Запишите марку титановольфрамокобальтового твердого сплава содержащего 66 wc 30 tic 4 co
47 вопрос.
Элементы резца
Ниже приведены элементы резца на примере токарного прямого проходного резца.
Токарный проходной резец состоит из следующих основных элементов:
Показать полностью.
Рабочая часть (головка);
Стержень (державка) — служит для закрепления резца на станке.
Рабочую часть резца образуют:
Передняя поверхность — поверхность, по которой сходит стружка в процессе резания.
Главная задняя поверхность — поверхность, обращенная к поверхности резания заготовки.
Вспомогательная задняя поверхность — поверхность, обращенная к обработанной поверхности заготовки.
Главная режущая кромка — линия пересечения передней и главной задней поверхностей.
Вспомогательная режущая кромка — линия пересечения передней и вспомогательной задней поверхностей.
Вершина резца — точка пересечения главной и вспомогательной режущих кромок.
Углы резца и их назначения
Действительную величину углов резца в главной секущей плоскости с учётом установки резца и кинематики процесса можно определить:
На действительные углы резца влияет также износ передней и задней поверхностей резца.
Титановольфрамокобальтовые твердые сплавы (сплавы TK)
Легирование BK твердых сплавов карбидом титана или, еще лучше, TiC-WC твердым раствором значительно улучшает их стойкость против окисления, твердость и жаропрочность, так что такими твердыми сплавами можно обрабатывать материалы, образующие непрерывную (сливную) стружку, в частности стали. Благоприятно влияет также пониженная теплопроводность и более низкая склонность к привариванию стружки при обработке резанием стали и других материалов, образующих непрерывную стружку.
Физические и механические свойства твердых сплавов с различным содержанием карбида титана приведены в табл. 110 и характеризуются пространственными диаграммами Бальхаузена, изображенными на рис. 169 и 170. Все, что было сказано выше по поводу сплавов BK о влиянии на их свойства физико-химических и технологических факторов, в равной мере относится и к твердым сплавам TK.
Удельный вес. Вследствие значительно меньшей по сравнению с карбидом вольфрама плотности карбида титана (15,7 и 4,9 г/см3 соответственно) удельный вес TK твердых сплавов ниже, чем BK твердых сплавов. С увеличением содержания карбида титана удельный вес все время снижается (рис. 171). Так как карбид титана (в меньшей степени твердый раствор TiC-WC) содержит примесь окиси или нитрида титана, которые в зависимости от их количества создают типичную макро- или микропористость, относительная плотность твердого сплава этого рода является критерием не только полноты спекания, но также и чистоты сплава.
TK твердые сплавы не столь чувствительны к пережогу, уменьшающему плотность, как это наблюдалось у BK твердых сплавов, о чем можно судить по усадке.
Сравнительно низкий удельный вес сплавов с высоким содержанием карбида титана имеет значение при применении подобных материалов для конструкций, подверженных центробежным усилиям.
Твердость. С увеличением присадки карбида титана твердость вольфрамокобальтовых твердых сплавов повышается. Увеличение содержания кобальта вновь снижает твердость. Соответствующие данные показаны на рис. 170 и 172. При построении пространственной диаграммы (рис. 170), конечно, не учитывались различные факторы, которые могут играть роль при изготовлении (исходные материалы, их чистота, высокая дисперсность, образование твердых растворов, условия спекания, размеры зерен и др.).
Макротвердость TK твердых сплавов находится в зависимости от микротвердости WC-TiC твердого раствора. Амманн и Хиннюбер определили зависимость микротвердости от содержания карбида титана при наличии 6% Co.
Сплавы на основе WC-TiC-Co характеризуются значительным повышением горячей твердости по мере уменьшения содержания карбида вольфрама. Превосходство этих сплавов по сравнению с быстрорежущей сталью еще более резко выражено, чем у BK твердых сплавов (см. рис. 173).
Прочность при изгибе. Прочность при изгибе WC-TiC-Co твердых сплавов непрерывно снижается с увеличением содержания карбида титана (рис. 172). Такое увеличение хрупкости до некоторой степени может быть устранено повышением содержания кобальта. При чрезмерном спекании наблюдается, правда не так сильно, как у BK твердых сплавов, но все же явно выраженное падение прочности при изгибе. Выпадение графита, остаточные поры, примеси окислов и нитридов вызывают уменьшение прочности.
