Химия - Твёрдые сплавы
28 февраля 2011Оглавление:
1. Твёрдые сплавы
2. Применение
Твёрдые сплавы — твёрдые и износостойкие металлические материалы, способные сохранять эти свойства при 900—1150 °C. В основном изготовляются на основе карбидов вольфрама, титана, тантала, хрома при различном содержании кобальта или никеля.
Типы твёрдых сплавов
Различают спечённые и литые твёрдые сплавы. Главной особенностью спеченных твердых сплавов является то, что изделия из них получают методами порошковой металлургии и они поддаются только обработке шлифованием или физико-химическим методам обработки, а литые твердые сплавы предназначены для наплавки на оснащаемый инструмент и проходят не только механическую, но часто и термическую обработку. Порошковые твердые сплавы закрепляются на оснащаемом инструменте методами пайки или механическим закреплением.
Так же твердые сплавы различают по металлам карбидов, в них присутствующих: вольфрамовые — ВК2, ВК3,ВК3М, ВК4В, ВК6М, ВК6, ВК6В, ВК8, ВК8В, ВК10, ВК15, ВК20, ВК25; титано-вольфрамовые — Т30К4, Т15К6, Т14К8, Т5К10, Т5К12В; титано-тантало-вольфрамовые — ТТ7К12, ТТ10К8Б.Безвольфрамовые ТНМ20, ТНМ25, ТНМ30
Свойства твёрдых сплавов
Пластинки из твердого сплава имеют HRA 86-92 обладают высокой износостойкостью и красностойкостью, что позволяет вести обработку со скоростями резания до 800 м/мин.
Спечённые твёрдые сплавы
Композиционные материалы, состоящие из металлоподобного соединения, цементированного металлом или сплавом. Их основой чаще всего являются карбиды вольфрама или титана, сложные карбиды вольфрама и титана, карбонитрид титана, реже — другие карбиды, бориды и т. п. В качестве матрицы для удержания зерен твердого материала в изделии применяют так называемую «связку» — металл или сплав. Обычно в качестве «связки» используют кобальт, реже — никель, его сплав с молибденом.
Получение твердых сплавов методом порошковой металлургии
- Получение порошков карбидов и кобальта методом восстановления из оксидов.
- Измельчение порошков карбидов и кобальта до 1-2 микрон.
- Просеивание и повторное измельчение при необходимости.
- Приготовление смеси.
- Холодное прессование.
- Спекание под нагрузкой при 1400 °C. При 1400 °C кобальт плавится и смачивает порошки карбидов, при последующем охлаждении кобальт кристаллизуется, соединяя между собой частицы карбидов.
Номенклатура спеченных твердых сплавов
В России и бывшем СССР для обработки металлов резанием применяются следующие спеченные твердые сплавы:
Марка сплава |
WC % | TiC % | TaC % | Co % | Прочность на изгиб, МПа |
Твёрдость, HRA |
Плотность, г/см3 |
Теплопроводность, Вт/ |
Модуль Юнга, ГПа |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
ВК2 | 98 | — | — | 2 | 1200 | 91,5 | 15,1 | 51 | 645 |
ВК3 | 97 | — | — | 3 | 1200 | 89,5 | 15,3 | 50,2 | 643 |
ВК3-М | 96 | — | — | 4 | 1550 | 91 | 15,3 | 50,2 | 638 |
ВК4 | 96 | — | — | 4 | 1500 | 89,5 | 14,9-15,2 | 50,3 | 637,5 |
ВК4-В | 96 | — | — | 4 | 1550 | 88 | 15,2 | 50,7 | 628 |
ВК6 | 94 | — | — | 6 | 1550 | 88,5 | 15 | 62,8 | 633 |
ВК6-М | 94 | — | — | 6 | 1450 | 90 | 15,1 | 67 | 632 |
ВК6-ОМ | 94 | — | 2 | 6 | 1300 | 90,5 | 15 | 69 | 632 |
ВК8 | 92 | — | — | 8 | 1700 | 87,5 | 14,8 | 50,2 | 598 |
ВК8-В | 92 | — | — | 8 | 1750 | 89 | 14,8 | 50,4 | 598,5 |
ВК10 | 90 | — | — | 10 | 1800 | 87 | 14,6 | 67 | 574 |
ВК10-ОМ | 90 | — | — | 10 | 1500 | 88,5 | 14,6 | 70 | 574 |
ВК15 | 85 | — | — | 15 | 1900 | 86 | 14,1 | 74 | 559 |
ВК20 | 80 | — | — | 20 | 2000 | 84,5 | 13,8 | 81 | 546 |
ВК25 | 75 | — | — | 25 | 2150 | 83 | 13,1 | 83 | 540 |
ВК30 | 70 | — | — | 30 | 2400 | 81,5 | 12,7 | 85 | 533 |
Т5К10 | 85 | 6 | — | 9 | 1450 | 88,5 | 13,1 | 20,9 | 549 |
Т5К12 | 83 | 5 | — | 12 | 1700 | 87 | 13,5 | 21 | 549,3 |
Т14К8 | 78 | 14 | — | 8 | 1300 | 89,5 | 11,6 | 16,7 | 520 |
Т15К6 | 79 | 15 | — | 6 | 1200 | 90 | 11,5 | 12,6 | 522 |
Т30К4 | 66 | 30 | — | 4 | 1000 | 92 | 9,8 | 12,57 | 422 |
ТТ7К12 | 81 | 4 | 3 | 12 | 1700 | 87 | 13,3 | ||
ТТ8К6 | 84 | 8 | 2 | 6 | 1350 | 90,5 | 13,3 | ||
ТТ10К8-Б | 82 | 3 | 7 | 8 | 1650 | 89 | 13,8 | ||
ТТ20К9 | 67 | 9,4 | 14,1 | 9,5 | 1500 | 91 | 12,5 | ||
ТН-20 | — | 79 | 1000 | 89,5 | 5,8 | ||||
ТН-30 | — | 69 | 1100 | 88,5 | 6 | ||||
ТН-50 | — | 61 | 1150 | 87 | 6,2 |
Разработки
В настоящее время в отечественной твердосплавной промышленности проводятся глубокие исследования, связанные с возможностью повышения эксплуатационных свойств твердых сплавов и расширением сферы применения. В первую очередь эти исследования касаются химического и гранулометрического состава RTP смесей. Одним из удачных примеров за последнее время можно привести сплавы группы ТСН, разработанных специально для рабочих узлов трения в агрессивных кислотных средах. Данная группа является логическим продолжением в цепочке сплавов ВН на никелевой связке, разработанных Всероссийским Научно-Исследовательским Институтом Твердых Сплавов. Опытным путём было замечено, что с уменьшением размера зерен карбидной фазы в твердом сплаве, качественно повышаются такие характеристики, как твердость и прочность. Технологии плазменного восстановления и регулирования гранулометрического состава в данный момент позволяют производить твердые сплавы размеры зерен в которых могут быть менее 1 микрометра. Сплавы ТСН группы в настоящий момент находят широкое применение в производстве узлов химических и нефтегазовых насосов отечественного производства.
Литые твёрдые сплавы
Литые твёрдые сплавы получают методом плавки и литья.
Просмотров: 3057
|