Основные марки ванадиевых сталей:

Р18Ф2 (2% V), Р14Ф4, Р9Ф5, Р6М5Ф3.

Универсальная замена первых 3-х марок Р12Ф3.

У этих сталей повышенная твердость до HRC = 66 … 67 и в меньшей степени повышенная теплостойкость _кр  625 … 635⁰ С, но ниже прочность _u  250 … 290 кГс/мм². Они плохо шлифуются.

Основные марки кобальтовых сталей:

Р9К5, Р9К10, Р6М5К5 (5% Со).

Эти стали имеют наиболее высокую критическую температуру _кр  640 … 670⁰ С, повышенную твердость до HRC = 66 … 68, лучшую шлифуемость, чем ванадиевые, но их механическая прочность ниже (_u  200 … 280 кГс/мм²) и они дороже.

Стали повышенной теплостойкости следует применять при обработке высокопрочных и закаленных сталей, жаропрочных и жаростойких сталей и сплавов, т.е. при обработке, так называемых, труднообрабатываемых материалов.

Ванадиевые стали применяются при меньших скоростях резания и больших силовых нагрузках. Применение сталей повышенной теплостойкости при обработке углеродистых и конструкционных материалов, как правило, экономически не оправдывается, т.к. они дороги.

Кроме этих сталей используются и сложнолегированные: р12М3Ф2К8, Р10М4Ф3К10, Р6М5Ф2К8 и др. Они выпускаются по ТУ, распространены мало.

Стали высокой теплостойкости имеют твердость до HRC 68…69 и теплостойкость 700…7200⁰С. Прочность . Эти стали, в отличие от остальных быстрорежущих упрочняются вследствие выделения интерметаллидов, а не карбидов. Они содержат поэтому мало углерода (порядка 0,005…0,15%).

Стойкость по сравнению с Р6М5 возрастает в 20 ... 40раз при резании титановых сплавов и в 8…10 раз при резании аустенитных сплавов. Представителем этой группы является марка В11М7К23. Эти стали дороги и дефицитны. Применять их экономически выгодно только для труднообрабатываемых материалов. Выпускаются они в ограниченном количестве как экспериментальные или по ТУ.

3.5. Твердые сплавы (металлокерамика).

Твердосплавные инструментальные материалы в ряде случаев вытесняют быстрорежущие тали.

Твердые сплавы для режущего инструмента изготавливаются в виде пластин различной формы и размеров, получаемых методом порошковой металлургии - прессованием из порошка и спеканием.

К корпусу режущего инструмента пластины крепятся с помощью пайки или различными механическими прижимами.

Некоторые типы небольшого по размеру инструмента делают целиком из твердого сплава (сверла, фрезы и др.).

Наша промышленность выпускает 3-и группы твердых сплавов на основе вольфрама:

1) однокарбидные вольфрамовые сплавы ВК (содержат Со и WC),

2) двухкарбидные титано-вольфрамовые сплавы ТК (содержат Со, WC, TiC).

3. трехкарбидные титано-тантало-вольфрамовые сплавы ТТК (содержат Со, WC, ТiС, TaС).

Кобальт в твердом сплаве играет роль связки, а карбиды – роль твердого режущего каркаса. Кобальт придает твердому сплаву прочность, а карбиды – твердость и износостойкость

(Co↑ → σ_u↑, HRA ↓).

В таблице 3.1. приведены некоторые физико-механические свойства наиболее распространенных марок твердых сплавов, указана группа применения по ИСО (Международная организация по стандартизации) – К, Р, М и приведены аналогии сплавов, которые недавно начали выпускаться на Московском опытном заводе комбината твердых сплавов (сплавы МС, ТУ 48-19-307-80).

Таблица 3.1.

Физико–механические свойства твердых сплавов.