Прочность при сжатии. Прочность при сжатии WC-TiC-Co-твердых сплавов снижается с увеличением содержания карбида титана (рис. 172). Аналогично BK твердым сплавам также и TK твердые сплавы характеризуются исключительно высоким сопротивлением сжатию при повышенных температурах (см. табл. 103).
Ударная вязкость. Были установлены следующие значения работы удара на образцах квадратного сечения (около 16 мм) без надреза из твердого сплава WC-TiC-Co:
Сплав 79% WC, 15% TiC и 6% Co. 0,056 кем
Сплав 77% WC1 15% TiC и 8% Co. 0,074 кем.
Жаропрочность и длительная прочность. Жаропрочность твердых сплавов, содержащих карбид титана, имеет большое значение не только при использовании этих материалов для резания или иной механической обработки (для токарных резцов при горячем точении, матрицы для горячего прессования, мундштуки для прессования и др.), но и особенно при изготовлении жаропрочных деталей.
Длительная прочность при 900° была определена равной 10 кг/мм2 У твердого сплава 88% WC, 5% TiC, 7% Co и 15 кг/мм2 у сплава 78% WC, 16% TiC, 6% Co.
Коэффициент термического расширения. С повышением содержания карбида титана несколько увеличивается коэффициент термического расширения. Однако он всегда значительно ниже коэффициента расширения быстрорежущей стали. Величина коэффициента термического расширения имеет большое значение при напаивании твердосплавных пластинок.
Удельная теплоемкость. Удельная теплоемкость твердых сплавов WC-TiC-Co несколько повышается с увеличением содержания карбида титана (табл. 111).
Электрическая проводимость. Электрическая проводимость WC-Co твердых сплавов ухудшается при увеличении содержания карбида титана (см. табл. 112).
Прочность при переменном изгибе. Прочность при переменном изгибе твердого сплава 78% WC, 16% TiC и 6% Co составляет + 38 кг/мм2 при цикле 2*10в6 по сравнению с +40 кг/мм2 у стали (ob = 70 кг/мм2).
Модуль упругости. Модуль упругости твердых сплавов WC-TiC-Co несколько ниже, чем вольфрамокобальтовых твердых сплавов. Модуль упругости уменьшается с повышением содержания карбида титана (см. рис. 172).
Теплопроводность. Теплопроводность твердых сплавов WC-TiC-Co значительно ниже теплопроводности BK сплавов, так как карбид титана хуже проводит тепло, чем карбид вольфрама. С повышением содержания карбида титана теплопроводность непрерывно ухудшается. При применении TK твердых сплавов с содержанием 25—45% карбида титана (обычно применяемых для чистовых работ) необходимо избегать перегрева при заточке и обеспечить хороший отвод тепла, так как иначе могут возникнуть трещины.
По сравнению с быстрорежущей сталью с теплопроводностью около 0,06 кал/см*град*сек различные твердые сплавы на основе WC-TiC-Co характеризуются значениями теплопроводности, приведенным в табл. 112.
Магнитные свойства. В табл. 113 приведены значения магнитного насыщения и коэрцитивной силы для TK твердых сплавов. Карбид титана неферромагнитен и, следовательно, снижает магнитное насыщение. Это может быть использовано для качественного контроля и сортировки.
Структура. Ранее подробно рассмотрены составляющие структуры твердых сплавов WC-TiC-Co. Это в основном более или менее сильно рекристаллизованный карбид вольфрама, содержащий в данном случае некоторое количество растворенного карбида титана (фаза а1 и а2), твердый раствор карбидов титана и вольфрама (в-фаза), включения карбида титана в твердом растворе (в'-фаза) и связующий металл (у-фаза). Чем больше доля твердого раствора в структуре данного состава, тем выше стойкость при резании твердого сплава.
Следует отметить многочисленные работы по изучению структуры TK твердых сплавов.
