ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

 Главная      Учебники - Производство     Порошковое материаловедение

 поиск по сайту     

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

содержание   ..  1  2  3  4  5  6  7 

 

 

ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

В эту группу входят материалы, предназначенные для изготовления инструментов, применяемых при обработке резанием, в горнодобывающей промышленности, а также в обработке давлением. Основные требования к этим материалам - высокая твердость, износостойкость, инертность по отношению к обрабатываемому материалу, способность противостоять высоким давлениям, вибрационным и ударным нагрузкам, резким изменениям температуры. Естественно, что совместить в однофазном материале все эти качества довольно трудно, поэтому многие инструментальные материалы создают в виде многофазных композиций. Классическим примером такого материала являются твердые сплавы, в которых одна из составляющих - твердое износостойкое тугоплавкое соединение, а другая составляющая - металлическая связка, обеспечивающая необходимую прочность, термодинамичность, ударо- и вибростойкость. Кроме твердых сплавов,в группу инструментальных материалов входит быстрорежущая сталь и сверхтвердые материалы на основе алмаза и плотных модификаций нитрида бора. Если изделия из быстрорежущей стали в настоящее время изготовляют преимущественно по традиционной технологии (методом литья) и порошковая металлургия в данном случае занимает явно подчиненное место, то при получении изделий из твердых сплавов и сверхтвердых материалов применяют в основном методы порошковой металлургии.

Твердые сплавы. Промышленное освоение изделий из твердых сплавов приходится на конец 20-х и начало 30-х годов XX в. В области обработки металлов резанием это привело к существенному повышению скоростей резания по сравнению с быстрорежущей сталью. Условно твердые сплавы можно классифицировать следующим образом:

1) твердые сплавы на основе карбида вольфрама (основные марки -ВК, ТК, ТТК, ВЖН), используемые в обработке резанием стали, чугуна, цветных металлов, а также в обработке давлением и в бурильной технике; 2) безвопьфрамовые твердые сплавы на основе металлоподобных тугоплавких соединений (ТН, КНТ, ТМ, КХН, КХНФ, ферротикар и др.), а также на основе оксидов алюминия, циркония, нитрида кремния (ЦМ332, ВОК, силинит и др.), применяемые в получистовой и чистовой обработке резанием стали, чугуна, цветных металлов и частично в обработке давлением.

Выше приведены только отечественные твердые сплавы. Напомним принципы их обозначения: карбидовольфрамовые сплавы с

кобальтовой связкой обозначаются буквами ВК, а цифра указывает на содержание кобальта (% по массе);
 

обнаруживает небольшую пластичность при испытаниях на сжатие. Все эти качества, а также хорошая смачиваемость металлами железной группы делают карбид вольфрама уникальным соединением для тугоплавкой составляющей в твердых сплавах и обеспечивают им необходимые служебные свойства - режущие характеристики, износостойкость, твердость, прочность и др. Вместе с тем твердость и особенно окалиностойкость карбида вольфрама невысоки. Добавки карбида титана к карбиду вольфрама повышают эти характеристики, повышают сопротивление образованию лунки (на передней грани резца), формирующейся под воздействием ’’сливной” стружки, что дает возможность повысить скорость резания, однако прочность сплавов снижается и для бурения, а также для ряда видов черновой обработки сплавы типа ТК, как правило, не применяют. Добавки карбида тантала (ниобия) в сплавах ТТК повышают физико-механические свойства и эксплуатационные характеристики;
эти сплавы применяют для обработки высоколегированных труднообрабатываемых сталей и чугунов.

Безвольфрамовые твердые сплавы являются менее дефицитными, но и менее универсальными по сравнению со стандартными твердыми сплавами (табл. 33). Заметно расширяется в последнее время сфера применения керамических инструментальных материалов. Благодаря высокой твердости и красностойкости скорости резания для  керамических резцов значительно выше. Красностойкость оценивают условно по температуре в зоне резания, при которой эксплуатационные характеристики инструмента остаются неизменными; для карбидных и. карбонитридных твердых сплавов она составляет 600-700’С, для инструментальной керамики - 900-1000 ”С [197]. Например, по данным [199], обработку чугуна резцами из нитрида кремния можно проводить при скоростях 600-1000 м/мин при подачах до 0,7 мм/об. Для применения таких режущих материалов необходим соответствующий станочный парк.

Как видно из табл. 33, по показателям прочности безвольфрамовые твердые сплавы значительно уступают сплавам типа ВК и могут заменять только сплавы типа ТК.

Важнейшей для понимания особенностей технологии и свойств

изикомеханические и физико-химические свойства тугоплавких соединений применительно к их использованию в качестве инструментальных материалов [100].