Тверді сплави

Сталі для вимірювальних інструментів

Основні вимоги, які висувають до сталей для вимірювальних інструментів: висока твердість, зносостійкість і стабільність в розмірах впродовж всього терміну експлуатації.

Особливо важко забезпечити стабільність розмірів, оскільки в сталі після гартування і відпустки з часом можуть відбуватися:

- перерозподіл напруг, що може викликати деформацію;

- зменшення тетрагона мартенситу, що призводить до зменшення об'єму і розмірів;

- перетворення залишкового аустеніту в мартенсит відпуску, що збільшує розміри.

Для виготовлення вимірювальних інструментів використовують вуглецеві (У8 - У12) і низьколеговані інструментальні сталі (X, ХВГ, ХВС).

Для отримання твердості не менше HRC 60…64 високовуглецеві сталі піддають гартування в маслі і тривалому низькотемпературного відпуску.

Для інструментів підвищеної точності після гартування проводять обробку холодом при температурі -80^оС для зменшення кількості залишкового аустеніту. Відпустку проводять при 120…170^оС. Нагрівання до вищої температурі не допускається з метою збереження необхідної твердості і зносостійкості інструменту.

Для вимірювального інструменту великого розміру і складної конфігурації використовують нітралой (38ХМЮА), який покращують і далі азотують на високу твердість.

Тверді сплави є інструментальними матеріалами, які складаються з карбідів тугоплавких металів і кобальту як зв'язуючого компоненту. Ці сплави виготовляють методами порошкової металургії. Порошки карбідів вольфраму, титана, танталу, ніобію, ванадію спекають з порошком кобальту при 1400…1550^оС після попереднього пресування.

Характерною особливістю твердих сплавів є їх дуже велика твердість (87...92 HRA), яка зберігається при нагріванні до 800...1000^оС. Зносостійкість інструментів з твердих сплавів перевищує зносостійкість інструменту з швидкорізальних сталей в 10...20 раз.

Основними твердими сплавами є сплави груп BK, TK і TTK.

Сплави групи ВК виготовляють на основі карбіду вольфраму, цифра після букв "ВК" указує на вміст кобальту у відсотках. Чим більше зміст кобальту, тим вище міцність, але твердість трохи знижується. Тверді сплави цієї групи мають найбільшу міцність, але нижчу твердість, ніж сплави інших груп. Вони теплостійкі до 800^оС і їх застосовують для обробки чавунів і сплавів кольорових металів, в яких при механічній обробці утворюється крихка стружка.

Сплави з малою кількістю кобальту мають підвищену твердість і зносостійкість, але знижену міцність (ВКЗ). Через це їх слід використовувати для чистового точіння. Сплави з підвищеною кількістю кобальту використовують для чорнового точіння (ВК6, ВК8). Сплав ВК20 використовують для армування штампів, що різко підвищує їх зносостійкість. Після алмазного заточування забезпечується дуже висока чистота (відсутність щербин, дрібних тріщин) леза інструменту.

Сплави групи ТК виготовляють на основі карбідів вольфраму і титана. Їх маркірують буквами "Т" і "К" і цифрами. Цифра після "Т" указує на вміст карбідів титана у відсотках, а після "К" – кобальту, інше – карбід вольфраму. Сплави цієї групи мають вищу твердість, ніж групи ВК. Теплостійкість сплавів групи ТК складає 900…1000^оС. Їх застосовують для високошвидкісної обробки сталей.

Сплави групи ТТК виготовляють на основі карбідів вольфраму, титана і танталу. Їх маркують буквами "Т", "Т", "К" і цифрами. Цифра, яка стоїть після букв "ТТ", указує на сумарний зміст карбідів титана і танталу, а цифра, яка стоїть після букви К – на зміст кобальту. Сплави цієї групи застосовують для важчих умов різання (чорнове точіння сталевих злитків, поковок, відливок).

Висока крихкість вольфрамових сплавів, а також дефіцитність вольфраму послужили причиною розробки і використовування без вольфрамових твердих сплавів (БВТС). У цих сплавах основою є карбіди і карбонітриди титану, а як зв'язуючий компонент використовуються нікель і молібден. Сплави маркуються буквами КТН і ТН.

БВТС поступаються вольфрамовміщучим сплавам за міцністю, так само як і теплопровідністю та теплостійкістю. Знижена теплопровідність означає, що при однаковій кількості теплоти, що виділяється при різанні, різальна кромка інструменту з БВТС нагрівається сильніше. Ця обставина разом з меншою теплостійкістю визначає нижчу стійкість такого інструменту при високих швидкостях різання.

Широке застосування як інструментальний матеріал одержала різальна кераміка, теплостійкість якої досягає 1200…1400^оС, а твердість перевищує 80 НRC, що дозволяє виконувати різання з швидкостями до 600 м/хв. На відміну від твердих сплавів кераміка не містить металевої зв'язки, а складається тільки з твердих компонентів (оксидів, карбідів, нітридів). Відсутність пластичної фази в структурі визначає високу крихкість і низьку міцність кераміки, що не дозволяє використовувати її при різанні із значними силовими навантаженнями.

Для виготовлення лезвійного інструменту використовуються штучні надтверді матеріали (СТМ). Застосування мають СТМ на основі нітриду бору: композит-01 (ельбор); композит-02 (белбор); композит-05 (гексаніт-Р) та ін. З алмазних полікристалів виготовляють СТМ марок АСПК (карбонадо) і АСБ (баллас). З матеріалів, одержаних спіканням зерен алмазу, виробляють СТМ марок СВБН і СКМ (карбоніт). Кріплення заготівок СТМ звичайно здійснюють запресуванням в металокерамічні вставки, які потім кріпляться до корпусу інструменту.

СТМ володіють найвищими твердістю, модулем пружності, теплопровідністю, в порівнянні з іншими інструментальними матеріалами, що дозволяє забезпечити високу точність обробки, малу шорсткість поверхні і, тим самим, створити умови для виключення операції шліфування. Застосування інструменту із СТМ дозволяє обробляти загартовані сталі, чавуни, тверді сплави з твердістю > 60HRC і виробляти точіння деталей з товщиною стінки 0,2 мм.

Дата добавления: 2014-01-07