Стойкость против коррозии и образования окалины. В работах приведены данные о стойкости сплавов WC-TiC-Co против воздействия морской воды, кислот и щелочей. Как можно видеть по данным табл. 105 и 106, сплав 79% WC, 15% TiC и 6% Co характеризуется по сравнению со сплавом ВК6 лучшей антикоррозионной стойкостью как при комнатной температуре, так и при температуре кипения. По сравнению с BK твердыми сплавами сплавы WC-TiC-Co значительно более стойки против окалины. Окисная пленка, затрудняя приваривание твердого сплава к сбегающей стружке, является причиной удовлетворительного поведения подобных сплавов при обработке материалов, образующих непрерывную стружку.
Стойкость при резании. Далее подробно сообщается о стойкости при резании твердых сплавов WC-TiC-Co, в особенности об их более удовлетворительных свойствах при обработке материалов, образующих непрерывную стружку, по сравнению с чисто вольфрамокобальтовыми сплавами. Само собой понятно, что на стойкость при резании благоприятно влияет высокая твердость, оптимальная плотность, хорошая прочность при изгибе, высокая доля твердого раствора в общей массе и все другие факторы, улучшающие эти свойства твердых сплавов.
Износоустойчивость. Характеристика износа сплавов WC-TiC-Co, в частности при резании материалов, образующих непрерывную стружку, и возникающих при этом явлений выкрошивания вследствие приваривания к сбегающей стружке.
При известных обстоятельствах TK твердые сплавы применяют вместо вязких BK твердых сплавов, если кроме сильного износа наблюдается еще дополнительно явление коррозии.
Области применения. В табл. 114 представлены области применения WC-TiC-Co твердых сплавов по литературным данным.
Карбид вольфрама с различной связкой
Причина ухудшенных свойств твердых сплавов с железом и никелем лежит в повышенной растворимости карбида вольфрама в твердом состоянии в этик связующих металлах, а также в склонности к образованию хрупких двойных карбидов типа NiхWхCу или FeхWхCу.
Давиль, изучавший действие кобальта, никеля и железа как связующих металлов при спекании карбида вольфрама, объясняет благоприятное влияние кобальта по сравнению с никелем способностью первого тонко размалываться и образовывать поверхностные диффузионные слои на зернах карбида вольфрама, задерживающие их рост. Частичная замена кобальта (до 30%) создает более твердые и хрупкие сплавы в случае применения железа и несколько более мягкие сплавы при замене никелем. В обоих случаях слегка снижается прочность. Частичная замена кобальта или никеля хромом, молибденом или вольфрамом означает снижение содержания вязкого связующего металла и приводит к (полному связыванию свободного углерода, а также к образованию менее вязкого связующею сплава, содержащего хром, молибден или вольфрам.
Лившиц и Короткоручко исследовали магнитные и физические свойства WC-Ni твердых сплавов. Наилучшее значение твердости (86 по шкале А Роквелла) и прочности при изгибе (90 кг/мм2) могли быть достигнуты при содержании 10% (вес.) Ni и при температуре спекания 1450°.
Добавки меди к связующему металлу не оказывают особо благоприятного влияния на твердость и прочность при изгибе; однако значительно ухудшается спекаемость сплавов. Чисто медные, серебряные или другие связки из благородных металлов можно применять по методу пропитки. В патентной литературе можно найти обширные указания на различные связующие металлы и сплавы, однако ни один из них не может полностью заменить кобальт.
2.3.2 Титановольфрамокобальтовые сплавы (тк).
Сплавы второй группы ТК состоят из трех основных фаз:твердого раствора карбидов титана и вольфрама (TiC-WC) карбида вольфрама (WC) и кобальтовой связки. Предназначены они главным образом для оснащения инструментов при обработке резанием сталей, дающих сливную стружку. По сравнению со сплавами группы ВК они обладают большей стойкостью к окислению, твердостью и жаропрочностью и в то же время меньшими теплопроводностью и электропроводностью, а также модулем упругости.
Способность сплавов группы ТК сопротивляться изнашиванию под воздействием скользящей стружки объясняется также и тем, что температура схватывания со сталью у сплавов этого типа выше, чем у сплавов на основе WC-Co, что позволяет применять более высокие скорости резания при обработке стали и существенно повышать стойкость инструмента.
В табл. 2.4 приведены состав и характеристики основных физико-механических свойств сплавов в соответствии с ГОСТ 3882-74.
Таблица 2.4 - Состав и характеристики физико-механических свойств сплавов на основе WC-TiC-Co, группа ТК
Так же как у сплавов на основе WC-Co, предел прочности при изгибе и сжатии и ударная вязкость увеличиваются с ростом содержания кобальта.
