Безвольфрамовые твердые сплавы

Наиболее распространены сплавы на основе карбида и карбонитрида титана сцементированного сталью никилем или никельмолибденовым сплавом. По твердости превосходит карбид вольфрама, но существенно уступают по прочности.

Для бесстружковой обработки материалов, в том числе для изготовления оформляющих деталей пресс-форм наиболее часто применяют ферротикары, в которых карбид титана в которых карбид титана сцементирован сталями различного класса. Особенность таких сплавов состоит в возможности применения всех видов термообработки, воздействующий на свойства стальных связок, что приводит к изменению физических и механических свойств сплава в целом. При изготовлении изделии из FeTiC применяют либо пропитку, либо прессование и спекание заготовки. В первом случае прессуют пористый каркас из карбида титана (пористость 30-60%, иногда с наполнителем: углекислый аммоний, хлористый аммоний) при давлении 100-400 МПа, подвергают его предварительному спеканию водороде или вакууме при 1400-2000 градусах, а затем пропитывают при 1450-1500 градусах в вакууме расплавом стали требуемого состава. Микроструктура характеризуется пластинчатыми или сфероидизированной формой зерен карбида титана.

По второму варианту порошки карбида титана и стали подвергают совместному мокрому размолу в шаровой мельнице в течение 2-4 суток. Прессование смеси с пластификатором ведут при давлении порядка 200 МПа. Заготовки подвергают предварительному спеканию в водороде при 700 градусах и окончательному спеканию в вакууме при 1300-1450 градусах в зависимости от температуры плавления связки и ее относительного количества. Микроструктура спеченного сплава характеризуется наличием округлых карбидных зерен. При длительной изотермической выдержке вокруг зерен карбида титана образуется кольцевая оболочка из взаимных твердых растворов, что приводит к повышению прочности FeTiC. Отжиг после спекания позволяет существенно снизить твердость сплава и применить необходимую механическую обработку. Восстановление высокой износостойкости обеспечивается закалкой и отпуском, после которых твердость на 5-20% превышает достигнутую при спекании. В процессе термообработки изделия из FeTiC практически не изменяют своих линейных размеров.

Для получения изделий из безвольфрамовых твердых сплавов, например, тонкие плоские фрезы, применяют прокатку смеси исходных порошков с пластификатором (парафин или каучук). Затем заготовку вырубают из неспеченной ленты и проводят сначала отжиг при 650-700 градусах, удаляя пластификатор, а затем спекание при температуре, зависящей от состава сплава.

Минералокерамические твердые сплавы

Применяют для получистовой и чистовой непрерывной расточки и обточки детали из серых ковких высокопрочных и отбеленных чугунов, закаленных и улучшенных сталей, некоторых марок цветных металлов и сплавов, а также неметаллических материалов при высоких скоростях резания без применения СОЖ, для волочения проволоки из цветных металлов и для изготовления износостойких деталей машин. Исходным материалом служит технический глинозем (гамма-алюминий2о3) частотой 98,5-99,5%. Глинозем обжигают при 1400-1600 градусах, превращая его из гамма- в альфа-модификацию (корунд). Обожженный глинозем размалывают до зернистости 1-3 мм (измельчение до зернистости менее 1 мкм нежелательно из-за увеличения хрупкости спеченного изделия).

Оксидная керамика. Материал этого типа может быть со стеклофазой или без нее и представляет собой либо чистый Al₂O₃ либо 97-99,5% Al₂O₃ + Cr₂O₃, Fe₂O₃, SiO₂, Mg (материал ЦМ-332).

К предварительно приготовленной α-Al₂O₃ добавляют хлористый магний в количестве 0,5-1%, перемешивают в шаровых мельницах, замешивают с пластификатором и прессуют при давлении 100-200 МПа. Спекание проводят на воздухе в пламенных печах при 1700-1800 градусах и изотермической выдержке 5-10 минут. При этом усадка составляет до 20%. В процессе спекания исходное соединение магния переходит в его оксид, который с Al₂O₃ дают стекловидную фазу, цементирующую основную массу кристаллитов Al₂O₃.

Оксидно-металлическая керамика. К Al₂O₃ добав. 2-10% Мо или Cr благодаря чему вязкость кермета улучш. Смешивание α-Al₂O₃ и порошка металла с размером частиц менее 2 мкм проводят в шаров. либо вибрац. мельницах. Полученную шихту смеш. с пластификатором (целлюлоза) и прессуют заготовки при давлении 100 МПа. Спекание проводят в защитной засыпке (глинозем) при тем-рах 1750-1900 грудусах, для кермета с хром. Связкой тем-ра выше с Мо, ниже длительность изотерм. выдержки 20-25 мин спекания происходит в тв. фазе при отсутствии заметного испарения металла связки и в науглераж. атм-ре, при этом металл связки карбидизируется с обр-ем либо МоС₂ либо Cr₃С_2. В процессе спекания Al₂O₃ взаимодействует с металлом связки или его карбидом с обр-ем интерметалл. Фазы типа Al₄Мо, что обеспеч. формирование прочных межфазных связей.

Оксиднокорбидная керамика. Технология анал. предыдущим. К Al₂O₃ добав. 20-40% Мо₂С или сложного карбида вольфрам С- Мо₂С. Прессуют заготовки при давлении 100 МПа, спекают в графитотрубчатых печах в атм. водорода при 1800-1950 град.