Вк8 сплав: Вольфрамсодержащие твердые сплавы

alexxlab | 17.10.1977 | 0 | Разное

Содержание

Вольфрамсодержащие твердые сплавы

Описание

Вольфрамовые твердые сплавы – двухфазные спеченные металлокерамические материалы на основе карбида вольфрама на Co и Ni связках, получаемые методами порошковой металлургии. При этом содержание металло-связки меняется в достаточно узких пределах от 3 до 15%.
Такие твердые сплавы характеризуются высокими значениями физико-механических показателей, таких как теплопроводность, твердость, модуль упругости, ударная прочность, устойчивость к вибрации и т.д.
Твердые сплавы существенно более прочны и менее хрупки, нежели традиционные конструкционные керамики или керметы, что обуславливает возможность их работы с значительно большими нагрузками, а также обеспечивает их лучшую технологичность и эксплуатационную устойчивость. Уступают твердые сплавы конструкционным керамикам, в частности, карбидокремниевым керамикам, по износостойкости, что обусловлено меньшей твердостью; а также по химической стойкости. 


Твердые сплавы, выпускаемые ООО«Вириал», ВК8 и СВН8, соответствуют требованиям технических условий ТУ 1965-018–2304285-2009 и ТУ 1967-019–2304285-2009.


Различие этих твердых сплавов между собой проявляется, прежде всего, в коррозионной стойкости, сплавы с никелем более корозионностойкие.


Области применения

Изделия из вольфрамовых твердых сплавов находят применение в качестве пар трения подшипников скольжения и торцовых уплотнений, деталей запорной арматуры, штампов, пресс-форм и др.

Отличительные особенности трибологических вольфрамовых твёрдых сплавов компании «ВИРИАЛ»:


1. Высокая прочность и износостойкость, обеспечиваемая строгим соблюдением углеродного баланса сплавов, а также применением вакуум-компрессионного спекания, которое практически устраняет остаточную пористость в материале. Высокая прочность сплавов значительно снижает вероятность растрескивания изделий в процессе эксплуатации.

2. Низкий и стабильный коэффициент трения, обеспечиваемый микронным размером зерна карбида вольфрама, снижает энергозатраты оборудования.
3. Высокая коррозионная стойкость сплавов, способных работать в агрессивных жидкостях, например в пластовых жидкостях при добыче нефти и газа при температурах близких к кипению.

Твердосплавные смеси ВК8

Прецизионные сплавы

Продукция

Описание

Магнитомягкие

Магнитотвердые

С заданным ТКЛР

С заданной упругостью

С высоким эл. сопротивлением

Сверхпроводники

Термобиметаллы

Являясь фактически начальным звеном в цепочке получения изделий из твердых сплавов, смесь играет важную роль в этом процессе. От ее качества зависят свойства конечной продукции, основными из которых являются механическая прочность и твердость. В настоящее время практически весь буровой, а также весомая часть режущего инструмента целиком или частично выполнены с применением указанных материалов.

В компании МТК Метотехника можно купить твердосплавные смеси. Заказ через сайт доступен на странице с ценами. В том числе есть возможность оставить заявку с помощью email и телефона.

Поподробнее узнать о марках, а также способах производства и областях применения указанной продукции можно на данной странице в соответствующих разделах.

Марки

Вольфрамо-кобальтовые твердосплавные смеси производятся под маркой ВК. Их основными компонентами являются карбид вольфрама (WC) и кобальт (Co). Карбид обеспечивает твердость и тугоплавкость материала, а кобальт служит в качестве цементирующего металла-связки.

Еще одной важной группой являются титановольфрамовые и титанотанталовольфрамовые смеси твердых сплавов, выпускаемые под марками ТК и ТТК соответственно. Их основой по-прежнему является карбид вольфрама (WC), а металлом связкой – кобальт (Co). Однако, дополнительно они содержат карбид титана (TiC) – ТК, ТТК, а также карбид тантала (TaС) – ТТК.

Материалы различаются в зависимости от содержания кобальта. Число в конце марки обозначает его процентный состав. Например, твердый сплав ВК8 содержит 8% кобальта (Co), ВК6 – 6%, Т30К4 – 4%, ТТ7К12 – 12%. Также в их состав входят углерод (C), вольфрам (W), титан (Ti), тантал (Ta) в зависимости от группы.

Химический состав материалов ВК, ТК, ТТК регламентируется стандартом ТУ 48-19-60-78.

Производство

Исходным сырьем для производства вольфрамо-кобальтовой твердосплавной смеси служат порошок монокарбида вольфрама (WC) и кобальтовый порошок (Co). Данные компоненты смешивают между собой, в результате чего получается твердый сплав в порошкообразной форме. Для продукции марок ТК, ТТК дополнительно используются порошки монокарбидов титана (TiC) и тантала (TaC).

Размеры частиц, насыпная плотность, состояние поставки, механические свойства полуфабрикатов регламентируются стандартом ТУ 48-19-60-78.

Применение

Смеси ВК, ТК, ТТК служат исходным сырьем для производства твердых сплавов, поставляемых в виде штабиков и пластин. Например, порошок ВК8 идет на изготовление одноименного твердого сплава.

Для получения описанных выше полуфабрикатов используются методы порошковой металлургии. Базовая технологическая цепочка выглядит следующим образом: формовка -> прессование -> спекание.

Твердые сплавы группы ВК активно используются при изготовлении бурового и режущего инструмента. Из марок ВК8, ВК6 производят резцы, сверла, фрезы и другие инструменты, предназначенные для механической обработки заготовок. Пластины твердосплавные ВК8, ВК6 также нашли применение в промышленности.

