2.2. Твердые сплавы.

Появились в конце 20-х годов прошлого столетия. Их изготавливают методом порошковой металлургии. Исходными материалами для их изготовления являются порошки карбидов тугоплавких металлов, связанных металлическим кобальтом.

Твердые сплавы разделяют на 3 группы:

- однокарбидные (вольфрамовые), содержащие карбиды вольфрама WC (ВК2, ВК6, ВК8 и т.д.);

- двухкарбидные (титановольфрамовые), содержащие карбиды вольфрама и карбиды титана TiC (Т15К10, Т15К6);

- трехкарбидные (танталотитановольфрамовые) состоят из карбидов титана TiC, тантала TaC и вольфрама WC (ТТ7К12, ТТ7К15 и т.д.).

В обозначении сплавов вольфрамокобальтовой группы цифра показывает содержание кобальта в % (ВК4 - 4% кобальта, остальное карбиды вольфрама). В обозначении титановольфрамовой группы число после буквы Т показывает %-ое содержание карбидов титана, после К – содержание кобальта (Т5К10 – 5 % карбидов титана, 10% кобальта, 85% – вольфрама). В марках титанотанталовольфрамовой группы цифра после букв ТТ показывает содержание тантала и титана, после К – содержание кобальта (ТТ7К12 – 7 % титана и тантала, 12% кобальта, 81% - вольфрама).

Главным недостатком твердых сплавов является хрупкость и недостаточная прочность при изгибе и растяжении.

Сплавы, содержащие наименьшее количество кобальта (ВК2, ВК3, Т30К4) обладают меньшей вязкостью; их используют для инструментов, которые применяют на чистовых операциях.

Сплавы, обладающие большей вязкостью (ВК8, Т5К10) применяют на черновых операциях. Твердые сплавы группы ВК как менее хрупкие применяются при обработке чугунов и временно хрупких материалов, а также прерывистом резании. Для обработки сталей применяют инструмент из сплавов группы ТК (Т15К6, Т14К8 и др.)

Группа 3-х карбидных сплавов характеризуется повышенной износостойкостью, прочностью и вязкостью. Их применяют при обработке труднообрабатываемых сталей аустенитного класса.

Для дополнительного повышения износостойкости пластин на них наносят тонкий слой (от 2-10 мм) карбида и нитрида титана или других высокотвердых материалов. В последнее время карбиды вольфрама заменяются карбидами титана с добавками молибдена, никеля и других тугоплавких материалов. Разработанные на их основе сплавы ТМ1, ТМ3, ТН-30, КТН-16 и др.обладают высокой износостойкостью.

Для оснащения металлорежущего инструмента твердые сплавы выпускают в виде пластин. Пластины из твердых сплавов припаивают или крепят механически к стольному корпусу.

2.3. Керамические инструментальные материалы.

Керамические инструментальные материалы появились в начале 50-х годов. Они не содержат дорогостоящих и дефицитных компонентов. Основой керамики является корунд – минерал кристаллического строения оксида алюминия (технический глинозем) Al₂O₃.

Оксидная керамика обладает высокой твердостью (90-94 HRA), теплостойкостью (до 1200^о) и в ряде случаев значительно превосходит по стоимости и производительности твердые сплавы. Существенным недостатком оксидной керамики является высокая хрупкость, низкая ударная вязкость (КС=0,5…1,2 Дж/см²) и плохая сопротивляемость циклическим изменением тепловой нагрузки.

Инструменты из оксидной керамики используют при чистовой и получистовой обточке и расточке заготовок из высокопрочных и отбеленных чугунов, труднообрабатываемых сталей, некоторых цветных сплавов и неметаллических материалов с высокими скоростями резания (до 600 м/мин). Наибольшее распространение получила минералокерамика ЦМ-322 и В-13, которя имеет предел прочности при изгибе σ_и=295…370 МПа.

С целью повышения механической прочности в оксидную керамику добавляют различные тугоплавкие соединения (карбиды титана, вольфрама, молибдена, хрома и др.) Такие соединения получили название оксидно-карбидной керамики. Предел прочности при изгибе у нее σ_и=400…700 МПа. Представителями этой керамики являются В3, ВОК-60, ВОК-63, ВШ-75 и др. Их применяют при обработке ковких и отбеленных чугунов, труднообрабатываемых сталей и сплавов.