Методы и способы упрочнения

Предел прочности при изгибе.

Прочность-свойство твердого тела сопротивляться воздействию внешних сил.

Обычно прочность характеризуется величиной разрушающих нагрузок при сжатии, изгибе, растяжении и т.д.

Прочность твердых сплавов - одно из основных свойств.

Предел прочности находится в обратной зависимости от твердости и увеличивается с увеличением содержания кобальта, проходя через максимум 15-20%. Зависит и от величины зерна карбидной фазы. Максимум зависит от содержания кобальта.

Титановольфрамовые сплавы менее прочные, т.к. карбид титана менее прочный. Зависимость прочности и др. свойств от зернистости у ТК-сплавов более сложная. Наименьшую прочность имеют сплавы с крупной титановой фазой и мелкой фазой WC. При постоянной зернистости титановой фазы с увеличением размера зерен WC-фазы прочность растет, а твердость падает.

Прочность зависит от пористости, наличия графита, степени обезуглероживания, от интенсивности размола.

Предел прочности зависит и от содержания углерода в сплаве. Зависимость отражается кривой, максимум которой проходит при содержании в сплаве углерода 6.12 в пересчете на карбид вольфрама. Причем падение прочности происходит более резко при дефиците углерода, чем в случае его избытка. В общем можно сказать, что предел прочности сохраняет практически постоянное значение в интервале содержания в сплаве от 0.5%Соб. до 0.1%η-фазы.

Предел прочности при сжатии.

Прочность твердых сплавов при сжатии имеет весьма большое значение и характеризует в некоторой степени пластические свойства.

Кривые зависимости σсж от содержания кобальта проходят через максимум, но максимум лежит при значительно меньшем содержании кобальта(4-6%).

С увеличением среднего размера зерна карбидных зерен σсж монотонно уменьшается, но для всех размеров наблюдается максимум в интервале 6-8%. Наиболее высокий уровень σсж наблюдается у мелкозернистых сплавов при содержании кобальта 4 или 8.6%Со.

Ударная вязкость растет непрерывно с увеличением содержания кобальта и ростом зерна. Является функцией прочности, так и пластичности. Поэтому зависимость более сложная.

Пластичность достигается не только увеличением размера зерна, но и применением высокотемпературных процессов восстановления вольфрама и карбидизации[5].

Применение

Твердые сплавы ввиду своей высокой твердости применяются в следующих областях:

· Обработка резанием конструкционных материалов: резцы, фрезы, сверла, протяжки и прочий инструмент;

· Оснащение измерительного инструмента: оснащение точных поверхностей микрометрического оборудования и опор весов;

· Клеймение: оснащение рабочей части клейм;

· Волочение: оснащение рабочей части волок;

· Штамповка: оснащение штампов и матриц (вырубных, выдавливания и проч.);

· Горнодобывающее оборудование: напайка спеченных и наплавка литых твердых сплавов;

· Производство износостойких подшипников: шарики, ролики, обоймы и напыление на сталь;

· Рудообрабатывающее оборудование: оснащение рабочих поверхностей;

· Газотермическое напыление износостойких покрытий[6].

Основные марки вольфрамосодержащих твердых сплавов и области их применения:

Применяемость по системе ISO	Цвет маркировки	Марка сплава	Области применения
Группа	Подгруппа	Без покрытия	С покрытием	Обрабатываемый материал	Рекомендуемое назначение
Р		Синий	Т30К4	-	Сталь и стальное литье	Чистовое точение, развертывание, фрезерование с малым сечением среза
		Синий	Т14К6	-	То же	Получерновое (непрерывное), чистовое (прерывистое) точение или фрезерование
		Синий	Т14К8	-	То же	Черновое (непрерывно), получерновое (прерывистое) точение или фрезерование, черновое зенкерование
		Синий	МС137	МС1460*	Сталь и стальное литье, нержавеющая сталь	Черновое (прерывистое) точение и фрезерование, в том числе прерывистых поверхностей, работы по корке
		Синий	Т5К10, МС131	МС2210*	То же	То же
		Синий	МС146	-	Сталь и стальное литье	Обработка в тяжелых условиях, в том числе по корке, при неравномерном сечении среза
М		Желтый	МС221	МС2210*	Стали аустенитного класса, жаропрочные, титановые стали и сплавы	Черновая и получерновая обработка
		Желтый	ВК10-ОМ	-	Высокопрочные чугуны	То же
K		Красный	ВК6-ОМ, МС313	МС3210*	Серый чугун, закаленная сталь, отбеленный чугун	Чистовая и получистовая обработка
		Красный	МС318, ВК6МС321	-	Серый чугун, цветные металлы и сплавы	Черновое и получерновое точение, получистовое фрезерование
		Красный	ВК8, ВК8М	-	То же	Черновое точение и фрезерование, сверление, зенкерование, нарезание резьбы