Материалы, относящиеся к группам ТК, ТТК, в основном, идут на изготовление режущего инструмента, применяемого для различных этапов механической обработки изделий (черновое, получистовое, чистовое точение, фрезерование, зенкерование и т.д.).

Цены

Доступные для заказа смеси твердых сплавов группы ВК, а также их стоимость представлены на странице Цены.

ВК8 :: Металлические материалы: классификация и свойства

ВК8   ГОСТ 3882-74

Сплав вольфрамовой группы.

         Массовая доля основных компонентов в смеси порошков, %

Карбид вольфрама

Карбид титана

Карбид тантала

Кобальт

92

–

–

8


Предел прочности при изгибе, Н/мм2 (кгс/мм2), не менее

Плотность, х103 кг/м2 (г/см2)

Твёрдость, HRA, не менее

1666 (170)

14,5-14,8

88,0


Применяется:

для обработки материалов резанием – чернового точения при неравномерном сечении среза и прерывистом резании, строгании; чернового фрезерования, сверления, чернового рассверливания, чернового зенкерования серого чугуна, цветных металлов и их сплавов и неметаллических материалов; обработки нержавеющих высокопрочных и жаропрочных трудно обрабатываемых сталей и сплавов, в том числе сплавов титана;

для оснащения горного инструмента –  вращательного бурения геологоразведочных, эксплуатацион­ных и взрывных шпуров и скважин в трещиноватых абразив­ных горных породах с коэффициентом крепости по шкале Протодьяконова до f= 8. Распиловки мрамора и известняка, а также в камнерезных машинах;

для бесстружковой обработки металлов, быстроизнашивающихся деталей машин, приборов и приспособлений – волочения, калибровки и прессования прутков и труб из стали, цветных металлов и их сплавов; быстроизнашивающихся деталей машин, приборов и измери­тельного инструмента, работающих при небольших ударных нагрузках.

СВЕРЛО СПИРАЛЬНОЕ С КОНИЧЕСКИМ ХВОСТОВИКОМ С ТВЕРДОСПЛАВНОЙ ПЛАСТИНОЙ ИЗ СПЛАВА ВК8, ГОСТ 22736-77

Описание

Характеристики:
Длина: Нормальная
Твердый сплав: ВК8
Класс точности: B
от 8 мм до 30 мм (шаг 0,5 мм): от 8 мм до 30 мм (шаг 0,5 мм)

Область применения:
Для высокопроизводительного сверления цилиндрических отверстий в заготовках и изделиях из чугунов, стекло наполненных пластмасс (текстолитах), закаленных сталей. Фиксация – во внутренний конус Морзе напрямую или через переходные втулки.

Наименование:

Сверло к/х ср. сер 8,0 (кл.В) с пл. ВК8 (l=75, L=156, КМ1, Р6М5)

Сверло к/х ср. сер 10,0 (кл.В) с пл. ВК8 (l=87, L=168, КМ1, Р6М5)
Сверло к/х ср. сер 11,0 (кл.В) с пл. ВК8 (l=94, L=175,КМ1, Р6М5)
Сверло к/х ср. сер 11,5 (кл.В) с пл. ВК8 (l=94, L=175,КМ1, Р6М5)
Сверло к/х ср. сер 12,0 (кл.В) с пл. ВК8 (l=101, L=182,КМ1, Р6М5)
Сверло к/х ср. сер 12,5 (кл.В) с пл. ВК8 (l=101, L=182,КМ1, Р6М5)
Сверло к/х ср. сер 13,0 (кл.В) с пл. ВК8 (l=101, L=182,КМ1, Р6М5)
Сверло к/х ср. сер 14,0 (кл.В) с пл. ВК8 (l=101, L=182,КМ1, Р6М5)
Сверло к/х ср. сер 15,0 (кл.В) с пл. ВК8 (l=114, L=212,КМ2, Р6М5)
Сверло к/х ср. сер 16,0 (кл.В) с пл. ВК8 (l=120, L=218,КМ2, Р6М5)
Сверло к/х ср. сер 17,0 (кл.В) с пл. ВК8 (l=125, L=223,КМ2, Р6М5)
Сверло к/х ср. сер 18,0 (кл.В) с пл. ВК8 (l=130, L=228,КМ2, Р6М5)
Сверло к/х ср. сер 19,0 (кл.В) с пл. ВК8 (l=135, L=233,КМ3, Р6М5)
Сверло к/х ср. сер 20,0 (кл.В) с пл. ВК8 (l=140, L=238,КМ3, Р6М5)
Сверло к/х ср. сер 21,0 (кл.В) с пл. ВК8 (l=145, L=243,КМ3, Р6М5)
Сверло к/х ср. сер 22,0 (кл.В) с пл. ВК8 (l=150, L=248,КМ3, Р6М5)
Сверло к/х ср. сер 23,0 (кл.В) с пл. ВК8 (l=155, L=253,КМ3, Р6М5)
Сверло к/х ср. сер 24,0 (кл.В) с пл. ВК8 (l=160, L=281,КМ3, Р6М5)
Сверло к/х ср. сер 25,0 (кл.В) с пл. ВК8 (l=160, L=281,КМ3, Р6М5)
Сверло к/х ср. сер 26,0 (кл.В) с пл. ВК8 (l=165, L=286,КМ3, Р6М5)
Сверло к/х ср. сер 27,0 (кл.В) с пл. ВК8 (l=170, L=291,КМ3, Р6М5)
Сверло к/х ср. сер 28,0 (кл.В) с пл. ВК8 (l=170, L=291,КМ3, Р6М5)
Сверло к/х ср. сер 29,0 (кл.В) с пл. ВК8 (l=175, L=296,КМ3, Р6М5)
Сверло к/х ср. сер 30,0 (кл.В) с пл. ВК8 (l=175, L=296,КМ3, Р6М5)