Теплопроводность сплавов группы ТК существенно ниже, а коэффициент линейного термического расширения выше, чем у сплавов группы ВК. Соответственно меняются и режущие свойства сплавов: при увеличении содержания кобальта снижается износостойкость сплавов при резании, а при увеличении содержания карбида титана снижается эксплуатационная прочность (рис. 2.3).
1) Прочность на изгиб - изг; 2) Твердость - HRA
Рисунок 2.3 – Влияние кобальта на свойства твердого сплава группы ТК
Поэтому такие сплавы, как Т30К4 и Т15К6, применяют для чистовой и получистовой обработки стали с высокой скоростью резания и малыми нагрузками на инструмент. В то же время сплавы Т5К10 и Т5К12 с наибольшим содержанием кобальта предназначены для работы в тяжелых условиях ударных нагрузок с пониженной скоростью резания.
Путем введения легирующих добавок получены сплавы, применяемые для резания стали с большими ударными нагрузками.
Разработан сплав Т4К8 для замены стандартного сплава Т5К10. Предел прочности его при изгибе 1600 МПа, в то время как у сплава Т5К10 он составляет 1400 МПа. Предельная пластическая деформация Т4К8 1,6%, а у сплава Т5К10 – 0,4%.
Сплав Т4К8 в большей степени, чем сплав Т5К10, сопротивляется ударным нагрузкам и может применяться при черновой токарной обработке стальных отливок при скорости резания 30-70 м/мин, глубине резания до 40 мм и подаче 1-1,2 мм/об. Стойкость инструмента, оснащенного сплавом Т4К8 в 1,5-2,0 раза выше, чем стойкость инструмента, оснащенного сплавом Т5К10.
2.3.3.Титанотанталовольфрамокобальтовые сплавы (ТТК). Промышленные танталосодержащие твердые сплавы на основе TiC-WC-TaC-Co состоят из трех основных фаз: твердого раствора карбидов титана, вольфрама и тантала(TiC-TaC-WC), а также карбида вольфрама (WC) и кобальтовой связки.
Введение в сплавы добавок карбида тантала улучшает их физико-механические и эксплуатационные свойства, что выражается в увеличении прочности при изгибе при температуре 20С и 600-800С.
Сплав, содержащий карбид тантала, имеет более высокую твердость, в том числе и при 600-800С. Карбид тантала в сплавах снижает ползучесть, существенно повышает предел усталости трехфазных сплавов при циклическом нагружении, а также термостойкость и стойкость к окислению на воздухе.
В табл. 2.5 приведены состав и характеристики основных физико-механических свойств сплавов в соответствии с
Таблица 2.5 - Состав и характеристики физико-механических свойств сплавов на основе TiC-WC-TaC-Co( группа ТТК)
Увеличение в сплаве содержания карбида тантала повышает его стойкость при резании, особенно благодаря меньшей склонности к лункообразованию и разрушению под действием термоциклических и усталостных нагрузок.
Поэтому танталосодержащие сплавы рекомендуются главным образом для тяжелых условий резания с большими сечениями среза, когда на режущую кромку инструмента действуют значительные силовые и температурные нагрузки, а также для прерывистого резания, особенно фрезерования.
Наиболее прочным для обработки стали в особо неблагоприятных условиях (прерывистое точение, строгание, черновое фрезерование) является сплав ТТ7К12. Применение его взамен быстрорежущей стали позволяет повысить скорость резания в 1,5-2 раза.
2.3.4.Безвольфрамовые твердые сплавы (БВТС).
В связи с дефицитностью вольфрама и кобальта промышленность выпускает безвольфрамовые твердые сплавы на основе карбидов и карбонитридов титана с никельмолибденовой связкой (табл. 2.6).
Таблица 2.6 - Состав и характеристики физико-механических свойств безвольфрамовых твердых сплавов
Продолжение таблицы 2.6
По твердости БВТС находятся на уровне вольфрамосодержащих сплавов (группы ВК), по прочностным характеристикам и особенно по модулю упругости им уступают. Твердость БВТС по Виккерсу при повышенных температурах в диапазоне температур 293-1073К несколько ниже, чем твердость вольфрамосодержащего сплава Т15К6.
