Твердые сплавы III
Следует отметить, что при обработке закаленных конструкционных сталей (с твердостью более RC 55) целесообразнее применять вольфрамовый твердый сплав ВК8, имеющий большие прочность и теплопроводность, а при обработке высоколегированных нержавеющих и жаропрочных сталей и сплавов с ударной нагрузкой или по загрязненной литейной корке — вольфрамовые сплавы ВК8 и ВК4. С другой стороны, при обработке ковкого чугуна и алюминиевых сплавов с высокими скоростями резания и небольшой равномерной нагрузкой титановольфрамовые твердые сплавы (например, Т15К6) могут иметь большую стойкость, чем вольфрамовые.
Исследовательские работы по улучшению свойств твердых сплавов и созданию новых, более совершенных сплавов ведутся непрерывно. Часть новых улучшенных марок твердых сплавов уже заняла прочное место в производстве, другие проходят испытания.
Основными направлениями в усовершенствовании твердых сплавов в настоящее время являются:
- изменение структуры (строения) сплавов
- изменение их состава
- изменение технологии изготовления твердых сплавов
Изменение структуры твердых сплавов
Изменение структуры сплавов заключается в увеличении или уменьшении размеров зерен карбидов вольфрама и карбидов титана.
Разработаны и выпускаются сравнительно крупнозернистые твердые сплавы, которые, несмотря на пониженное содержание кобальта, обладают достаточно высокой прочностью; это объясняется тем, что при больших размерах зерен карбидов окружающие их «прожилки» кобальта также крупнее. По прочности он не уступает сплаву ВК6, а в ряде случаев и сплаву ВК8, а по стойкости на получистовых и обдирочных (без резких ударов) работах лучше их в 2—3 раза. Твердый сплав ВК4 дает хорошие результаты при обработке чугунов и жаропрочных сплавов и заслуживает широкого применения.
Наряду с этим созданы и освоены мелкозернистые твердые сплавы, которые отличаются очень малой пористостью, высокими твердостью и износостойкостью. Таким новым сплавом является ВК6М, предназначаемый для обработки особо твердых чугунов, нержавеющих сталей и других труднообрабатываемых материалов.
Рассматривая улучшение свойств твердых сплавов путем изменения их состава, нужно иметь в виду, что возможности изменять содержание вольфрама, титана и кобальта практически уже исчерпаны. Поэтому следует изыскивать новые элементы, добавка которых повысила бы качество сплава.
Таким элементом является, в частности, тантал. В настоящее время созданы новые твердые сплавы для обработки сталей, содержащие наряду с карбидами вольфрама, карбидами титана и кобальтом также карбиды тан рала. Карбиды тантала, как и карбиды титана, способствуют уменьшению слипания сходящей стружки с твердым сплавом. Обладая значительной тугоплавкостью (температура плавления 3 880°), карбиды тантала мягче, чем карбиды титана; поэтому титанотапталовые твердые сплавы имеют более высокую прочность. Этот путь дает возможность создать твердый сплав, прочность которого была бы достаточной для обдирочной обработки сталей в условиях тяжелых нагрузок и который занял бы промежуточное положение между быстрорежущими сталями и титановольфрамовыми твердыми сплавами. В таком инструментальном материале производство испытывает острую нужду.
Титанотанталовые твердые сплавы могут успешно применяться вместо быстрорежущей стали при тяжелом черновом точении стальных деталей с ударами и по загрязненной корке, при строгании стали, а также при работе на токарных автоматах. При этом скорость резания может быть повышена в 1,5—2 раза.
Твердые сплавы ТТ7К12 и Т5К12В не следует применять в случаях, когда сплавы Т5КЮ и ВК8 имеют достаточную прочность, а также тогда, когда скорости резания, применяемые при использовании быстрорежущих инструментов, нельзя повысить по крайней мере в 1,5 раза.
Делаются попытки изменить связывающий металл — применить вместо чистого кобальта сплавы на основе никеля, кобальта или молибдена; это также позволяет повысить режущие свойства твердого сплава.
Наконец, ведутся работы по созданию твердых сплавов, в состав которых входят не карбиды, а так называемые бориды, т. е. соединения металлов с бором. Так, например, твердые сплавы на основе боридов титана дают при обработке некоторых материалов десятикратное повышение стойкости инструментов.
Можно предвидеть, что качество твердых сплавов будет улучшаться также путем совершенствования технологии их изготовления. В связи с этим представляют интерес появившиеся в последнее время сведения о повышении прочности и режущих свойств твердых сплавов в результате воздействия на них перед спеканием мощного ионизированного излучения или радиоактивного излучения.