталях о твердых сплавах вышеперечисленных групп.

Однокарбидная группа

Таблица с марками вольфрамо-кобальтовых твердых сплавов; их состав и основные физико-механические свойства.

Марка твердого сплава	Состав (%)			Физико-механические свойства
	Карбид тантала	Кобальт	Карбид вольфрама	Предел прочности при изгибе (МПа)	Твердость по Роквеллу (HRA)	Плотность (10-3, кг/м3)
ВК3	–	3	97	1176	89,5	15–15,3
ВК3-М	–	3	97	1176	91	15–15,3
ВК4	–	4	96	1519	89,5	14,9–15,2
ВК6	–	6	94	1519	88,5	14,6–15
ВК6-М	–	6	94	1421	90	14,8–15,1
ВК6-ОМ	2	6	92	1274	90,5	14,7–15
ВК8	–	8	92	1666	87,5	14,4–14,8
ВК10	–	10	90	1764	87	14,2–14,6
ВК10-М	–	10	90	1617	88	14,3–14,6
ВК10-ОМ	2	10	88	1470	88,5	14,3–14,6

«М» в маркировках говорит о том, что сплав является мелкозернистым. Материалы с маркировкой «ОМ» обладают особой мелкозернистостью.

Это самая распространенная группа твердых сплавов. Из них изготавливают различные детали, изделия, конструкции и инструменты с высокими показателями жаростойкости. Отличный пример — борфрезы ВК8.

Двухкарбидная группа

Таблица с марками титано-вольфрамо-кобальтовых твердых сплавов; их состав и основные физико-механические свойства.

Марка твердого сплава	Состав (%)			Физико-механические свойства
	Карбид титана	Кобальт	Карбид вольфрама	Предел прочности при изгибе (МПа)	Твердость по Роквеллу (HRA)	Плотность (10-3, кг/м3)
Т30К4	30	66	4	980	92	9,5–9,8
Т15К6	15	79	6	1176	90	11,1–11,6
Т14К8	14	78	8	1274	89,5	11,2–11,6
Т5К10	6	85	9	1421	88,5	12,4–13,1
Т5К12	5	83	12	1666	87	13,1–13,5

Титано-вольфрамо-кобальтовые твердые сплавы предназначены для изготовления инструментов, используемых для резания сталей, дающих сливную стружку. Наличие титана в составе снижает адгезию при обработке деталей и заготовок. Повышаются износостойкость и твердость, но понижается прочность.

Трехкарбидная группа

Таблица с марками титано-вольфрамо-танатало-кобальтовых твердых сплавов; их состав и основные физико-механические свойства.

Марка твердого сплава	Состав (%)				Физико-механические свойства
	Карбид титана	Кобальт	Карбид вольфрама	Карбид тантала	Предел прочности при изгибе (МПа)	Твердость по Роквеллу (HRA)	Плотность (10-3, кг/м3)
ТТ7К12	4	12	81	3	1666	87	13–13,3
ТТ8К6	8	6	84	2	1323	90,5	12,8–13,3
ТТ10К8–Б	3	8	82	7	1617	89	13,5–13,8
ТЕ20К9	9,4	9,5	67	14,1	1470	91	12–13
Т8К7	7,5	7	85	0,5	1519	90,5	12,8–13,1

Добавление в состав карбида тантала приводит к еще большему увеличению износостойкости. Стоимость твердых сплавов этих марок находится на высоком уровне.

Безвольфрамовые твердые сплавы группа

Таблица с марками безвольфрамовых твердых сплавов; их состав и основные физико-механические свойства.

Марка твердого сплава	Состав (%)				Физико-механические свойства
	Карбид титана	Карбонитрит Титана	Молибден	Никель	Предел прочности при изгибе (МПа)	Твердость по Роквеллу (HRA)	Плотность (10-3, кг/м3)
ТН20	79	–	6	15	1050	90	5,5–6
КНТ16	–	74	6,5	19,5	1200	89	5,5–6

Безвольфрамовые твердые сплавы отличаются меньшими прочностью и теплостойкостью по сравнению с материалами всех предыдущих групп.

Основные сферы применения твердых сплавов различных марок

Твердые сплавы различных марок находят применение в следующих сферах.

Изготовление инструментов для металлообработки. Твердые сплавы используют при производстве фрез, сверл, коронок, резцов, дисков, зенкеров и зенковок, протяжек, разверток, метчиков, плашек и пр. (Вот здесь можно добавить много ссылок на соответствующие разделы каталога)

Фотография №2: твердосплавные фрезы по металлу.

