Сверхтвердые инструментальные материалы

Сверхтвердые инструментальные материалы получают при больших давлениях и температурах (около 2500°С) главным образом на основе алмаза и нитрида бора. Синтетические алмазы и нитриды бора обладают очень высокими эксплуатационными свойствами и по способу получения делятся на 2 группы:

порошкообразные (для изготовления абразивного инструмента);

поликристаллические материалы (для изготовления лезвийного инструмента).

Поликристаллы на основе алмаза по способу получения также делятся на 2 группы: поликристаллы, получаемые в результате фазового перехода графита в алмаз, и поликристаллы, получаемые спеканием алмазных зерен.

Синтетические алмазы (карбонадо АСПК и баллас АСБ) получают при давлении 105 МПа и температуре около 2500°С.

Поликристаллы на основе алмаза, получаемые спеканием, делят на 3 группы:

поликристаллы, представляющие однофазный продукт, который состоит из мелких алмазных порошков;

поликристаллы, представляющие композит, который состоит из мелких частиц алмаза, скрепленных связкой;

поликристаллы, полученные пропиткой алмазных порошков металлической связкой (кобальт, никель, хром) при высоких давлениях и температурах.

Алмазные поликристаллы обладают высокой микротвердостью 70...100 МПа, имеют высокую прочность на сжатие, доходящую до 4500...5000 МПа и теплостойкость 700...800°С.

Сверхтвердые материалы на основе нитрида бора (эльбор) также получают спеканием при больших давлениях и температурах. Эльбор (от буквы «Л» - Ленинград, где разработан этот материал и бор) – абразивный материал на основе кубического нитрида бора (боразона) с керамической связкой, содержащий литий. Его получают спеканием 56% нитрида бора и 43% азота в специальных камерах под давлением до 100 МПа и при температуре 1000°С. По твердости эльбор близок к алмазу, но выдерживает более высокие температуры.

На базе эльбора выпускают поликристаллические материалы, например, эльбор-Р, гексанит-Р. Эти материалы по прочности 1,5...2 раза превосходят эльбор и химически инертны к черным металлам. Инструменты, оснащенные эльбором-Р и гексанитом-Р, способны обрабатывать материалы высокой твердости до 60 HRC, причем гексанит-Р в отличие от других материалов способен выдерживать ударную нагрузку.

Медь и сплавы на основе меди

Чистая медь по своим свойствам близка к благородным металлам – серебру и золоту, которые не окисляются на воздухе. Медь окисляется слабо и считается полублагородным металлом. Поэтому медь и её сплавы в ювелирном деле, в частности при отливке скульптур. Но особенно ценными являются её технические свойства – электропроводность и теплопроводность. Высокая электропроводность обусловливает её преимущественное применение в электротехнике в качестве полупроводникового металла. Но примеси и наклеп снижают электропроводность меди. В этой связи для изготовления проводов во многих случаев применяют отожженную медь. Однако для изготовления подвесных проводов, где требуется повышенная прочность, применяют нагартованую медь или медь с волокнистыми и слоистыми наполнителями. Высокие теплопроводные свойства меди используются при изготовлении нагревательных индукторов, кристаллизаторов и др.

В зависимости от химического состава в соответствии с ГОСТ 859-78 (2001) технической медь маркируется буквой М, после которой ставятся буквы, показывающие степень очистки. Поскольку степень очистки зависит от технологии получения меди, то после цифр иногда ставятся буквы, обозначающие: к – катодная, б – безкислородная, р – раскисленная, ВЧ – высокая чистота.

Марка	Содержание меди (%)	Содержание примесей (%)
МВЧк	99,993	0,007
М00к, М00б	99,99	0,01
М0к, М0б	99,95	0,05
М1, М1к, М1р	99,90	0,10
М2, М2р	99,70	0,30
М3, М3р	99,50	0,50

Медь может содержать в своем составе до 12 примесей.

Положительным качеством меди также является её способность сплавляться со многими химическими элементами, приобретая положительные свойства. Поэтому медь является основой для многих сплавов: латуней, медно-никелевых сплавов (мельхиор, монель, нейзильбер, константан и др.). Наиболее распространенными и известными сплавами меди являются латуни и бронзы.

ЛАТУНИ

Латунями называется группа сплавов меди с цинком (Zn = 10 – 45%). Латуни широко применяются в приборостроении, в общем и химическом машиностроении. В соответствии с ГОСТ 15527-70 (2004) латуни обозначаются буквой Л, затем пишется цифра, указывающая средний процент меди Cu в этом сплаве. Нормировано 8 марок простых латуней Л96, Л90, Л85, Л80, Л70, Л68, Л63 и Л60. Латуни более сложного состава, имеющие несколько компонентов, в обозначении после буквы Л имеют другую букву, а цифры, размещенные после цифры, показывающей процент меди, указывают процент добавки в последовательности написания этих цифр. Например, ЛС-59-1 означает: свинцовая латунь, содержащая от 57 до 60% меди и от 0,8 до 1,9 свинца; ЛМцА-57-3-1 – латунь марганцевистоалюминиевая, содержащая 57% меди, 3% марганца и 1% алюминия. Эти латуни называются сложными или специальными. Все добавляемые в латуни обозначаются начальными буквами от названия химического элемента:

О – олово С – свинец А – алюминий

Ж – железо Н – никель К – кремний

Мц – марганец Мш – мышьяк Ц – цинк