Марки твердых сплавов — РИНКОМ

Содержание

Марки твердых сплавов

  1. Марки твердых сплавов: классификация материалов
    1. Способ получения
    2. Химический состав
  2. Преимущества и недостатки твердых сплавов
  3. Основные марки твердых сталей
    1. Однокарбидная группа
    2. Двухкарбидная группа
    3. Трехкарбидная группа
    4. Безвольфрамовые твердые сплавы
  4. Основные сферы применения твердых сплавов
  5. Операции, выполняемые инструментами, изготовленными из твердых сплавов распространенных марок, при резании, сверлении, точении, фрезеровании, волочении и пр.
  6. Операции, выполняемые при резании, сверлении, точении, фрезеровании
  7. Операции, выполняемые при волочении
    1. Выбор марки твердого сплава
    2. Где купить инструменты из твердых сплавов

Твердые сплавы различных марок — группа износостойких металлических материалов, сохраняющих свои свойства при температуре от 900 до 1150 °C. Основные компоненты таких сплавов — карбиды вольфрама, тантала и титана.

Эти карбиды отличаются хрупкостью. Поэтому для формирования твердых сплавов используют связующие металлы. Это кобальт, никель и молибден.


Фотография №1: твердосплавные заготовки

Марки твердых сплавов: классификация материалов

Твердые сплавы классифицируют по двум основным критериям.

Способ получения

По способу получения твердые сплавы делят на два вида.

  1. Литые. Их изготавливают по технологии литья. К сплавам этой группы относятся стеллиты, сормайты, а также твердые сплавы с большим содержанием никеля. Обычно при производстве применяют прессование и термическую постобработку (закалка, старение, отжиг и пр.). В результате получаются высококачественные материалы. Литые твердые сплавы предназначены для наплавки на инструменты для металлообработки.

  2. Спеченные. Такие твердые сплавы еще называют металлокерамическими из-за того, что технологии изготовления очень похожи. Материалы производят по технологии порошковой металлургии. Ее дополняют лазерная/ультразвуковая обработка или травление в кислотах. На выходе материалы получаются максимально качественными.

Спеченные твердые сплавы закрепляют на инструментах механическим методом или по технологии пайки.

Химический состав

По химическому составу твердые сплавы делят на 4 группы.

  1. Однокарбидные (вольфрамо-кобальтовые). Маркировка — ВК.

  2. Двухкарбидные (титано-вольфрамо-кобальтовые). Маркировка — ТК.

  3. Трехкарбидные (титано-тантало-вольфрамо-кобальтовые). Маркировка — ТТК.

  4. Безвольфрамовые. Маркировка — ТН.

Преимущества и недостатки твердых сплавов

К преимуществам твердых сплавов относят:

  1. очень высокие твердость и износостойкость;

  2. исключительную прочность;

  3. тугоплавкость;

  4. высокие жаростойкость и жаропрочность.

Есть лишь 2 недостатка.

  1. Карбиды металлов, которые идут на производство твердых сплавов, стоят дорого.

  2. Материалы отличаются чувствительностью к ударным нагрузкам и имеют небольшую (по сравнению с быстрорежущими сталями) вязкость.

Основные марки твердых сплавов, их состав и физико-механические свойства

Расскажем в деталях о твердых сплавах вышеперечисленных групп.

Однокарбидная группа

Таблица с марками вольфрамо-кобальтовых твердых сплавов; их состав и основные физико-механические свойства.

Марка твердого сплава

Состав (%)

Физико-механические свойства

Карбид тантала

Кобальт

Карбид вольфрама

Предел прочности при изгибе (МПа)

Твердость по Роквеллу (HRA)

Плотность (10-3, кг/м3)

ВК3

–

3

97

1176

89,5

15–15,3

ВК3-М

–

3

97

1176

91

15–15,3

ВК4

–

4

96

1519

89,5

14,9–15,2

ВК6

–

6

94

1519

88,5

14,6–15

ВК6-М

–

6

94

1421

90

14,8–15,1

ВК6-ОМ

2

6

92

1274

90,5

14,7–15

ВК8

–

8

92

1666

87,5

14,4–14,8

ВК10

–

10

90

1764

87

14,2–14,6

ВК10-М

–

10

90

1617

88

14,3–14,6

ВК10-ОМ

2

10

88

1470

88,5

14,3–14,6

«М» в маркировках говорит о том, что сплав является мелкозернистым. Материалы с маркировкой «ОМ» обладают особой мелкозернистостью.

Это самая распространенная группа твердых сплавов. Из них изготавливают различные детали, изделия, конструкции и инструменты с высокими показателями жаростойкости. Отличный пример — борфрезы ВК8.

Двухкарбидная группа

Таблица с марками титано-вольфрамо-кобальтовых твердых сплавов; их состав и основные физико-механические свойства.

Марка твердого сплава

Состав (%)

Физико-механические свойства

Карбид титана

Кобальт

Карбид вольфрама

Предел прочности при изгибе (МПа)

Твердость по Роквеллу (HRA)

Плотность (10-3, кг/м3)

Т30К4

30

66

4

980

92

9,5–9,8

Т15К6

15

79

6

1176

90

11,1–11,6

Т14К8

14

78

8

1274

89,5

11,2–11,6

Т5К10

6

85

9

1421

88,5

12,4–13,1

Т5К12

5

83

12

1666

87

13,1–13,5

Титано-вольфрамо-кобальтовые твердые сплавы предназначены для изготовления инструментов, используемых для резания сталей, дающих сливную стружку. Наличие титана в составе снижает адгезию при обработке деталей и заготовок. Повышаются износостойкость и твердость, но понижается прочность.

Трехкарбидная группа

Таблица с марками титано-вольфрамо-танатало-кобальтовых твердых сплавов; их состав и основные физико-механические свойства.