Группа	Марка по		Группа по ИСО	HRA	кгс/мм2	кгс/мм2
	ГОСТ	ТУ 48-19- -370-80
Одно-карбидный	ВК2 ВК6 ВК8	МС 301 МС 321 МС 341	К01 К20 К40	90 88 87,5	120 150 170	410 460 480	800…850
Двух- карбидный	Т30К4 Т1564 Т5К10	МС 101 МС 111 МС 131	Р01 Р10 Р30	92 90 88,5	95 120 150	350…400	850…900
Трех-карбидный	ТТ8К6 ТТ7К12 ТТ10К8Б	МС 312 МС 146 МС 321	К10 М40 М20	90,5 87,0 89	125 165 130		750
	Сталь Р18			83	300	410	600

Расшифровка составов сплавов:

ВК - 6 % Со, 94 %WC;

Т5К10 – 5 % TiC, 10 % Со, 85 % WC.

ТТ7К12 – 7 % (TiC+ТаС), 12 % Со, 81 % WC.

Из приведенной таблицы следует, что:

1. С увеличением процентного содержания Со HRA уменьшается, σ_u увеличивается.

2. Твердые сплавы хрупкие, но хорошо работают на сжатие.

3. Двухкарбидные сплавы имеют более высокую критическую температуру.

4. Трехкарбидные сплавы по своим физико-механическим свойствам занимают промежуточное место между одно-, двухкарбидными твердыми сплавами и быстрорежущей сталью.

Для резания труднообрабатываемых материалов в ограниченном количестве выпускаются мелкозернистые сплавы (например, BK6M) и особо мелкозернистые (например, BKIOOM). Измельчение зерна приводит к тому, что прочность сплава понижается, а твердость и износостойкость растут.

Стремление экономить дефицитный вольфрам привело к созданию титановых (безвольфрамовых) твердых сплавов. В настоящее время их выпускают 2-х типов:

а) на основе карбида титана с никель – молибденовой связкой.

Например, марка ТН – 20 (79% TiC, 16% Ni, 5% Mo). Которая по своим свойствам близка в Т30К4;

б) на основе карбонитрида титана с никель – молибденовой связкой, например марка КНТ-16 (74% Ti CN, 19,5% Ni, 6,5% Mо), по своим свойствам близкая к Т15К6.

Сплав КНТ-16 более прочный, но менее теплостойкий и износостойкий, чем ТН-20.

Свойства твердых сплавов определяют их применяемость.

При обработке хрупких материалов, дающих стружку надлома – чугунов, бронз, пластмасс и т.п., т.е. в случаях, когда контактная площадка на передней поверхности инструмента мала, напряжения сжатия на ней большие, но температура в зоне резания невелика, применяют более прочные, но менее теплостойкие сплавы группы ВK (по ИСО - К). Сплавы этой группы применяют также при резании мягких цветных металлов, обработка которых сопровождается малой интенсивностью тепловыделения.

При резании конструкционных углеродистых и легированных сталей и сплавов, дающую сливную стружку, давление которой распределяется на большую площадь контакта с передней поверхностью (меньшее контактное напряжение), когда температура резания высока, применение сплавов группы ВК не обеспечивает высокой производительности обработки. В этих случаях используют более теплостойкие и износостойкие, но менее прочные сплавы группы ТК (по ИСО - Р). Однако в некоторых случаях, когда при обработке указанных материалов прочность сплавов ТК оказывается недостаточной, используют сплавы группы ВК.

К таким случаям можно отнести:

1) обработку высокопрочных сталей и сплавов (в частности закаленных),

2) обработку с большими сечениями срезаемого слоя при прерывистом резании,

3) обработку при малой жесткости технологической системы СПИД.

Сплавы ТТК применяют для обработки сталей и чугунов в особо тяжелых условиях обработки при больших глубинах резания, больших подачах, резании с ударами, черновой работе по литейной или штамповочной корке. В этих случаях их повышенная прочность компенсирует пониженную теплостойкость.

Внутри группы марку твердого сплава выбирают по следующему правилу:

чем тяжелее условия работы, тем больше должно быть в сплаве кобальта. Чистовую обработку в спокойных условиях при малых сечениях срезаемого слоя, т.е. малой силовой нагрузке, следует вести сплавами ВК - 2, T30K4, а черновую при большой силовой нагрузке - ВК8, Т5К10.

Твердыми сплавами стараются оснастить весь режущий инструмент, если это возможно, т.к. он обеспечивает в 3…5 раз больше скорость резания, чем быстрорежущие стали. Хотя их стоимость вше (200…350 руб/кг), по экономически их применение оправдано.