Основные характеристики и области применения безвольфрамовых твердых сплавов:

Марка	Основа	Плотность, г/см3	ТвердостьHRA	Области применения
TH20	TiC	5,5-6,0	90,0	Чистовая и получистовая обработка низколегированных и углеродистых сталей, цветных металлов и сплавов на основе меди, чугунов, никелевых сплавов, полиэтилена; области применения групп P01 - P10 при системе ISO
KHT16,ЛЦК29	TiCN	5,5-6,0	89,0	Получистовая и получерновая обработка тех же материалов; области применения групп P01 - P10 при системе ISO

Методы и способы упрочнения

Применяемые технологические методы:

· CVD метод химического осаждения (термическое разложение (водородное восстановление) карбонилов, металлоорганических соединений, иодидов, хлоридов);

· PVD метод физического осаждения;

· ALD (Atomic Layer Deposition);

· PECVD (термическое разложение (водородное восстановление) карбонилов, металлоорганических соединений, иодидов, хлоридов) с инициированием низкотемпературной неравновесной плазмой;

· Вакуумно-дуговое распыление;

· ДВДР (двойной дуговой разряд);

· Электроннолучевое распыление;

· Магнетронное распыление;

· Sputtering Method;

· Вакуумное диффузионное насыщение (силицирование, алитирование, борирование);

· Ионное насыщение (азотирование, цементация, нитроцементация, оксидирование);

· Ионно-лучевая обработка;

· Имплантация;

· Ионное травление;

· Ионная очистка;

· Ионная полировка[7].

Заключение

Большая часть имеющихся твердых сплавов предназначена для обработки резанием различных материалов, в том числе чугунов, нержавеющих, жаропрочных и специальных сталей и сплавов. Важной областью применения твердых сплавов является их использование для волочения и калибрования проволоки, прутков, труб и т.д. В качестве материала для покрытия пластин используют кар­биды, нитриды, бориды и силициды тугоплавких металлов IV— VI групп периодической системы элементов. Наиболее широко применяемыми соединениями такого рода являются карбид, ни­трид, карбонитрид титана.

В результате обработки на поверхности твердосплавной пла­стины образуется мелкозернистый слой соединений, обладающих высокой твердостью, износостойкостью и химической устойчи­востью при высоких температурах.

Повышению износостойкости инструмента посвящено много работ и исследования в этой области продолжаются и в настоящее время. И как результат качественных работ в этой области - огромная номенклатура всевозможного инструмента ведущих фирм производителей в области металлообработки таких как: Вальтер, Митсубиси, Сандвик и т.д. Предлагающих инструмент с различным спектром износостойких покрытий, оптимальной геометрией, изготовленного из высококачественного инструментального материала, для, казалось бы, всех существующих условий работы инструмента на современном оборудовании, включая и скоростную обработку. Из всех существующих методов упрочнения инструмента выделим наиболее прогрессивные, нашедшие свое применение в производстве и являющиеся базой для многих современных покрытий. К таким относятся: химико-термический метод (цианирование); плазменное азотирование; плазменное нанесение покрытий типа TiN, в том числе и многослойных, градиентных покрытий.

 

 

Список литературы

1. Креймер Г. С., Прочность твёрдых сплавов, 2 изд., М., 1971.

2. Туманов В. И., Свойства сплавов системы карбид вольфрама — кобальт, М., 1971.

3. Туманов В. И., Свойства сплавов системы карбид вольфрама — карбид титана — карбид тантала — карбид ниобия — кобальт, М., 1973.

4. Третьяков В. И., Основы металловедения и технологии производства спечённых твёрдых сплавов, 2 изд., М., 1976.

Приложение

Литые твердые сплавы

Пластины из твердых сплавов Фасонные матрицы из твердых сплавов Свойства твердых сплавов

[1] Туманов В. И., Свойства сплавов системы карбид вольфрама — карбид титана — карбид тантала — карбид ниобия — кобальт, М., 1973.

[2] Туманов В. И., Свойства сплавов системы карбид вольфрама — карбид титана — карбид тантала — карбид ниобия — кобальт, М., 1973.

[3] Туманов В. И., Свойства сплавов системы карбид вольфрама — кобальт, М., 1971.

 

[4] Туманов В. И., Свойства сплавов системы карбид вольфрама — кобальт, М., 1971.

 

[5] Туманов В. И., Свойства сплавов системы карбид вольфрама — кобальт, М., 1971.

 

[6] Третьяков В. И., Основы металловедения и технологии производства спечённых твёрдых сплавов, 2 изд., М., 1976.

 

[7] Креймер Г. С., Прочность твёрдых сплавов, 2 изд., М., 1971