БВТС имеют низкую окисляемость. Наибольшая термостойкость у сплава КНТ16, у сплава ТН20 она значительно ниже. Поэтому из сплава КНТ16 целесообразно изготовлять инструмент, работающий при прерывистом резании, например фрезеровании. Средняя «ломающая подача» (при которой происходит разрушение лезвия) составляет для сплава ТН20 – 0,3 мм/зуб, а для сплава КНТ16 – 0,54 мм/зуб. При выборе режимов резания подача не должна превышать этих значений, а глубина резания – 5мм.
Наибольшей износостойкостью обладает сплав ТН20. При точении стали 45 и стали 40Х при t=1мм и S=0,2мм/об стойкость сплава ТН20 выше стойкости сплава Т15К6, во всем диапазоне скорости резания (от 200 до 600 м/мин).
Нагрев инструмента из БВТС на установках ТВЧ, обычно применяемых при пайке инструмента, ухудшает его эксплуатационные характеристики. Поэтому для резания из БВТС изготовляют в основном сменные неперетачиваемые пластины (СМП).
Эффективность применения БВТС зависит от правильности подготовки инструмента, выбора режимов резания и условий обработки. Пластины должны иметь высококачественную доводку по режущим кромкам и опорной поверхности и прилегать к опоре без зазора.
Обрабатываемая заготовка не должна иметь биения, превышающего половину припуска на обработку, а также следов газовой сварки, шлаковых включений.
При точении по возможности следует применять охлаждение.
Для предотвращения катастрофических поломок инструмента рекомендуется производить принудительный поворот пластинки после обработки определенного числа заготовок. Допустимый износ резцов по задней грани 1,5-1,8 мм.
При фрезеровании БВТС можно эксплуатировать до износа 2,5-3,0 мм по задней грани.
2.1. Вольфрамокобальтовые твердые сплавы.
Вольфрамокобальтовые сплавы (ВК) состоят из карбидов вольфрама и кобальта. Сплавы этой группы различаются содержанием в них кобальта, размерами зерен карбидов вольфрама и технологией изготовления. Для оснащения режущего инструмента применяют сплавы с содержанием кобальта 3-10%. Состав и основные физико-механические свойства этих сплавов приведены в таблице 2.1 [5].
Состав и характеристики
основных физико-механических свойств сплавов группы ВК
Характеристика физико-механических свойств
Предел прочностипри изгибе
В обозначении марки твердого сплава, число после буквы К показывает процентное содержание кобальта: остальное приходится на карбид вольфрама. При одинаковом содержании кобальта механические и режущие свойства в значительной мере определяются зернистостью карбидной фазы. Буква М указывает на то, что сплав является мелкозернистым, ОМ - особо мелкозернистый.
Мелкозернистая структура сплава повышает его износостойкость, но уменьшает прочность, крупнозернистая - наоборот. Образованию особомелкозернистой (размер зерен WC менее 1 мкм) структуры способствуют добавки карбидов тантала (около 2%). С целью экономии дефицитного тантала разработаны сплавы с добавками карбида хрома (сплавы типа ХОМ), который также тормозит рост зерен карбидов вольфрама.
Благодаря особомелкозернистой структуре сплавов при заточке и доводке инструментов у них достигается наименьший радиус округления режущих кромок. Это обеспечивает повышение точности и качество обработанной поверхности деталей.
Вольфрамокобальтовые твердые сплавы рекомендуются преимущественно для обработки материалов, дающих дискретные типы стружек (элементная, стружка надлома) - чугуны, цветные металлы, стеклопластики и трудно обрабатываемые материалы (нержавеющие, высокопрочные стали, жаропрочные сплавы на основе никеля и титана и т.п.).
2.2.Титановольфрамокобальтовые твердые сплавы.
Титановольфрамокобальтовые сплавы (ТК) выпускают главным для оснащения инструментов при обработке резанием сталей, дающих сливную стружку. Сплавы этой группы состоят из карбидов вольфрама и титана. В качестве связки также используется кобальт. Добавки карбидов титана снижает адгезионное взаимодействие со сталью, по сравнению со сплавами группы ВК. Поэтому сплавы типа WCTiCCo более износостойкие при обработке сталей. С увеличением в сплаве содержания карбидов титана, повышается его твердость и износостойкость. Однако, прочность при этом снижается.
