Свойства некоторых твердых сплавов (гарантируемые)

По структуре и природе карбидных фаз современные твердые сплавы могут быть разделены на три группы.

К первой группе относятся однокарбидные твердые сплавы, состоящие из карбида вольфрама (так называемая группа ВК). Внутри группы сплавы подразделяются на марки (ВКЗ, ВК6, ВК8, ВК10), различающиеся содержанием кобальта (в сплаве ВК8 – 8% Со, в сплаве ВК6 – 6% и т. д.). Чем больше в сплаве кобальта, тем он менее тверд и размягчается при более низкой температуре, но и менее хрупок. Прочность твердых сплавов из-за хрупкости меньше прочности быстрорежущей стали.

Сплав следует выбирать с учетом этих особенностей, а также условий работы.

Структура однокарбидного сплава группы ВК приведена на рис. 3.18, а. Светлые угловатые зерна и являются кристаллами карбида WC. Кобальтовая прослойка располагается по границам зерна и на оптических микрофотографиях протравленных шлифов четко не выявляется. Темные участки на шлифе – преимущественно поры.

Карбид вольфрама WC почти не растворяет титана, тогда как карбид титана TiC ведет себя по отношению к вольфраму совсем иначе. Согласно исследованию Я. С. Уманского и др., в карбиде титана может раствориться до 70% вольфрама, а при высокой температуре – до 90%.

Диаграмма состояния карбидной системы показана на рис. 3.19.

Ко второй группе твердых сплавов относят двухкарбидные сплавы – группа ВТК. Наиболее типичным представителем этой группы сплавов является сплав Т15К6. Хотя перед спеканием порошок состоит из 15%карбида титана и 79% карбида вольфрама, но при спекании вследствие процессов диффузии и растворения вольфрама и углерода в карбиде титана структура состоит более чем из 50% карбида титана (Ti, W) С (темные крупные карбидные частицы, рис. 3.18, б).

Рис. 3.18. Микроструктура твердых сплавов, ×100:

а – ВК3; б – Т15К6; в – Т30К4

Pиc. 3.19. Псевдобинарный разрез системы W – Ti – С

Из диаграммы состояния видно, что вертикаль, соответствующая сплаву Т15К6, как и сплаву Т5КШ (т. е. когда исходная шихта сплава состоит из 15 или 5% карбида титана), находится в двухфазной области.

К третьей группе относятся однокарбидные сплавы, состоящие из карбида (Ti,W)С, – группа ТК. Это сплавы Т30К4 и Т60К6. При таком количестве карбида титана в шихте (т. е. 30 и 60%) в нем полностью растворен весь вольфрам. Вертикали, соответствующие этим сплавам, находятся в однофазной области твердого раствора на базе карбида титана. Структура такого сплава состоит из округлых зерен карбида (Ti, W)С (рис. 3.18, в).

Карбид титана отличается от карбида вольфрама не только более высокой твердостью, но и повышенной хрупкостью. Практика показала, что для обработки стали лучше применять сплавы группы ВТК, для обработки хрупких материалов – сплавы группы ВК. Сплавы группы ТК имеют применение при обработке горных пород, бурении нефтяных скважин.

В качестве режущих элементов инструмента применяют и другие здесь не описанные высокотвердые неметаллические материалы – начиная от алмаза (самый твердый материал в природе) и приближающиеся к алмазу по твердости соединения типа боридов и более сложные.