Марка твердого сплава

Состав (%)

Физико-механические свойства

Карбид титана

Кобальт

Карбид вольфрама

Карбид тантала

Предел прочности при изгибе (МПа)

Твердость по Роквеллу (HRA)

Плотность (10-3, кг/м3)

ТТ7К12

4

12

81

3

1666

87

13–13,3

ТТ8К6

8

6

84

2

1323

90,5

12,8–13,3

ТТ10К8–Б

3

8

82

7

1617

89

13,5–13,8

ТЕ20К9

9,4

9,5

67

14,1

1470

91

12–13

Т8К7

7,5

7

85

0,5

1519

90,5

12,8–13,1

Добавление в состав карбида тантала приводит к еще большему увеличению износостойкости. Стоимость твердых сплавов этих марок находится на высоком уровне.

Безвольфрамовые твердые сплавы группа

Таблица с марками безвольфрамовых твердых сплавов; их состав и основные физико-механические свойства.

 

 

Марка твердого сплава

Состав (%)

Физико-механические свойства

Карбид титана

Карбонитрит Титана

Молибден

Никель

Предел прочности при изгибе (МПа)

Твердость по Роквеллу (HRA)

Плотность (10-3, кг/м3)

ТН20

79

–

6

15

1050

90

5,5–6

КНТ16

–

74

6,5

19,5

1200

89

5,5–6

Безвольфрамовые твердые сплавы отличаются меньшими прочностью и теплостойкостью по сравнению с материалами всех предыдущих групп.

Основные сферы применения твердых сплавов различных марок

Твердые сплавы различных марок находят применение в следующих сферах.

  1. Изготовление инструментов для металлообработки. Твердые сплавы используют при производстве фрез, сверл, коронок, резцов, дисков, зенкеров и зенковок, протяжек, разверток, метчиков, плашек и пр. (Вот здесь можно добавить много ссылок на соответствующие разделы каталога)


    Фотография №2: твердосплавные фрезы по металлу.

  2. Производство отдельных деталей измерительного инструмента. Твердые сплавы идут на изготовление компонентов для оборудования, испытывающего при эксплуатации высокие нагрузки. Высокоточные поверхности также делают твердосплавными.


  3. Производство простых и сложных форм и матриц. Они идут на отливку различных деталей и заготовок.

  4. Получение ключевых деталей небольших размеров. К ним относятся подшипники, клеммы, ролики, шарики, обоймы и пр.

  5. Производство оборудования, предназначенного для работы при больших нагрузках. Из твердых сплавов изготавливают буровые установки рудодобывающее оборудование и т. д.

  6. Изготовление отдельных деталей для техники. Отличный пример — ножи для лезвий грейдеров.


Операции, выполняемые инструментами, изготовленными из твердых сплавов распространенных марок, при резании, сверлении, точении, фрезеровании, волочении

Углубимся в детали.

Операции, выполняемые при резании, сверлении, точении, фрезеровании

Марка твердого сплава, из которого изготовлен инструмент

Операции, для которых инструменты из этого сплава подходят лучше всего

ВК8

·        Различные виды обработки заготовок, деталей и изделий, изготовленных из жаропрочных, высокопрочных и труднообрабатываемых сталей и сплавов

·        Черновое строгание при прерывистом резании и неравномерном сечении среза.

·        Черновое фрезерование, сверление и рассверливание

·        Черновое зенкерование серого чугуна и иных материалов

ВК6

·        Зенкерование серого чугуна и иных материалов

·        Получистовое фрезерование сплошных поверхностей

·        Предварительное нарезание резьбы токарными резцами

·        Черновое и получерновое точение

ВК6-ОМ

Инструменты из твердого сплава этой марки применяют для чистовой и получистовой обработки (точение, растачивание, развертывание, нарезание резьбы, шабровка) заготовок из:

·        легированного, твердого и отбеленного чугуна;

·        закаленных сталей;

·        сплавов на основе вольфрама, молибдена и титана.

Т30К4

Инструменты из твердого сплава этой марки используют при работе с заготовками из углеродистых сталей (закаленных и незакаленных). Основные операции:

·        развертывание отверстий;

·        нарезание резьб;

·        чистовое точение с малым сечением среза.

Т15К6

·        Чистовое развертывание и зенкерование

·        Нарезание резьб вращающимися головками и токарными резцами

·        Чистовое точение при прерывистом резании

·        Получерновое точение при непрерывном резании

·        Чистовое и получистовое фрезерование сплошных поверхностей

·        Растачивание и рассверливание отверстий, прошедших предварительную обработку.

T5К10

·        Обработка по корке и окалине отливок, штамповок и поковок из легированных и углеродистых сталей

·        Черновое фрезерование прерывистых поверхностей

·        Фасонное точение

·        Отрезка токарными резцами

·        Чистовое строгание

·        Черновое точение при прерывистом резании и неравномерном сечении среза

КНТ16

·        Прерывистое резание

Обратите внимание! Инструменты из сплавов Т30К4 и Е15К6 можно заменить аналогами из безвольфрамового сплава ТН20.

Операции, выполняемые при волочении

Марка твердого сплава, из которого изготовлен инструмент

Операции, для которых инструменты из этого сплава подходят лучше всего

ВК8

При помощи приспособлений этого твердого сплава выполняют прессование, калибровку и волочение труб и прутков из стали, цветных металлов и сплавов на их основе. Получившаяся продукция подходит для машин, измерительных инструментов и иного оборудования, работающего при небольших ударных нагрузках.

В6

Инструменты из сплава ВК6 применяют для волочения при небольшой степени обжатия. Продукция подходит для оборудования, работающего без ударных нагрузок.

