2. Твердые и сверхтвердые инструментальные материалы

2.1. Металлокерамические твердые сплавы

Данные сплавы получили широкое распространение во второй половине прошлого столетия как инструментальный материал для режущих инструментов. Они не являются сталями. Их получают методами порошковой металлургии, и по составу они делятся на три группы.

Вольфрамокобальтовыегруппы ВК, состоят из карбидов вольфрамаWCи кобальта. Кобальт является пластичной цементирующей связкой для порошка карбида вольфрама. Их марки – ВК3, ВК6, ВК8, где цифра показывает содержание кобальта, остальное – карбиды вольфрама. Эти сплавы используют для обработки чугунов, цветных сплавов, неметаллических материалов и т. п.

Вольфрамотитанокобальтовыегруппы ТК (Т5К10, Т15К6, Т30К4). Цифры указывают содержание карбидов титанаTiCи кобальта, остальное – карбиды вольфрамаWC.

Третью группу составляют вольфрамотитанотанталокобальтовыеТТК (ТТ7К12, ТТ10К12). Первое число указывает суммарное содержание карбидов титанаTiCи карбидов танталаTaC, второе – содержание кобальта, остальное – карбиды вольфрамаWC. Сплавы групп ТК и ТТК используются для обработки сталей.

Сплавы выпускаются в основном в виде неперетачиваемых трех-, четырех-, пятигранных пластин, которые механически крепятся к корпусу инструмента и являются его рабочей (режущей) частью. Высокие твердость (HRC68 – 76,HRA85 – 92) и теплостойкость (до 800 – 1000С) этих сплавов позволяют значительно увеличить обрабатываемость многих инструментальных материалов и в три – пять раз повысить скорость резания по сравнению с инструментами из быстрорежущих сталей.

2.2. Сверхтвердые материалы

Названные материалы широко применяют для оснащения лезвийных инструментов: резцов, сверл, фрез и т. п. Такие инструменты используют для чистовой размерной обработки при высоких скоростях резания (более 1000 м/мин).

Среди сверхтвердых материалов первое место принадлежит алмазу, твердость которого в восемь раз превосходит твердость закаленной быстрорежущей стали. Преимущественное применение имеют синтетические алмазы (борт, баллас, карбонадо) поликристаллического строения марок АС2, АС6, АС15 и другие.

Область применения алмазных инструментов ограничивается высокой адгезией к железу, что является причиной его низкой износостойкости при точении сталей и чугунов. Алмазным инструментом обрабатывают цветные металлы и их сплавы, пластмассы, керамику, обеспечивая при этом низкую шероховатость поверхности.

Более универсальными являются инструменты из кубического нитрида бора (КНБ).

В зависимости от технологии получения КНБ выпускают под названием эльбор, эльбор-Р, боризон.

КНБ имеет такую же, как алмаз, кристаллическую решетку и близкие с ним свойства. По твердости он не уступает алмазу, но превосходит его по теплостойкости и химической инертности. Это позволяет использовать его для обработки труднообрабатываемых сталей, в том числе цементованных и закаленных. При этом высокоскоростное точение закаленных сталей заменяет шлифование, сокращая в два – три раза время обработки и обеспечивая низкую шероховатость поверхности.