В табл. 2.2. приведены состав и основные физико-механические свойства этих сплавов [5].
В обозначении марки твердого сплава число после буквы К также указывает на процентное содержание кобальта. Число, стоящее после буквы Т указывает на процентное содержание карбидов титана. Остальное приходится на содержание карбидов вольфрама.
Так же, как и у сплавов группы ВК, предел прочности при изгибе и сжатии, а также ударная вязкость у сплавов группы ТК увеличиваются с ростом содержания кобальта.
В соответствии с приведенными закономерностями, меняются эксплуатационные свойства твердых сплавов. Так, сплав марки Т30К4 применяют в условиях чистовой обработки, а сплав Т5К12 - в тяжелых условиях резания.
2.4. Безвольфрамовые твердые сплавы.
Дефицит вольфрама в производстве инструментальных материалов послужил толчком к интенсивным поискам его заменителя. Работы в этом направлении привели к появлению так называемых безвольфрамовых твердых сплавов на основе карбидов, карбонитридов титана с никель-молибденовой связкой. За рубежом такие материалы иногда называют титановыми твердыми сплавами, или керметами.
В нашей стране такие твердые сплавы появились в середине 70-х годов прошлого столетия. В соответствии с ГОСТ 26530-85, выпускаются две основные промышленные марки безвольфрамовых сплавов, состав и свойства которых приведены в таблице 2.4.
В силу меньшей прочности и теплостойкости, безвольфрамовые твердые сплавы не могут в полной мере заменить традиционные вольфрамосодержащие сплавы. Однако в определенных условиях они могут успешно конкурировать с ними. Так, сплав ТН20 пригоден для чистовой и получистовой обработки незакаленных сталей и является эффективным заменителем сплавов Т30К4 и Т15К6. Ввиду большей прочности, сплав марки КНТ16 пригоден для работы в условиях прерывистого резания.
2.3. Титанотанталовольфрамокобальтовые твердые сплавы.
Промышленные марки титанотанталовольфрамокобальтовых сплавов (ТТК) состоят из трех основных фаз: твердого раствора (Ti, W, Ta)С, карбида вольфрама и твердого раствора на основе кобальта.
Введение в сплавы карбида тантала улучшает их физико-механические и эксплуатационные свойства, что выражается в увеличении прочности при изгибе и твердости как при комнатной, так и при повышенной температуре.
В соответствии с ГОСТ 3882-74 существует пять марок сплавов этой группы, состав и свойства которых приведены в таблице 2.3 [5].
В обозначении марки твердого сплава число после буквы К указывает на процентное содержание кобальта. Число, стоящее после букв ТТ, указывает на суммарное процентное содержание карбидов титана и тантала.
Увеличение в сплаве содержания карбида тантала повышает его износостойкость при резании за счет меньшей склонности к лункообразованию и разрушению под действием термоциклических и усталостных нагрузок. С учетом отмеченных свойств, сплавы группы ТТК рекомендуют для тяжелой обработки, резания труднообрабатываемых материалов при значительном термомеханическом нагружении инструмента.
Состав и характеристики
основных физико-механических свойств сплавов группы ТТК
Характеристика физико-механических свойств
Назовите маркировку твердых сплавов
4) безвольфрамовые твёрдые сплавы, состоящие из карбида или карбонитрида титана, связки Ni или сплава Ni - Mo: TiC - Ni - Mo (сплавы ТН) ; TiC – TiN - Ni - Mo (сплавы КНТ) .
Буква М в марке сплава обозначает, что сплав мелкозернистый (ВК6 М) , буква К – крупнозернистый (ВК20 – К) , буква В указывает, что изделия спекались в атмосфере водорода (ВК6-В) . Сплавы с крупным зерном отличаются повышенной ударной вязкостью. Чем меньше зерно карбидной фазы, тем выше износостойкость твёрдого сплава.
Титановольфрамовые твердые сплавы обозначаются буквами ТК и цифрами, стоящими после каждой цифры, которые указывают конкретное содержание карбида титана и кобальта. Так, Т15К6 содержит 15 % карбида титана, 6 % кобальта, остальное - карбид вольфрама. Теплостойкость сплавов группы ТК – до 900-1000 °С.