Выбор марки твердого сплава

Международная организация по стандартизации делит твердые сплавы в зависимости от назначения при металлообработке на категории. Основных — три.
  1. P. Инструменты из твердых сплавов с такой международной маркировкой подходят для обработки заготовок и изделий из следующих материалов.
    1. Рессорно-пружинные, нелегированные, легированные и подшипниковые конструкционные стали.
    2. Коррозионно-теплостойкие стали ферритного и мартенситного классов.
    3. Низколегированные и углеродистые стали для отливок.
    4. Быстрорежущие, углеродистые и штамповые инструментальные стали.
  2. М. Инструменты из твердых сплавов этой группы применяют для обработки стойких к коррозии и высоким температурам сталей мартенситного и аустенитного классов, а также материалов на никеле-хромовой основе.
    1. антифрикционной, ковкой и серой разновидностей чугуна
    2. цинковых и алюминиевых антифрикционных сплавов
    3. меди и сплавов на ее основе
    4. o литейных и деформируемых магниевых и алюминиевых сплавов

  3. К. Твердые сплавы этого класса идут на изготовление инструментов, предназначенных для обработки заготовок и изделий из:

Сферы применения инструментов из сплавов остальных групп таковы:

  1. S — обработка жаропрочных сплавов и материалов на титановой основе;

  2. H — обработка заготовок и изделий из закаленной стали;

  3. N — обработка цветных металлов.

При выборе инструмента по марке твердого сплава специалисты обращают внимание на 5 моментов.

  1. Эксплуатационные и физико-механические свойства твердого сплава.

  2. Особенности материала, из которого изготовлена заготовка.

  3. Состояние станка, его динамические и кинематические характеристики.

  4. Вид операции и важные технические условия.

  5. Требования к точности обработки и чистоте металлических поверхностей.

Где купить инструменты из твердых сплавов

Твердосплавные инструменты для металлообработки оптом или в розницу вы можете приобрести непосредственно у нас. В каталоге «РИНКОМ» представлено огромное количество приспособлений. Это фрезы, сверла, резцы, метчики, плашки, диски, развертки, зенкеры, зенковки, протяжки, измерительные приборы и многое другое.

Переходите в каталог и выбирайте необходимые твердосплавные инструменты. Ждем ваших заказов!


Исследование прочности твердого сплава ВК8 методом конечных элементов Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

УДК 539.4.015.1

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЧНОСТИ ТВЕРДОГО СПЛАВА ВК8 МЕТОДОМ КОНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

ДВОРНИК М.И., МИХАЙЛЕНКО Е. А.

Институт материаловедения Хабаровского научного центра ДВО РАН, 680042, г. Хабаровск, ул. Тихоокеанская, 153

АННОТАЦИЯ. В работе выполнено двухмерное моделирование напряженного состояния в компонентах микроструктуры твердого сплава ВК8 под действием растягивающих напряжений. Моделирование выполнено методом конечных элементов на основе теории упругости с учетом термических напряжений. Модель микроструктуры представлена в двух вариантах. В первом варианте микроструктуры карбид вольфрама представляет собой сплошной «скелет», во втором варианте карбид вольфрама представляет собой отдельные зерна. Показано, что максимальная интенсивность напряжений, возникающих в карбиде вольфрама первого варианта микроструктуры значительно выше, чем в карбиде вольфрама второго варианта микроструктуры.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: твердый сплав, микроструктура, напряженное состояние, прочность, метод конечных элементов.

ВВЕДЕНИЕ

Вольфрамокобальтовые твердые сплавы широко используются для обработки материалов резанием, бурения, деревообработки и т.д. Такое большое распространение данные сплавы получили благодаря сочетанию высокой прочности (от 1000 МПа до 5000 МПа) и высокой твердости (НКА86-93) [1]. Такая высокая прочность достигается за счет создания структуры, состоящей из твердых зерен карбида вольфрама, пространство между которыми заполнено кобальтом (рис. 1) [2]. Основным параметром твердых сплавов, по которому определяется область применения, является прочность [1, 2]. В последнее время проводится множество исследований, направленных на повышение прочности твердых сплавов. Для этого исследуют влияние размера карбидных зерен, количества кобальтовой связки, метода получения порошков для спекания, условий спекания и других факторов на прочность твердого сплава. В данном направлении достигнуты определенные успехи, связанные с созданием ультрамелкозернистых твердых сплавов, прочность которых в несколько раз превышает прочность среднезернистых сплавов (табл. 1). Однако однозначной взаимосвязи параметров микроструктуры твердого сплава и его прочности не установлено. Так согласно литературе, посвященной прочности твердых сплавов [1 – 8], и ГОСТ 3882-74 прочность твердых сплавов с уменьшением размера зерна должна уменьшаться, что противоречит последним достижениям.

Таблица 1

Сравнение свойств твердых сплавов различной зернистости

Марка Группа применения Химический состав (в массовых %) Средний размер зерна WC (цт) Свойства спеченных сплавов

WC Со др. Твердость по шкале НЯА Предел прочности на изгиб, ГПа (минимальный)

ВК8 (ГОСТ 3882-74) К30-К40 92,0 8,0 – 1,0 – 2,0 88,0 1,7

GU15F (фирма GESAC) К10-К30 91,4 8,0 0,6 0,6 93,0 4,2

Как известно, прочность — это свойство материала сопротивляться разрушению под действием внутренних напряжений, возникающих в результате внешних нагрузок. При этом необходимо учитывать термические напряжения, возникающие в твердом сплаве при остывании после спекания. Согласно принципу Сен-Венана, даже при равномерном

нагружении исследуемого образца распределение напряжений по поперечному сечению не равномерно, что объясняется неравномерным распределением компонентов в микроструктуре материала. Местное увеличение напряжения вблизи дефекта называется концентрацией напряжения, которая приводит к локальному возникновению опасных деформаций и непосредственно разрушению [9].3С) и пористости на прочность твердого сплава при изгибе. Предел прочности твердых сплавов увеличивается с ростом содержания кобальта, проходя через максимум при 20 % (примерно) [1], что объясняется блокированием пластической деформации тонких прослоек кобальта твердыми и жесткими зернами карбида вольфрама. [1]. Наличие п-фазы, пор и отдельных крупных зерен приводит к резкому снижению прочности твердого сплава, поэтому их содержание ограничено (ГОСТ 4872-75).

