Твердые Сплавы

композиционные гетерогенные материалы, состоящие из твердых тугоплавких соединений, главным образом карбидов переходных металлов IV-VI гр., распределенных в пластичной матрице из металлов триады Fe. В зависимости от состава Т. Е. Подразделяют гл. Обр. На вольфрамокобальтовые (вольфрамоникелевые), содержащие WC с кобальтовой (никелевой) связующей фазой, состава WC-Co (WC-Ni). Титановольфрамокобальтовые состава TiC-WC-Co. Титанотанталовольфрамокобальтовые состава TiC-TaC-WC-Co и безвольфрамовые Т. Е. Состава TiC-Ni-Mo или Ti(C,N)-Ni-Mo. Первые три группы Т. Е. Обозначают соотв. Буквами ВК, ТК и ТТК с цифрами. После "Т"-содержание TiC, % по массе, после "ТТ"-суммы карбидов Ti и Та, после К-Со. В сплавах ВК после цифры иногда добавляют буквы В, М, ОМ, КС или К, указывающие на крупность зерен WC (крупно-, мелко-, особомелко-зернистые сплавы) и технол.

Особенности произ-ва. Т. Е. В качестве легирующих добавок содержат карбиды, нитриды и карбонитриды Nb, V, Hf, Cr, Mo и Zr. Т. Е. Состава WC-Co (WC-Ni) характеризуются сочетанием высоких значений прочности, модуля упругости, остаточной деформации с высокой тепло- и электропроводностью (стойкость этих сплавов к окислению и коррозии незначительна). Т. Е. Состава TiC-WC-Co в сравнении с первой группой сплавов обладают меньшей прочностью и модулем упругости, однако превосходят их по стойкости к окислению, твердости и жаропрочности. Т. Е. Состава TiC-TaC-WC-Co характеризуются высокой прочностью, вязкостью и твердостью. Безвольфрамовые Т. Е. Обладают наиб. Коэф. Термического расширения, наим. Плотностью и теплопроводностью. Свойства нек-рых Т.

Е. Приведены в табл. 1. В Т. С. Карбиды и нитриды переходных металлов IV-VI гр. Представляют собой, как правило, фазы внедрения, для к-рых отношение атомных радиусов неметаллов (X) и металлов (М) меньше (или равно) 0,59. Стабильные карбиды и нитриды состава MX, образующие твердые фазы в Т. Е., характеризуются высокими т-рами плавления и твердостью (см. Карбиды, Нитриды), обладают ограниченной р-ри-мостью в металлах триады Fe (табл. 2). Последняя определяется размерами атомов металла, хим. Сродством компонентов и их кристаллич. Структурой. Увеличение (до определенного предела) зерна карбидной фазы в Т. С. Приводит к увеличению пластичности, трещино-стойкости, прочности при изгибе и к уменьшению износостойкости, прочности при сжатии, твердости.

Напр., для Т. Е. Состава WC-Co. Др. Важный фактор, влияющий на св-ва Т. С.,-смачиваемость MX расплавом металла триады Fe. Карбиды Сr, Мо, W полностью смачиваются расплавом металла (краевой угол смачивания q = 0°). Для карбидов Ti, V, Nb и Та характерны след. Краевые углы смачивания. Присутствие в Т. С. Структурно свободного углерода или двойного карбида металла-связки и тугоплавкого металла приводит к уменьшению твердости и прочности при изгибе. Т. Е. Изготовляют методами порошковой металлургии. Технология их произ-ва включает получение порошков металлов восстановлением их оксидов Н 2 или углеродом при т-рах 1073-1473 К. Получение карбидов, карбонитридов или нитридов при т-рах 1723-2773 К в атмосфере Н 2, N2 или в вакууме.

Измельчение и смешение компонентов (обычно в этаноле или ацетоне) в шаровых мельницах или спец. Аппаратах. Введение пластификатора (р-ра синтетич. Каучука или парафина в бензине, ацетоне или полиэтиленгликоля в этаноле). Гранулирование смесей. Формование прессованием. Спекание изделий в присут. Жидкой связующей фазы в атмосфере Н 2, в вакуумных или вакуумно-компрессионных печах при т-рах 1633-1873 К. В качестве осн. Исходных материалов используют WO3 или МоО 3, TiO2, оксиды Со или Ni и порошкообразные металлич. Та, Nb. Применение вакуумного спекания уменьшает концентрацию микропор в структуре сплава и тем самым повышает его прочность, напр. Для вольфрамоко-бальтового Т. Е., содержащего 10% Со, при водородном спекании s изг 2245 МПа, при вакуумном-2410 МПа.

Окончат. Форму полученным заготовкам придают обработкой на электроискровых станках или шлифованием алмазными кругами. Из Т. С. Изготовляют рабочую часть режущих инструментов для обработки чугуна, стали и сплавов, цветных металлов, стеклопластиков, пластмасс, дерева, обработки металлов давлением, изготовления горно-бурового и угледобывающего инструмента, а также износостойких конст-рукц. Деталей, приборов и аппаратов. Лит. Чапорова И. Н., Чернявский К. С, Структура спеченных твердых сплавов, М., 1975. Третьяков В. И., Основы металловедения и технологии производства спеченных твердых сплавов, 2 изд., М., 1976. Металлообрабатывающий твердосплавный инструмент, М., 1988. Ю. М. Королев, В. А. Фальковский. .