Титанотанталовольфрамовые сплавы обозначаются буквами ТТК и цифрами: ТТ7К12 - карбидов титана и тантала - 7 %, кобальта 12 %, остальное - карбид вольфрама. Теплостойкость сплавов группы ТТК- до 1000 °С.
Безвольфрамовые твердые сплавы отличаются высокой окалиностойкостью, отсутствием дефицитного вольфрама, вдвое меньшей плотностью по сравнению со сплавами группы ВК, однако уступают им по прочности, ударной вязкости и теплопроводности.
Запишите марку титановольфрамокобальтового твердого сплава содержащего 66 wc 30 tic 4 co
Исследования показали, что введение карбида титана в состав металлокерамических твердых сплавов типа WC Co взамен части карбида вольфрама резко ослабляет привариваемость сплава к стальной стружке и тем самым снижает коэффициент трения сплава о сталь, почти устраняя явление образования лунки на передней грани резца.
Аналогичное влияние оказывает и добавка других карбидов, кристаллизующихся подобно карбиду титана в кубической гранецентрированной решетке (TaC, NbC, VC и др.) и, так же как и TiC, весьма мало растворимых в железе и, соответственно, слабо «прилипающих» к его поверхности.
Присутствие карбида титана не изменяет принципиальной сущности процесса спекания по сравнению со сплавами WC-Co, так как псевдобинарная система TiC—Co имеет также эвтектический характер как и система WC—Co, только с меньшей растворимостью TiC, чем WC в жидком кобальте.
Карбид вольфрама образует твердый раствор в карбиде титана с ограниченной растворимостью, насыщенная концентрация которого при температуре спекания (около 1500°) соответствует примерному составу 73% WC и 27% TiC, т. е. близка к мономолекулярному соотношению TiC:WC.
На рис. 185 показана растворимость WC в TiC, в зависимости от температуры (по Я.С. Уманскому и С.С. Хидекелю).
Для устранения затруднений при спекании, вызываемых обычно наличием примесей связанных кислорода и азота в кар биде титана, в современном производстве титановольфрамовых твердых сплавов предварительно получают твердый раствор карбидов TiC—WC в форме порошка. Этот сложный карбид изготовляют еще до смешения карбидов с кобальтом путем прокаливания смеси WC + TiO2 + С или W + TiO2 + С в графитово-трубчатой печи при температуре около 1750° или 2200—2300° (по различным вариантам технологии).
При образовании твердого раствора карбидов происходит более полное связывание углерода и меньшее поглощение кислорода и азота, чем при изготовлении отдельно карбида титана. Сложный титановольфрамовый карбид не выделяет газов при спекании, что приводит к получению плотного сплава с равномерной структурой. Если получать сложный карбид такого состава, который является стабильным (насыщенным) при температурах последующего спекания сплава (т. е. примерно мономолекулярного соотношения WC:TiC = 1:1), то для изготовления наиболее распространенного состава титановольфрамового сплава Т15К6 (15% TiC, 79% WC, 6% Co) к такому сложному карбиду после его измельчения примешивают порошки WC и Co. Такой вариант удобен тем, что позволяет отдельно регулировать режимы получения сложного карбида TiC — WC и избыточного WC и получать каждый из них нужной зернистости, что имеет важное значение для достижения нужных свойств титановольфрамовых сплавов с учетом роли каждой из его карбидных фаз.
Практиковавшееся раньше введение отдельно приготовленного карбида титана в состав твердых сплавов осложняет технологию их производства, так как получение карбида титана, по составу близкого к формуле TiC в таких простых условиях, как это описывалось при получении карбида вольфрама WC, не представляется возможным. Непосредственное соединение порошкообразного металлического титана с углеродом в производстве не осуществляют. Металлический титан обладает большой химической активностью, поэтому его трудно получить в чистом состоянии в форме мелкозернистого порошка. Частицы порошка титана всегда будут покрыты пленками устойчивых окислов титана и адсорбированным азотом. Поэтому карбид титана получали непосредственно из двуокиси титана путем прокаливания ее смеси с сажей по реакция:
Эта реакция протекает в три стадии соответственно существованию промежуточных окислов титана TiO4 и TiO.