Так же имеется описание влияние формы зерен карбида вольфрама и их распределения по размерам на прочность вольфрамокобальтового твердого сплава. В работе [8] теоретическими методами изучено влияние формы и распределения зерен карбида вольфрама по размеру. Прочность сплава со сферическими и прямоугольными зернами выше, чем с квадратными зернами на 2 % и 5 %, соответственно. Прочность сплава с монодисперсными зернами карбида вольфрама на 3 % выше, чем прочность сплава с соотношением размеров зерен 1:4, по этой причине ограничен максимальный размер зерен карбида вольфрама.

Несмотря на ограничения ГОСТ 4872-75 разброс в значениях предела прочности для сплавов остается необъясненным (табл. 1), а значит и остается необходимость исследований в данном направлении. Уже давно известно, что прочность твердого сплава связана со специфической структурой строения [1]. В литературе обсуждаются три типа строения твердого сплава:

1. Сплошной «карбидный скелет», образованный при спекании, с включениями в него кобальтовой фазы.

2. Зерна карбида вольфрама отделенные друг от друга тонкими прослойками кобальтовой фазы.

3. Карбидный скелет пронизанный прожилками кобальта, образующими непрерывную фазу Со.

Наличие сплошного «карбидного скелета» сложно установить по фотографии микроструктуры из-за малой толщины прослоек кобальта.С+8%Со), полученной с помощью растрового микроскопа EVO-40, случайным образом выбрали участок микроструктуры размером 2*2 мкм. (рис. 1). Данный размер микроструктуры вполне достаточен, так как структурных элементов большего размера в твердом сплаве не обнаружено. Содержание кобальта в выбранном участке находится близко к среднему его содержанию в сплаве ВК8.

Светлые участки соответствуют карбиду вольфрама, темные – кобальту Рис. 1. Фотография микроструктуры твердого сплава ВК8 и выбранный для моделирования участок

Были проведены исследования двух вариантов одной микроструктуры:

1. Микроструктура, состоящая из зерен карбида вольфрама, соединенных в сплошной «карбидный скелет» (рис.2, а).

2. Микроструктура, состоящая из искусственно изолированных зерен карбида вольфрама (рис.2, б).

а – с карбидным скелетом, справа – увеличенный фрагмент микроструктуры в месте контакта WC — WC; б- с изолированными зернами WC, справа показана прослойка кобальта в месте соединения зерен

Рис. 2. Исследуемые участки микроструктуры твердого сплава ВК8 размером 2×2 мкм

Разделение зерен карбида вольфрам проводили кобальтовой прослойкой толщиной около 30 нм. Величина напряжений во многом определяется количеством кобальтовой фазы в сплаве [9], поэтому мы добивались незначительного различия (менее 0,1 % по объему) в содержании кобальта в микроструктурах с «карбидным скелетом» и без него. Свойства материалов (карбида вольфрама и кобальта) представлены в табл. 2. Анизотропия свойств карбида вольфрама и кобальта при моделировании не учитывалась. На выбранных участках микроструктуры сплава ВК8 создавалась сетка конечных элементов. Минимальный размер конечных элементов не превышает 10 нм, что в несколько раз меньше толщину прослойки кобальта. Общее количество конечных элементов достигало 25000 (рис. 3). В сплаве учитывались термические напряжения, возникающие при охлаждении с температуры 800 °С до 25 °С из-за разности коэффициентов термического расширения карбида вольфрама и кобальта. К левой границе исследуемой микроструктуры прикладывалось граничное условием Дерихле, что соответствует ее закреплению, а к правой границе прикладывалось условие Неймана, что соответствует приложению нагрузки. Величина растягивающего напряжения составляла (0, 1, 2, 3) ГПа. Данные значения близки к напряжениям,

прикладываемым к самому нагруженному участку микроструктуры при определении предела прочности твердого сплава на изгиб (табл. 1).

Рис. 3. Исходная сетка конечных элементов и увеличенный ее фрагмент (справа)

Свойства компонентов сплава ВК8

Таблица 2

Свойство Материал Литература

WC Со

Модуль Юнга Е, ГПа 720 215 [4]

Коэффициент Пуассона, V 0,19 0,31 [4]

Коэффициент термического расширения, а 5,2е-6 1,4е-5 [8]

Межатомное расстояние, нм 0,29 0,25 [1]

Двухмерное моделирование проводили методом конечных элементов, реализованным в программе OOF2, созданной в США в Национальном Институте Стандартизации и Технологии. Расчет проводили методом сопряженных градиентов линейного спуска, применимым для решения симметричных матриц. В результате мы получали распределение напряжений по всей сетке конечных элементов исследуемых микроструктур твердого сплава ВК8.

Прикладываемые к материалу внешние силы стремятся изменить взаимное расположение элементов (сместить узлы конечных элементов в нашем случае), а возникающее при этом напряжение препятствует смещению. Каждая точка нагруженного материала окружена множеством других точек, и по-разному взаимодействует с ними, поэтому в окрестностях данной точки напряжения по разным направлениям различны. Совокупность напряжений в трех взаимно перпендикулярных направлениях описывается тензором напряжений. Тензор состоит из шести независимых компонент: три нормальных напряжения (ох, оу, о2 ) и три касательных напряжения (тху, туг, т2Х). По известным величинам симметричного тензора были определены главные напряжения для каждой точки микроструктуры (01 > о2 > о3).

