Твердые сплавы

Твердые сплавы делят на металлокерамические и безвольфрамовые. Металлокерамическими называются композиционные материалы, получаемые главным образом спеканием тугоплавких компонентов (карбидов вольфрама, титана, тантала) на кобальтовой связке Исходные компоненты формуют прессованием в пресс-формах и далее спекают при температурах, обеспечивающих схватывание в монолитное металлокерамическое изделие без полного расплавления композиции. По сравнению с исходными компонентами металлокерамические сплавы обладают лучшими свойствами (высокой твердостью, теплостойкостью и износостойкостью). Их выпускают в виде пластинок различной формы, которыми оснащают режущие инструменты. Необходимые геометрические параметры режущей части пластинок получают в процессе прессования и в дальнейшем не перетачивают.

Металлокерамические сплавы по ГОСТу 3882-74 делятся на 3 группы: вольфрамокобальтовые (или вольфрамовые), обозначаемые буквами ВК, титановольфрамокобальтовые (или титановые), обозначаемые буквами ТК, и титанотанталовольфрамокобальтовые (или титанотанталовые), обозначаемые буквами ТТК.

Маркируются металлокерамические сплавы следующим образом: группа ВК – вольфрамокобальтовые сплавы, цифра после буквы указывает содержание в сплаве кобальта. Например, сплав ВК2 содержит 2% кобальта и 98% карбидов вольфрама WC. Иногда после цифры справа ставят буквы М, означает что сплав имеет мелкозернистую структуру (размер зерен 1,3...1,5 мкм), ОМ – особомелкозернистая структура (размер зерен до 1 мкм), или В – крупнозернистую структуру (размер зерен 3...5 мкм). Нормальный размер зерен твердых сплавов составляет 2...3 мкм.

Группа ТК – титановольфрамокобальтовые сплавы. Цифры после буквы Т указывают содержание карбидов титана, цифра после буквы К – содержание кобальта, остальное карбиды вольфрама. Например, сплав Т5К10 содержит 5% Ti C, 10% Со и 85% WC.

Группа ТТК – титанотанталовольфрамокобальтовые сплавы. Цифра после букв ТТ показывает суммарное содержание карбидов титана и тантала, а после буквы К – количество кобальта. Например, ТТ7К12 содержит 7% TiC + TaC, 12% Co, 8% WC.

Химический состав (%) и твердость металлокерамических твердых сплавов (гост 3882-74)

Сплав	Карбид вольфрама	Карбид титана	Карбид тантала	Кобальт	Твердость HRA (не менее)
ВК3	97	-	-	3	89,5
ВК3М	97	-	-	3	91,0
ВК6	94	-	-	6	88,5
ВК6М	94	-	-	6	90,0
ВК6В	94	-	-	6	87,5
ВК15	85	-	-	15	86,0
ВК25	75	-	-	25	83,0
Т30К4	66	30	-	4	92,0
Т15К6	79	15	-	6	90,0
Т14К8	78	14	-	8	89,5
Т6К10	85	6	-	9	88,5
ТТ7К12	81	4	3	12	87,0
ТТ10К8	82	3	7	8	89,0

Черновую токарную обработку твердого металла (HRC > 42) проводят резцами с твердосплавными пластинами Т15К6, Т5К10 и ВК6, ВК8. Для точения заготовки по твердой корке рекомендуется применять резцы с пластинами ВК6 и ВК8, так как они лучше выдерживают неравномерные, ударные нагрузки и обеспечивают наибольшую стойкость резцов. Однако при устойчивом черновом точении (без ударов) предпочтительнее применять резцы с металлокерамическими пластинами Т15К6. Чистовую токарную обработку, которая характеризуется высокими скоростями резания и температурами в зоне обработки, проводят резцами с пластинами из твердого сплава ВК6М с мелкозернистой структурой, ВК6ОМ с особомелкозернистой структурой. Они сохраняют повышенную твердость при нагреве до температур 400...900°С.

Безвольфрамовые металлокерамические твердые сплавы были созданы вследствие необходимости замены дорогостоящего вольфрама. В них вместо карбидов вольфрама используют карбиды, нитриды, карбонитриды титана, окислы тугоплавких металлов на никелевой и молибденовой связке.

Наибольшее распространение получили твердые сплавы на никельмолибденовой связке с составом твердой фазы карбидов титана TiC или карбидов и нитридов титана TiC + TiN, так называемых монитикаров, – ТН20, ТНМ25, КТНМ-20А, МНТ-А2, МНТ-А3, МНТ-Б2 и другие имеющие твердость 88...91 HRА.

В ГОСТ 26530 включено только два безвольфрамовых металлокерамических твердых сплава ТН20 и КТН16. Цифра после букв ТН, обозначающих титаноникелевую группу сплавов, показывает суммарное содержание никеля (15%) и молебдена (5%), остальное карбиды титана TiC.

С целью повышения эксплуатационных свойств твердосплавных пластин на них наносят однослойные и многослойные (до 4 слоев) покрытия толщиной 2...12 мкм. Наиболее широко применяются покрытия на основе карбидов титана TiC, нитридов титана TiN, карбонитридов титана TiСN и окислов алюминия Al₂O₃.