Выбор марки твердого сплава

Международная организация по стандартизации делит твердые сплавы в зависимости от назначения при металлообработке на категории. Основных — три.

1. P. Инструменты из твердых сплавов с такой международной маркировкой подходят для обработки заготовок и изделий из следующих материалов.
2. Рессорно-пружинные, нелегированные, легированные и подшипниковые конструкционные стали.
3. Коррозионно-теплостойкие стали ферритного и мартенситного классов.
4. Низколегированные и углеродистые стали для отливок.
5. Быстрорежущие, углеродистые и штамповые инструментальные стали.

цинковых и алюминиевых антифрикционных сплавов

Сферы применения инструментов из сплавов остальных групп таковы:

1. S — обработка жаропрочных сплавов и материалов на титановой основе;
2. H — обработка заготовок и изделий из закаленной стали;
3. N — обработка цветных металлов.

При выборе инструмента по марке твердого сплава специалисты обращают внимание на 5 моментов.

1. Эксплуатационные и физико-механические свойства твердого сплава.
2. Особенности материала, из которого изготовлена заготовка.
3. Состояние станка, его динамические и кинематические характеристики.
4. Вид операции и важные технические условия.
5. Требования к точности обработки и чистоте металлических поверхностей.

Производство и применение вольфрамовых твёрдых сплавов

Для получения вольфрамовых сплавов применимы лишь методы порошковой металлургии. В этом случае порошок при высокой температуре в специальных печах и определенной созданной среде спекаются. Далее под прессом формируются куски, слитки, штабики, в зависимости от требований к готовому продукту и этапов технологического процесса.

Чтобы выбрать наиболее подходящий вариант, важно ознакомиться с видами сплавов на основе вольфрама:

• Рений-вольфрам. Имеет более высокие показатели пластичности после термической обработки, чем чистый металл. При высоких температурах именно рений добавляет сплаву прочности, позволяя работать в экстремальных температурах. В промышленности из сплава изготавливают термопары для измерения темп. металлов в углеродной среде.
• Вольфрам-молибден. Из марки МВ-Мп производят горячекатаные листы, изделия для высокотемпературных печей. МВ-2-МП – обработанные либо экструдированные заготовки, тигли. МВ10-МП – марка, которая востребована при изготовлении распыляемых мишеней. Вольфрам-молибденовые сплавы идеальны для изготовления частей высокотемпературных печей и теплообменников, установок для отжига уранового топлива.
• Вольфрам-железо-никель. ВНЖ сплавы, несмотря на содержание W от 80% до 97%, имеют высокий коэффициент поглощения гамма-излучения, превосходя свинец. Поэтому из тяжёлых сплавов (ВНЖ-97,5, ВНЖ-95, ВНЖ 7-3) часто изготавливаются защитные контейнеры и транспортировочные кейсы для хранения, перевозки радиоактивных веществ. Сплавы с добавлением никеля и железа идут на изготовления сердечников снарядов, балансиров, деталей центрифуг.
• Медно-вольфрамовый сплав может состоять из двух химических элементов или содержать также никель. Самые распространённые марки в России – ВНМ 3-2, ВНМ 5-3, ВНМ 2-1, ВД-30, ВД-25, ВД-20. Используются в оборудовании постоянного контроля, защитных экранах, коллиматорах. Из сплавов создают электрические контакты, части снарядов в оборонной промышленности.

Изготовление сплавов и деталей на заказ

ООО «Новые Технологии» не только занимается производством прокатной и штампованной продукции из тяжелых тугоплавких сплавов. У нас можно заказать изготовление деталей по индивидуальным чертежам. Также предлагаем прием лома вольфрамовых сплавов на особо выгодных условиях. При заказе дополнительных услуг, выполняем лазерную резку, обмотку, штамповку любых изделий – нашего или стороннего производства. Нужна деталь, но нет чертежа? Обратитесь за помощью к нашим специалистам – разработаем чертежи и выпустим уникальные изделия именно для вашего предприятия!

Источник https://titan-spec.ru/raboty/svojstva-tverdyh-splavov.html

Источник https://melt-spb.ru/raboty/marki-tverdyh-splavov.html

Источник https://xn--74-6kcu4a2ao6f.xn--p1ai/instrument/marki-tverdyh-splavov.html