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

Расчеты показали, что средняя величина термических напряжений в карбиде вольфрама составляет -0,2 ГПа, что соответствует сжатию. Средняя величина рассчитанных растягивающих напряжений в кобальтовой фазе составляет 1,2 ГПа. Средние значения термических напряжений, рассчитанные нами методом конечных элементов, хорошо согласуются с данными, полученными в результате рентгеноструктурного анализа твердых сплавов такого же состава [7]. После приложения нагрузки в образце исследуемой микроструктуры возникают напряжения, которые уравновешивают внешнее воздействие. Средние величины напряжений в карбиде вольфрама и кобальте в условиях равновесия можно описать соотношением:

°ШС -иШС + °Со •иСо , (1)

где 0 – прикладываемое растягивающее напряжение первого рода; 0ШС – средняя величина напряжений в карбиде вольфрама; оСо – средняя величина напряжений в кобальте; иШС = 88 % – объемная доля карбида вольфрама принята равной его ареальной доле; иСо =

12 % – объемная доля кобальта принята равной его ареальной доле.

Рассчитанные средние значения напряжений в карбиде вольфрама и кобальте полностью удовлетворяют соотношению (1), что полностью соответствует результатам рентгеноструктурного анализа. Данные результаты являются тривиальными, так как следуют из самой теории упругости и показывают лишь математическую правильность расчетов. Наибольший интерес представляют локальные напряжения, возникающие в отдельных элементах микроструктуры. Как показал анализ полученных результатов, в компонентах микроструктуры возникает объемное напряженное состояние, поэтому для описания процесса разрушения необходимо выбрать критерий разрушения.

Разрушение материала начинается, когда максимальная величина напряжений достигается предельного значения хотя бы в одной точке разрушаемого материала. Для компонентов микроструктуры не существует универсальных критериев прочности из-за сложности описания процессов, происходящих в них.2]. (2)

При моделировании прочности твердого сплава мы считаем, что разрушение начнется в том месте исследуемой микроструктуры, где интенсивность главных напряжений превышает некоторое предельное значение, что соответствует 4-ому критерию прочности. Таким образом, критерии разрушения карбида вольфрама и кобальта в исследуемой нами микроструктуре имеют вид:

0 г ШС тах — 0в ШС 0 г Со тах — 0 вСо

(3)

где ог ШС тах – максимальное значение интенсивности главных напряжении, возникающих в карбиде вольфрама; ог Со тах – максимальное значение интенсивности главных напряжений, возникающих в кобальте; овШС – предел прочности карбида вольфрама в структуре твердого сплава; овСо – предел прочности элемента кобальта в структуре твердого сплава.

Предел прочности на растяжение спеченного карбида вольфрам составляет 0,35 ГПа [5]. Предел прочности на растяжение твердого раствора карбида вольфрама в кобальте, из которого состоит кобальтовая фаза, составляет 1,14 ГПа [14]. Данные величины определяются в результате испытаний макрообразцов, в которых уже имеется множество дефектов. В кобальтовой фазе это в первую очередь дислокаций, в карбиде вольфрама – поры. В твердом сплаве за счет создания определенной структуры действие наиболее опасных дефектов уменьшено. Скольжение дислокаций в кобальте заблокировано границами зерен карбида вольфрама, а подавляющее большинство пор, которые присутствуют в карбиде вольфрама, заполнены кобальтом, поэтому прочность компонентов микроструктуры значительно превосходит прочность их образцов. Теоретическую прочность компонентов микроструктуры можно рассчитать по формуле:

\У’ Е

0 теор Л , (4)

\\ а

где уя – удельная поверхностная энергия; а – межатомное расстояние; Е – модуль Юнга.

Величины поверхностной энергии кобальта и карбида вольфрама, полученные

2 2

квантово-механическим моделированием, составляют 2,7 Дж/м и 7,25 Дж/м [12], соответственно. Теоретические прочности карбида вольфрама и кобальта, рассчитанные по этим данным составляют 134 ГПа и 38 ГПа. Реальные прочности компонентов микроструктуры находятся в диапазоне от теоретической прочности до прочности образцов измеренной на практике. Величина прочности компонента микроструктуры в каждом отдельном случае может отличаться в зависимости от размера, наличия примесей, дефектов и т.д. Так как рассчитать реальную величину прочности компонентов не представляется возможным, то для сравнения мы будем использовать величины микротвердостей этих компонентов. Условия определения деформации при определении микротвердости наиболее близки к условиям деформации компонента микроструктуры. Итак, микротвердость карбида вольфрама составляет 20,6 ГПа. Микротвердость кобальтовой фазы в микроструктуре среднезернистого твердого сплава составляет 7,5 ГПа.

На рис. 4 представлены зависимости максимальных интенсивностей напряжений от среднего растягивающего напряжения для карбида вольфрама и кобальта. Кривые напряжения начинаются со значений термических напряжений. Максимальные интенсивности напряжений, возникающие при растяжении в компонентах микроструктуры, хорошо описываются прямой.

