3. Тверді сплави. Маркування та галузі застосування

Тверді сплави отримують методами порошкової металургії у вигляді пластин чи коронок. Основними компонентами таких сплавів є карбіди вольфраму (WС), титану (ТіС), танталу (ТаС) ніобію (NbС), дрібні частинки ящх з'єднані порівняно м'якими та менш тугоплавкими кобальтом або нікелем у суміші з молібденом (ВКЗ, ВК6-М, ВК8-В, Т5К10, ТТ8К6, ТМ-1, КТН-1бтощо).

Тверді сплави мають високу твердість - 88-92 НRА (72-76 НRС) і теплостійкість - до 850-1000 °С. Це дозволяє за допомогою інструментів із цих сплавів різати у 3-4 рази швидше порівняно з інструментами із швидкорізальних сталей.

Тверді сплави, які використовуються нині, поділяються на:

1) вольфрамові сплави групи ВК: ВКЗ, ВКЗ-М, ВК4, ВК6, ВК6-М, ВК6-ОМ, ВК8 тощо. В умовному позначенні цифра означає процентний вміст кобальту. Наприклад, позначення ВКЗ показує, що в сплаві 8% кобальту і 92% карбідів вольфраму. Буквами М та ОМ позначаються дрібнозерниста та особливо дрібнозерниста структура;

2) титановольфрамові сплави групи ТК: Т5К10, Т15К6,Т14К8, ТЗОК4, Т60К6 та ін. В умовному позначенні цифра, що стоїть біля букви Т, показує процентний вміст карбідів титану, після букви К - кобальту, залишок - це карбіди вольфраму;

3) титанотанталовольфрамові сплави групи ТТК: ТТ7К12, ТТ8К6, ТТ20К9 тощо. В умовному позначенні цифри, які стоять після букви Т, показують процентний вміст карбідів титану і танталу, після букви К - кобальту, залишок - це карбіди вольфраму;

4) безвольфрамові тверді сплави ТМ-1, ТМ-3, ТН-20, КТН-16, ТС20ХН (ТМ-1 містить 90% - карбідів титану та ніобію, 5% - нікелю, 5% - молібдену; ТМ-3: 64% - карбідів титану та ніобію, 21% - нікелю, 15% - молібдену; ТН-20: 79% -карбідів титану, 15% - нікелю, 6% - молібдену; КТН-16: 74% -карбідонітридів титану, 19,5% - нікелю, 6,5% - молібдену).

Тверді сплави випускаються у вигляді стандартних пластин, які припаюються, приклеюються або кріпляться механічно. Випускаються також монолітні інструменти, робоча частина яких цілком виконана із твердого сплаву.

Правильний вибір марки твердого сплаву забезпечує ефективну експлуатацію різальних інструментів. Для конкрет­ного випадку обробки сплав вибирають, виходячи з опти­мального поєднання його теплостійкості та міцності. На­приклад, сплави групи ТК мають вищу теплостійкість, ніж сплави ВК. Інструменти, виготовлені із цих сплавів, можуть використовуватись при високих швидкостях різання, тому їх широко застосовують при обробці сталей.

Інструменти із твердих сплавів групи ВК використовують при обробці деталей із конструкційних сталей в умовах низької жорсткості технологічної системи верстата, при переривчастому різанні, при роботі з ударами, а також при обробці крихких матеріалів типу чавуну, що зумовлюється підвищеною міцністю цієї групи твердих сплавів і невисокими температурами в зоні різання.

Такі сплави використовуються також при обробці деталей із високоміцних, жаростійких, нержавіючих сталей, титанових сплавів. Це пояснюється тим, що наявність у більшості цих матеріалів титану викликає підвищену адгезію зі сплавами групи ТК і тими, що містять титан. Крім того, сплави групи ТК мають значно гіршу теплопровідність і нижчу міцність, ніж сплави ВК. Введення у твердий сплав карбідів танталу або ніобію (ТТ10К8-Б) підвищує його міцність. Тому три- або чотири-карбідні тверді сплави застосовуються для оснащення інстру­ментів, які працюють з ударами та по забрудненій поверхні.

Проте температура теплостійкості цих сплавів нижча, ніж у двокарбідних. Із твердих сплавів з поліпшеною структурою треба відзначити особливо дрібнозернисті, які застосовуються для обробки матеріалів з великою здатністю до стирання. Сплави ОМ мають щільну, особливо дрібнозернисту структуру, а також малий (до 0,5 мкм) розмір зерен карбідів вольфраму. Останнє дозволяє заточувати та доводити інструмент, який виготовляється з них, з найменшими радіусами різальних кромок. Інструменти із сплавів цієї групи застосовуються для чистої і напівчистої обробки деталей із високоміцних в'язких сталей з підвищеною здатністю до наклепу.

Незначні домішки до складу сплавів групи ОМ карбіду танталу і кобальту підвищують їх теплостійкість, що дозволяє використовувати ці сплави при виготовленні інструментів, призначених для чорнової обробки деталей із різних сталей. Досить ефективна і заміна карбідів танталу карбідами хрому. Це забезпечує отримання сплавів з дрібнозернистою однорід­ною структурою та високою зносостійкістю. Представником цих матеріалів єсплав ВК10-ХОМ.

Сплави з низьким процентним вмістом кобальту (ТЗОК4, ВКЗ, ВК4) мають меншу в'язкість і застосовуються для ви­готовлення інструментів, які зрізають тонку стружку на чистових операціях. Навпаки, сплави з більшим вмістом кобальту (ВК8, Т14К8, Т5К10) є більш в'язкими і використовуються при знятті стружки більшого перерізу на чорнових операціях.Працездатність твердих сплавів значно зростає при нанесенні на них зносостійких покриттів.

Поряд зі сплавами груп ВК, ТК і ТТК нині найпоши­ренішими є сплави груп МС і ВП. Номенклатура цих сплавів досить широка, і вони можуть використовуватись при обробці різних матеріалів. Характерною особливістю сплавів типу МС і ВП є їх підвищена твердість, що особливо важливо в умовах роботи на сучасному автоматизованому обладнанні. Як і на сплави ВК, ТК, ТТК, на сплави МС і ВП можуть наноситись зносостійкі покриття.