Большая Советская Энциклопедия
особого класса износостойкие материалы с весьма большой твёрдостью, которая незначительно меняется при нагреве. Различают спечённые Т. с. (см. Спечённые материалы ) и литые Т. с.
Спечённые Т. с. ≈ композиционные материалы , состоящие из металлоподобного соединения, цементированного металлом или сплавом. Их основой чаще всего являются карбиды вольфрама или титана, сложные карбиды вольфрама и титана (часто также и тантала), карбонитрид титана, реже ≈ др. карбиды, бориды и т. п. В качестве цементирующих металлов обычно используют кобальт, реже ≈ никель, его сплав с молибденом, сталь.
Впервые спечённый Т. с. получен из карбида вольфрама и кобальта в Германии в 1923≈25, промышленное производство начато в 1926 (сплав «видиа»: 94% WC и 6% Со). В СССР первый Т. с. из карбида вольфрама (90%) и кобальта (10%) ≈ сплав «победит» ≈ создан в 1929, а в 1935 организовано производство Т. с. «альфа» из смесей карбидов вольфрама и титана (21, 15 и 5% TiC в сплаве) и кобальта (соответственно 8, 6 и 8% Со). В 1975
в СССР производили изделия более 1300 форморазмеров из Т. с. более 20 марок. Основу выпуска Т. с. составляют вольфрамовые (вольфрамо-кобальтовые) с 3≈25% Со, титано-вольфрамовые с 4≈40% TiC и 4≈12% Со и титано-тантало-вольфрамовые Т. с. Эти группы Т. с. обозначают буквами ВК, ТК и ТТК с цифрами: после Т ≈содержание (%) карбида титана, после ТТ ≈ суммы карбидов титана и тантала, а после К ≈ кобальта; в сплавах ВК после цифры иногда добавляют буквы В, М или ОМ, указывающие на крупность зёрен карбида вольфрама (крупно-, мелко-, особомелкозернистые сплавы). Например, ВК6М ≈ сплав на основе карбида вольфрама с 6% Со, мелкозернистый. Эти сплавы характеризуются большой твёрдостью (86≈92 HRA), прочностью (у сплавов ВК разных марок пределы прочности при изгибе 1≈2,5 Гн/м2, или 100≈ 250 кгс/мм2, при сжатии 3,2≈5,9 Гн/м2, или 320≈590 кгс/мм2, в зависимости от содержания кобальта; у сплавов ТК ≈ соответственно 1,15≈1,6 Гн/м2, или 115≈ 160 кгс/мм2, и 3,8≈6,5 Гн/м2, или 380≈ 650 кгс/мм2), износостойкостью (эти свойства сохраняются на достаточно высоком уровне даже при нагреве до 800≈900 ╟С), а также электро- и теплопроводностью; сплавы ВК имеют плотность в пределах 13 000≈15 100 кг/м3, ТК и ТТК ≈ 9 600≈15 000 кг/м3Всё большее значение приобретает производство безвольфрамовых Т. с. Их выпуск позволяет заменить относительно дорогой вольфрам более дешёвыми металлами, расширить номенклатуру Т. с. со специфическими свойствами, создать Т. с. с более высокими эксплуатационными характеристиками. Очень перспективны, в частности, Т. с. на основе карбонитрида титана с никель-молибденовым сплавом в качестве связующего металла и Т. с. на основе карбида титана с тем же или со стальным связующим. Чрезвычайно важное направление развития производства Т. с. ≈ быстро возрастающий выпуск неперетачиваемых режущих пластинок из Т. с. с тонкими (толщиной 5≈15 мкм) покрытиями из карбонитрида, карбида или нитрида титана либо др. соединений, обеспечивающими повышение стойкости при резании в 3≈10 раз. Применение режущего инструмента с такими пластинками особенно перспективно на автоматических линиях обработки резанием деталей машин в автомобильной и др. отраслях промышленности.
Спечённые Т. с. производят методами порошковой металлургии в виде многогранных пластинок и фасонных цельнотвердосплавных изделий. Их с большой эффективностью применяют для обработки металлов, сплавов и неметаллических материалов резанием, для бесстружковой обработки (волочение, прокатка, штамповка и т. п.), для оснащения рабочих частей буровых инструментов и как конструкционные материалы. Благодаря применению Т. с. достигается существенная интенсификация процессов в машиностроении и металлообработке, в добыче руд, каменного угля, нефти, газа и др. полезных ископаемых. Заменив инструментальные стали, Т. с. способствовали технической революции в металлообрабатывающей и горной промышленности, где стойкость инструмента, оснащенного Т. с., повысилась в 15≈100 раз, что обусловило рост производительности труда в 3≈5 раз.