Вследствие высокой химической прочности окислов титана, в особенности низшего (TlO), восстановление с образованием карбида приходится проводить при температуре около 1900—2000°. Однако даже при такой высокой температуре при атмосферном давлении не удается полностью удалить кислород вследствие образования непрерывного ряда твердых растворов TiC-TiO в которых небольшие остатки кислорода удерживаются с большой прочностью
При высокой температуре карбидизации скорость процесса оказывается весьма значительной.
На рис. 186 показано изменение содержания связанного углерода в зависимости от продолжительности прокаливания смеси ТiО2+3С при 1900° в небольших графитовых патронах.
Как видно (кривая 1), максимальное насыщение продукта углерода (до 19—19 5% Ссвя) достигается уже к концу прогрева шихты до заданной температуры. При дальнейшей выдержке происходит разуглероживание
Одной из причин этого явления служит то, что в реальных условиях прокаливания смеси TiO2+С в графитовотрубчатой печи, хотя бы и в непрерывной струе водорода трудно избежать засасывания в реакционное пространство небольших количеств азота из воздуха или из кожуха печи.
Вследствие высокого химического сродства титана также и к азоту возможно образование примеси нитрида титана:
2TiC + N2 + H2 = 2TiN + C2H2.
Преобладание фазы TiC-WC, кристаллизующейся в решетке карбида титана, способствует устранению привариваемости (прилипания) поверхности сплава к стальной стружке, уменьшению коэффициента трения сплава об обрабатываемую сталь, замедлению или почти полному устранению образования лунки, повышению износоустойчивости сплава при резании им стали.
Измерение микротвердости кристаллов карбидных фаз, входящих в состав титановольфрамового твердого сплава показало, что кристаллы WC имеют микротвердость около 1750 кл/мл2, кристаллы TiC-WC — около 1900—2100 кг/мм2.
Титановольфрамовый сложный карбид более хрупок по сравнению с WC (что сказывается и на несколько повышенной хрупкости титановольфрамовых сплавов по сравнению со сплавами WC-Co). Поэтому в процессе истирания пластинки твердого сплава об обрабатываемую сталь зерна твердого раствора TiC-WC быстрее изнашиваются, чем зерна WC. Наличие избыточных зерен WC способствует повышению общей износоустойчивости и прочности сплава.
Наилучшие свойства титановольфрамовых твердых сплавов типа Т15К6 достигаются при условии, что зерна фазы TiC-WC, составляющие основу структуры сплава, по своим средним размерам должны быть крупнее зерен избыточного WC (см. рис. 187).
Твердость сплава Т15К6 RА = 90—92, т. е. примерно на одну-две единицы больше твердости вольфрамокобальтового сплава ВК6.
Титановольфрамовые сплавы, как и вольфрамокобальтовые, выпускаются нескольких марок с различными соотношениями WC, TiC и Co применительно к разным условиям обработки стальных изделий (см. табл. 76). Сплав Т15К6 применяется для скоростной обточки и расточки, сплав Т5К10 вследствие меньшего количества карбида титана и повышенного содержания кобальта, обладает большей прочностью за счет некоторого понижения режущих свойств и применяется на грубых обдирочных работах.
Для чистовой так называемой «алмазной» обточки и расточки применяется сплав с наиболее высокими режущими свойствами — Т30К4, содержащий наибольшее количество карбида титана и наименьшее количество кобальта, в котором весь карбид вольфрама введенный в состав сплава, входит в твердый раствор TiC-WC, и. следовательно такой сплав двухфазен.
Титановольфрамовый карбид обладает значительно меньшей теплопроводностью, чем карбид вольфрама. Поэтому сплавы TiC-WC-Co менее теплопроводны, чем сплавы WC-Со. Это обстоятельство сказывается на распре делении тепла между резцом и обрабатываемым металлом и имеет важное значение в условиях резания металлов.
На рис. 176 показана характеристика жаропрочности (красностойкости) твердых сплавов по изменению их твердости с температурой. Прочность металлокерамических твердых сплавов, выражающаяся цифрами сопротивления при изгибе, также сохраняется достаточно высокой при повышенных температурах (табл. 77).
Сопротивление сжатию, по которому металлокерамические твердые сплавы значительно превосходят все остальные сплавы и металлы, сохраняется весьма высоким также и при повышенных температурах (табл. 78).
Читайте также: