МЕТАЛЛОКЕРАМИЧЕСКИЕ ТВЕРДЫЕ СПЛАВЫ. ПОРОШКОВАЯ МЕТАЛЛУРГИЯ




 

Металлокерамические сплавы на основе очень твердых и тугоплавких карбидов WС, ТiС и ТаС применяются для изготовления режущего инструмента. Они значительно превосходят быстрорежущие и другие инструментальные стали по твердости (НRС составляет 70-80 единиц), износостойкости и теплостойкости (Т = 800-1000°С).

Металлокерамические твердые сплавы получают методами порошковой металлургии. Порошки карбидов и кобальта (связующий компонент) тщательно перемешивают, прессуют в пресс-формах и затем спекают при 1400-1500°С. Полученные пластинки шлифуют и припаивают к державкам инструментов или крепят механическим способом (сварка здесь недопустима из-за возможности пережога).

Недостаток таких сплавов - низкая прочность на изгиб и повышенная хрупкость, по этим характеристикам они уступают сталям.

Металлокерамические твердые сплавы подразделяются на три группы.

I группа - однокарбидные сплавы типа ВКЗ, ВК8, ВК25 (ГОСТ 3382-67). В маркировке В - означает карбид вольфрама, К - кобальт, цифра показывает содержание последнего в %. Чем выше содержание кобальта, тем меньше хрупкость сплава, хотя при этом понижаются твердость и износостойкость.

II группа - двухкарбидные сплавы (WС+ +ТiС+Со). По сравнению со сплавами группы ВК, они имеют повышенную вязкость. Маркировка: Т15К6 (15% Т1С, 6% Со, остальное - W); Т3ОК4 и т. д.

III группа - трехкарбидные сплавы системы WС+ТiС+ТаС+Са. Например, сплав Т17К12 имеет состав: 81% WС+7% (3ТаС+ +4ТiС)+12% Со. Трехкарбидные сплавы имеют повышенную износоустойчивость, вязкость, хорошо сопротивляются вибрациям.

Двух- и трехкарбидные твердые сплавы применяют для чистовой обработки твердых сталей.

Порошковая металлургия включает методы изготовления порошков металлов и металлоподoбных соединений, полуфабрикатов и изделий из них (или их смесей с неметаллическими порошками) без расплавления основного компонента.

Порошки получают различными способами. Название порошка указывает на способ его получения. Карбонильный порошок получают термическим разложением карбонильных соединений металлов; электролитический порошок - электролитическим соединением из растворов или расплавов солей; осажденный порошок - химическим осаждением; распыленный порошок - распылением расплавленного металла или сплава; вихревой порошок - разломом металла в вихревых мельницах.

Большинство порошков состоит из гранул - частиц, имеющих сфероидальную форму - гранулированный порошок

Порошки имеют следующие технологические свойства. Текучесть порошка - способность порошка к пересыпанию. Прессуемость порошка - способность порошка приобретать при прессовании определенную плотность в зависимости от давления. Формуемость порошка - способность порошка сохранять заданную форму после уплотнения при минимальном давлении. Арочный эффект - возникновение несплошности в свободно насыпанном порошке в результате заклинивания частиц. Пирофорность порошка - способность порошка к самовозгоранию при соприкосновении с воздухом.

Изделия из порошка производят следующим образом. Сначала проводят формование. Для этого в приготовленный порошок вводят связующий металл, который служит связкой между частицами основной тугоплавкой фазы, и активизирующую добавку, ускоряющую дальнейший процесс спекания. Чтобы облегчить формование, вводят пластификатор - пластичное вещество, способствующее уплотнению и упрочнению формовок.

В процессе формования заготовкам из порошка или волокна придают форму, размеры, плотность и механическую прочность, необходимые для последующего изготовления изделий. В результате получают формовку. Обычно формование проводят прессованием на механических или гидравлических прессах. В результате получают прессовку.

Формование проводят так же, заливая однородную концентрированную взвесь порошка в жидкости (шликер) в пористую форму, которую затем просушивают.

Полученные заготовки подвергают спеканию - нагреванию без расплавления основного компонента (при температурах 0,6-0,7 Т„л. основного компонента в течение 1-2 ч). При этом происходит межчастичное сцепление и формирование свойств материала.

Спекание может происходить без образования жидкой фазы - твердофазное спекание, с образованием жидкой фазы - жидкофазное спекание. В результате спекания получается спеченный материал или спеченное изделие.

Спекание изделий проводят в различных печах (пламенных, электрических) индукционным нагревом, непосредственным пропусканием электрического тока через спекаемое изделие. Для защиты поверхности изделия от окисления применяют защитные атмосферы или вакуумные печи.

Чтобы избежать коробления изделия, спекание проводят с одновременным приложением давления - спекание под давлением. Часто получают изделия методом горячего прессования - одновременное прессование и спекание порошков. Прессование проводят на механических, гидравлических либо газостатических прессах. Давление и температуру выбирают, исходя из свойств порошков и назначения изделий.

Чтобы повысить прочность изделий, в порошки вводят специальный армирующий материал (упрочняющие стержни, волокна, проволоку, сетку), а затем подвергают спеканию. В результате получают армированный спеченный материал. При нарушении технологии поручения заготовок) или изделий из порошков наблюдаются следующие основные виды дефектов.

У заготовок, полученных прессованием, после снятия давления может наблюдаться увеличение размеров - упругое последействие; может происходить нарушение целостности прессовок из порошков - расслой.

При нарушении технологии спекания на поверхности спекаемого материала может выделиться жидкая фаза – выпотевание, на поверхности спеченного изделия могут образоваться пузыри - вспучивание, поверхностный слой спеченного изделия может иметь измененные структуру и свойства - корочка при спекании.

При превышении заданной температуры спекания происходит нарушение нормальной структуры спеченного изделия - пережог. При занижении заданных температур или времени спекания происходит недопекай и е. При этом плотность и прочность спеченного изделия не соответствуют предъявляемым требованиям. Если компоненты материалов имеют неодинаковый коэффициент диффузии, то при спекании возникает диффузионная пористость.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

 

1. Как разделяются твердые сплавы по методам производства?

2. Назовите свойства известных вам твердых сплавов.

3. Каким образом получают металлокерамические

твердые сплавы и где их применяют?

4. Каким образом получают спеченный материал?

Литература

 

1. 1. А.П. Гуляев «Металловедение», М. «Металлургия», 1977г.

2. 2. Ю.М. Лахтина «Материаловедение», М. «Машиностроение», 1980г.

3. 3. Ю.А. Геллер, А.Г. Рахштадт «Материаловедение» М., «Металлургия», 1989г.

4. 4. С.З. Бокштейн «Строения и свойства металлических сплавов, М., 1971г.

5. 5. М.Л. Бернштейн, В.А. Займовский «Структура и механические свойства металлов», М., «Металлургия», 1970г.

 



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2017-04-04 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: