Виды твёрдых сплавов. Их основные свойства. Расшифровка маркировки.

Твердые сплавы в основном используются в качестве режущего элемента в различных инструментах. Они состоят из основных компонентов имеющих высокую твёрдость (карбиды вольфрама, титана, тантала) и пластичной связки (кобальт, никель, молибден). Твёрдые сплавы имеют высокую твёрдость 86-92HRA, износостойкость и теплостойкость (800-1000⁰С), что позволяет вести обработку со скоростью резания до 800 м/мин. Твёрдые сплавы обычно производятся в виде пластин определённой формы и размеров, изготовленных методом порошковой металлургии. Эти пластины припаивают к корпусам инструментов или крепят к ним механическим способом. При креплении пластин механическим способом пластинки изготавливаются многогранной или круглой формы для многоразовой переустановки до потери режущей способности всех граней. Пластинки с механическим креплением не перетачиваются, а после использования служат сырьём для изготовления новых пластин.

В зависимости от состава твёрдые сплавы делятся на четыре основные группы: вольфрамовые (ВК), титановольфрамовые (ТК), титано-тантало-вольфрамовые (ТТК) и безвольфрамовые. Первые три группы являются вольфрамосодержащими твёрдыми сплавами, в которых основным элементом является карбид вольфрама. Рассмотрим каждую группу более подробно.

Вольфрамовые сплавы (ВК) являются однокарбидными сплавами и имеют наибольшую прочность, но более низкую твёрдость, чем сплавы других групп. Основными марками вольфрамовых сплавов являются ВК3, ВК4, ВК6, ВК8, ВК10. Расшифровывается маркировка довольно просто, к примеру ВК6 - вольфрамовый сплав с содержанием кобальта около 6%, остальные 94% - карбид вольфрама. С увеличением содержания кобальта уменьшается твёрдость сплава и повышается его пластичность, поэтому сплавы ВК3 и ВК4, как наиболее твёрдые, рекомендуется использовать для чистовой обработки, а сплавы ВК8 и ВК10, как наиболее вязкие, для черновой обработки. Вольфрамовые твёрдые сплавы используются в основном для обработки различных чугунов, бронзы и закалённой стали. Более высокой износостойкостью и прочностью отличаются мелкозернистые и особо мелкозернистые сплавы (обозначаются буквами О и ОМ), например ВК8-ОМ, ВК6М, которые очень эффективны при резании труднообрабатываемых и жаропрочных сталей. Для инструментов, работающих под ударными нагрузками (прерывистое точение) применяются крупнозернистые твердые сплавы, которые обозначаются буквой В, например ВК8-В.

Титановольфрамовые сплавы (ТК) в основном применяются при обработке конструкционных и легированных сталей средней обрабатываемости. Наиболее распространенные сплавы этой группы: Т30К4, Т15К6, Т5К10,Т5К12. Расшифровывается маркировка следующим образом: Сплав марки Т5К10 - это сплав с содержанием 5% карбида титана, 10% кобальта, остальные 85% - карбид вольфрама. Твёрдые сплавы группы ТК при одинаковом содержании кобальта отличаются от вольфрамовых сплавов повышенной твёрдостью и теплостойкостью, поэтому их целесообразно применять при чистовой и черновой обработке. Сплавы марок Т30К4 и Т15К6 из за небольшого содержания кобальта, предназначены для чистовой обработки, а сплавы марок Т5К10 и Т5К12, в основном предназначены для черновой обработки.

Титано-тантало-вольфрамовые сплавы (ТТК) уступают сплавам группы ТК по теплостойкости, однако превосходят их по прочности и вязкости. Они хорошо противостоят ударным нагрузкам и вибрациям. Сплавы группы ТТК эффективны при обработке сталей и чугунов, включая черновую обработку с большой глубиной резания. Основные марки сплавов группы ТТК – ТТ7К12,ТТ8К6, ТТ20К9. Расшифровывается маркировка следующим образом: ТТ7K12 – TT7 – 7% карбида титана и карбида тантала в равных долях, К12 – 12% кобальта, остальное 81% карбид вольфрама.

Безвольфрамовые сплавы или керметы созданы в связи с дефицитом вольфрама. Основу таких сплавов составляет не карбид вольфрама, а другое тугоплавкое соединение, как правило, карбид или карбонитрид титана и тугоплавкие связки (никель, молибден и др.). Эти сплавы отличаются высокой окалиностойкостью, низким коэффициентом трения, однако они имеют более низкие характеристики теплопроводности, прочности и теплостойкости. Наиболее распространённые сплавы этой группы: КНТ-16, ТН20, ТН30. Буквами ТН обозначаются сплавы на основе карбида титана, а буквами КТН обозначаются сплавы на основе карбонитрида титана. Число, идущее после букв, означает суммарное процентное содержание связки (никеля и молибдена) (но не во всех случаях). Безвольфрамовые твёрдые сплавы в основном применяются при чистовом и получистовом точении углеродистых низколегированных сталей, цветных металлов на основе меди, никелевых сплавов и серых чугунов. Разработка безвольфрамовых сплавов является прогрессивным направлением в инструментальном производстве.