2.7. Твердые сплавы

Твердые сплавы представляют собой спеченные гетерогенные материалы, состоящие из зерен высокотвердых тугоплавких соединений, сцементованных пластичным металлом – связкой.

В качестве тугоплавкой фазы твердых сплавов используются карбиды вольфрама W₂C, титана TiC и тантала ТаС. В качестве связки используются кобальт Со и никель Ni.

Сравнительные значения механических показателей твердых сплавов и быстрорежущих сталей приведены в табл. 7, из которой видно, что твердые сплавы превосходят быстрорежущие стали по всем показателям, кроме прочности при изгибе, то есть эти материалы высокотвердые, но хрупкие. Их используют только в условиях малых механических и полного отсутствия ударных нагрузок. Шероховатость поверхности после обработки твердыми сплавами значительно ниже, чем после обработки быстрорежущими сталями.

Твердые сплавы невозможно обрабатывать резанием вследствие их высокой твердости.

Таблица 7. Механические показатели твердых сплавов и быстрорежущих сталей

Инструментальный материал	Твердость HRA	Теплостойкость, °С	Модуль упругости Е, МПа	Прочность при изгибе изг, МПа
Твердые сплавы	87-92	900-1000	(5-6)· 10^5	900-2000
Быстрорежущие стали	85-87	620-720	2·10^5	2200-3500

Твердые сплавы изготавливают прессованием и спеканием методом порошковой металлургии. Применяют в виде пластинок, припаиваемых или механически прикрепляемых к режущему инструменту, а также в виде инструментов простой формы (например, коротких сверл).

В соответствии с ГОСТ 3882–74 металлокерамические твердые сплавы делятся на три группы: вольфрамовые, титановольфрамовые и титанотанталовольфрамовые (табл. 8).

Области применения твердых сплавов для обработки резанием:

Т5К10 – черновое точение, строгание и фрезерование при неравномерном сечении среза и прерывистом резании, другие виды обработки углеродистых и легированных сталей преимущественно в виде поковок, штамповок и отливок по корке и окалине.

Т15К6 – получерновое и чистовое точение, фрезерование, растачивание, зенкерование и развертывание углеродистых и легированных сталей.

Таблица 8. Химический состав и механические свойства

Твердых сплавов (по гост 3882–74)

Марка сплава	Массовая доля, %				Твердость HRA	Прочность при изгибе изг, МПа	Модуль упругости Е10^5, МПа
	WC	TiC	TaC	Co
1. Обработка сталей Титановольфрамовые сплавы
Т5К10	85	6	-	9	88,5	1450	5,5
Т15К6	79	15	-	6	90,0	1200	5,2
Т30К4	66	30	-	4	92,0	1000	4,2
Титанотанталовольфрамовые сплавы
ТТ8К6	84	8	2	6	90,5	1350	-
ТТ17К12	81	4	3	12	87,0	1700	-
2. Обработка чугунов, цветных сплавов, жаропрочных и нержавеющих (аустенитных) сталей Вольфрамовые сплавы
ВК4	96	-	-	4	89,5	1550	6,38
ВК6	94	-	-	6	88,5	1550	6,28
ВК8	92	-	-	8	87,5	1700	5,98
ВК10	90	-	-	10	87,0	1800	5,74

Т30К4 – чистовое точение с малым припуском (типа алмазной обработки), нарезание резьбы, развертывание отверстий в деталях из незакаленных и закаленных сталей.

ТТ17К12 – тяжелое черновое точение, строгание и фрезерование стальных штамповок, поковок и отливок по корке с раковинами при наличии песка, шлака и различных включений.

ТТ8К6 – чистовое и получистовое точение, растачивание, фрезерование и сверление стальных и чугунных отливок, высокопрочных, в том числе закаленных сталей. Обработка цветных, в том числе титановых сплавов.

ВК4 – черновое точение, растачивание и фрезерование при неравномерном резании чугунов, цветных, в том числе титановых сплавов.

ВК6 – черновое и получистовое точение и фрезерование, предварительное нарезание резьбы, рассверливание и зенкерование чугунов и цветных сплавов.

ВК8 – то же, плюс обработка коррозионно–стойких (нержавеющих) и жаропрочных труднообрабатываемых сталей и сплавов.

ВК10 – то же, плюс изготовление некоторых видов мелкоразмерного монолитного инструмента.