Литые Т. с. получают методом плавки и литья. Примером литых Т. с. служит рэлитный сплав WC ≈ W2C (содержит 3,7≈4,0% С) с твёрдостью 91≈92 HRA. Его получают в виде крупных зёрен плавкой с последующим дроблением слитков или разбрызгиванием расплавов; применяют рэлит главным образом для наварки на соприкасающиеся с породой части работающего с большими усилиями бурового инструмента; для тех же целей разработаны безвольфрамовые Т. с. на основе боридов и др. износостойких твёрдых соединений. К литым Т. с. относится большая группа Т. с., напыляемых или наплавляемых на детали механизмов и машин, подверженные абразивному износу, эрозии или коррозии, например стеллиты (Cr, W, Ni, С; основа Со), сормайты (Cr, Ni, С; основа Fe), стеллитоподобные (основа Ni) и многие др. износостойкие Т. с. Их применение позволяет в 2≈4 (иногда в 10≈20) раз увеличить срок службы быстроизнашивающихся деталей механизмов и машин, в том числе автомашин, тракторов, комбайнов и т. д.
Лит.: Металлокерамическне твёрдые сплавы. М., 1970; Креймер Г. С., Прочность твёрдых сплавов, 2 изд., М., 1971; Туманов В. И., Свойства сплавов системы карбид вольфрама ≈ кобальт, М., 1971; его же, Свойства сплавов системы карбид вольфрама ≈ карбид титана ≈ карбид тантала ≈ карбид ниобия ≈ кобальт, М., 1973; Третьяков В. И., Основы металловедения и технологии производства спечённых твёрдых сплавов, 2 изд., М., 1976.
О. П. Колчин.
Википедия
Твёрдые сплавы — твёрдые и износостойкие металлокерамические материалы, полученные методами порошковой металлургии, способные сохранять эти свойства при 900—1150 °C. В основном изготовляются из высокотвёрдых и тугоплавких материалов на основе карбидов вольфрама , титана , тантала , хрома , связанные кобальтовой или никелевой металлической связкой, при различном содержании компонентов.
Твёрдые сплавы различают по металлам карбидов, в них присутствующих: вольфрамовые — ВК2, ВК3,ВК3М, ВК4В, ВК6М, ВК6, ВК6В, ВК8, ВК8В, ВК10, ВК15, ВК20, ВК25; титано-вольфрамовые — Т30К4, Т15К6, Т14К8, Т5К10, Т5К12В; титано-тантало-вольфрамовые — ТТ7К12, ТТ11К8Б; безвольфрамовые ТНМ20, ТНМ25, ТНМ30.
По химическому составу твёрдые сплавы классифицируют:
- вольфрамокобальтовые твёрдые сплавы ;
- титановольфрамокобальтовые твёрдые сплавы ;
- титанотанталовольфрамокобальтовые твёрдые сплавы .
Твёрдые сплавы по назначению делятся на:
- Р — для стальных отливок и материалов, при обработке которых образуется сливная стружка;
- М — для обработки труднообрабатываемых материалов ;
- К — для обработки чугуна;
- N — для обработки алюминия, а также других цветных металлов и их сплавов;
- S — для обработки жаропрочных сплавов и сплавов на основе титана;
- H — для закалённой стали.
Из-за дефицита вольфрама разработана группа безвольфрамовых твёрдых сплавов, называемых керметами. Эти сплавы содержат в своём составе карбиды титана (TiC), карбонитриды титана (TiCN), связанные никельмолибденовой основой. Технология их изготовления аналогична вольфрамосодержащим твёрдым сплавам.
Эти сплавы по сравнению с вольфрамовыми твёрдыми сплавами имеют меньшую прочность на изгиб, ударную вязкость, чувствительны к перепаду температур из-за низкой теплопроводности , но имеют преимущества — повышенную теплостойкость (1000 °C) и низкую схватываемость с обрабатываемыми материалами, благодаря чему не склонны к наростообразованию при резании. Поэтому их предлагают использовать для чистового и получистового точения , фрезерования . По назначению относятся к группе Р классификации ИСО.