Сверхтвердые материалы. Металлокерамические твердые сплавы

Металлокерамические твердые сплавы

Данные сплавы получили широкое распространение во второй половине прошлого столетия как инструментальный материал для режущих инструментов. Они не являются сталями. Их получают методами порошковой металлургии, и по составу они делятся на три группы.

Вольфрамокобальтовые группы ВК, состоят из карбидов вольфрама WC и кобальта. Кобальт является пластичной цементирующей связкой для порошка карбида вольфрама. Их марки – ВК3, ВК6, ВК8, где цифра показывает содержание кобальта, остальное – карбиды вольфрама. Эти сплавы используют для обработки чугунов, цветных сплавов, неметаллических материалов и т. п.

Вольфрамотитанокобальтовые группы ТК (Т5К10, Т15К6, Т30К4). Цифры указывают содержание карбидов титана TiC и кобальта, остальное – карбиды вольфрама WC.

Третью группу составляют вольфрамотитанотанталокобальтовые ТТК (ТТ7К12, ТТ10К12). Первое число указывает суммарное содержание карбидов титана TiC и карбидов тантала TaC, второе – содержание кобальта, остальное – карбиды вольфрама WC. Сплавы групп ТК и ТТК используются для обработки сталей.

Сплавы выпускаются в основном в виде неперетачиваемых трех-, четырех-, пятигранных пластин, которые механически крепятся к корпусу инструмента и являются его рабочей (режущей) частью. Высокие твердость (HRC68 – 76, HRA85 – 92) и теплостойкость (до 800 – 1000°С) этих сплавов позволяют значительно увеличить обрабатываемость многих инструментальных материалов и в три – пять раз повысить скорость резания по сравнению с инструментами из быстрорежущих сталей.

Названные материалы широко применяют для оснащения лезвийных инструментов: резцов, сверл, фрез и т. п. Такие инструменты используют для чистовой размерной обработки при высоких скоростях резания (более 1000 м/мин).

Среди сверхтвердых материалов первое место принадлежит алмазу, твердость которого в восемь раз превосходит твердость закаленной быстрорежущей стали. Преимущественное применение имеют синтетические алмазы (борт, баллас, карбонадо) поликристаллического строения марок АС2, АС6, АС15 и другие.

Область применения алмазных инструментов ограничивается высокой адгезией к железу, что является причиной его низкой износостойкости при точении сталей и чугунов. Алмазным инструментом обрабатывают цветные металлы и их сплавы, пластмассы, керамику, обеспечивая при этом низкую шероховатость поверхности.

Более универсальными являются инструменты из кубического нитрида бора (КНБ).

В зависимости от технологии получения КНБ выпускают под названием эльбор, эльбор-Р, боризон.

КНБ имеет такую же, как алмаз, кристаллическую решетку и близкие с ним свойства. По твердости он не уступает алмазу, но превосходит его по теплостойкости и химической инертности. Это позволяет использовать его для обработки труднообрабатываемых сталей, в том числе цементованных и закаленных. При этом высокоскоростное точение закаленных сталей заменяет шлифование, сокращая в два – три раза время обработки и обеспечивая низкую шероховатость поверхности.

3. Поверхностное упрочнение ДЕТАЛЕЙ

Многие детали машин работают в условиях трения и подвергаются действию ударной и изгибающей нагрузки, поэтому они должны иметь твердую, износостойкую поверхность, проч­ную и одновременно вязкую и пластичную сердцевину. Это достигает­ся поверхностным упрочнением.

Назначение поверхностного упрочнения – повышение прочности, твердости, износостойкости поверхностных слоев деталей при сохранении вязкой, пластичной сердцевины для восприятия ударной нагрузки.

У деталей машин, работающих при динамических и цик­лических нагрузках, трещины усталости возникают в поверх­ностных слоях под влиянием растягивающих напряжений. Если на поверхности создать остаточные напряжения сжатия, то растягивающие напряжения от нагрузок в эксплуатации будут меньше и увеличится предел выносливости (усталости). Создание в поверхностных слоях деталей напряжений сжа­тия – второе назначение поверхностного упрочнения.

Техническими условиями на изготовление детали задают­ся твердость и глубина упрочненного слоя, а также прочность и вязкость сердцевины.

Основные методы поверхностного упрочнения можно разделить на три группы:

механические – пластическое деформирование поверх­ностных слоев, создание наклепа (нагартовки);

термические – поверхностная закалка;

химико-термическая обработка (цементация, азотирова­ние, хромирование и другие).

Дата добавления: 2014-01-07