а)

1

2

2

б)

Растягивающие напряжения, ГПа

Растягивающие напряжения, ГПа

Рис. 4. Зависимость максимальной интенсивности напряжений в карбиде вольфрама (■) и кобальте (•) от величины растягивающих напряжений в микроструктурах с карбидным скелетом (а) и без него (б)

о

3

В результате моделирования напряженного состояния микроструктуры среднезернистого твердого сплава ВК8 было установлено, что контакты между зернами карбида вольфрама являются концентраторами напряжений. Интенсивность напряжений в них достигает 9,8 ГПа при отсутствии нагрузки и достигает 11 ГПа при приложении напряжения 3 ГПа. Максимальная интенсивность напряжений в кобальте составляет 4,5 ГПа при отсутствии нагрузки и увеличивается до 5,1 ГПа при приложении нагрузки 3 ГПа, что значительно меньше его микротвердости. То есть разрушение такой микроструктуры начнется, вероятно, с контактов между зернами карбида вольфрама, прочность которых должна быть значительно меньше прочности центральной части зерна. Локальное разрушение этих границ на практике наблюдается уже при малых нагрузках [3], что подтверждает результаты нашего расчета. Разрушение образца не заканчивается разрушением контактов зерен карбида вольфрама, а продолжается в результате пластической деформации кобальта, но микродефекты, которые образуются при разрушении контактов зерен карбида вольфрама, должны значительно ускорить процесс.

Совсем другое распределение напряжений наблюдается при отсутствии сплошного карбидного «скелета». В такой микроструктуре напряжения в карбиде вольфрама концентрируются вблизи искривлений границы с кобальтом (рис. 5). Максимальная интенсивность напряжений, возникающих под внешним напряжением 3 ГПа в карбиде

вольфрама, составляет (9,1 ГПа), что на 30 % меньше максимальной интенсивности напряжений в структуре со сплошным карбидным «скелетом». В кобальте при этой же нагрузке напряжения концентрируются в месте наименьшей толщины прослоек, их интенсивность достигает 7,4 ГПа, что весьма близко к значению их микротвердости. Это говорит о том, что разрушение данной микроструктуры должно начаться с пластической деформации кобальта. Разрушение карбида вольфрама начнется при значительно большей нагрузке.

а – с карбидным скелетом; б – без него; справа – исследуемые микроструктуры

Рис. 5. Распределение напряжений в микроструктуре твердого сплава ВК8

Среднезернистые твердые сплавы, выпускаемые по традиционной технологии, имеют сплошной карбидный «скелет». Обычно прочность твердого сплава ВК8 имеющего такую микроструктуру не превышает 2 ГПа (табл. 1). Если допустить, что хрупкое разрушение исследованного компонента микроструктуры твердого сплава начинается под действием растягивающих напряжений 2 ГПа в результате разрушения контакта зерен WC под действием напряжений интенсивностью 10,5 ГПа, то для разрушения зерен WC во второй микроструктуре необходимо приложить внешнее напряжение 4,4 ГПа. То есть твердый сплав, зерна WC которого изолированы, может обладать прочностью в несколько раз превышающую прочность сплава со сплошным карбидным «скелетом».

Данное предположение подтверждается в результате сравнения новых марок твердых сплавов, в которых срастанию зерен WC препятствует ингибитор роста зерна, и сплавов выпущенных по традиционной технологии (табл. 1). Как видно из таблицы, твердый сплав с добавкой ингибитора роста зерна (GU15F) в несколько раз прочнее стандартного сплава. Первым на данный эффект обратил внимание Герланд еще в 1963 году [15]. Он показал, что прочность при изгибе твердого сплава зависит от степени разделения карбидных зерен и может быть повышена в несколько раз при полном отсутствии контактов WC-WC. Щетилина Е.А. [16] установила, что снижение удельной межфазовой поверхности при равной величине карбидного зерна приводит к росту предела прочности на изгиб. В работе [17] объясняют высокую прочность на изгиб (3,5 ГПа) твердого сплава WC+10%Co (по массе) малой протяженностью границ WC-WC. Отсюда следует, что одним из наиболее эффективных путей упрочнения твердого сплава является препятствование срастанию зерен WC между собой.

ВЫВОДЫ

Исследование методом конечных элементов напряженного состояния микроструктур твердого сплава ВК8 с карбидным «скелетом» и без него показало, что места срастания зерен WC являются концентраторами напряжений. Под воздействием термических напряжений и нагрузки в них возникают напряжения, интенсивность которых в несколько раз превышает

интенсивность прилагаемого напряжения. При нагрузке 2 ГПа интенсивность напряжений достигает 10,5 ГПа. Напряжения такой интенсивности могут вызвать появление сдвигов и образование микротрещин. Согласно расчетам такая высокая интенсивность напряжений в полностью разделенных зернах карбида вольфрама достигается при нагрузке 4,4 ГПа, что объясняет высокую прочность таких сплавов.

Работа выполнена при поддержке грантов ДВО РАН 09-Ш-В-04-104 и 09-Ш-А-04-092, и гранта РАН 09-1-П18-01.

Материалы статьи обсуждались на Двенадцатой Межрегиональной конференции молодых ученых по физике полупроводниковых, диэлектрических и магнитных материалов «ПДММ-2009) (г. Владивосток, 17-20 июня 2009 г.) и рекомендованы к публикации в журнале «Химическая физика и мезоскопия».

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Креймер Г.С. Прочность твердых сплавов / 2-е изд. М. : Металлургия, 1971. 247 с.

2. Панов В.С., Чувилин А.М. Технология и свойства спеченных твердых сплавов и изделий из них / Уч. пособие для ВУЗов. М. : МИСИС, 2001. 428 с.

3. Подорога В.А. Термические напряжения в твердом сплаве WC-Co после спекания / Под ред. В.П.Кебко, М.Г.Лошак // Проблемы прочности. 1990. № 12. С. 87-93.

4. Лошак М.Г. Прочность и долговечность твердых сплавов. Киев : Наук. Думка, 1984. 328 с.

5. Туманов В.И. Свойства сплавов системы карбид вольфрама-кобальт. М. : Металлургия, 1971. 95 с.

6. Клочко Н.А. Метод анализа распределения деформаций и напряжений между фазами при деформировании сплавов WC-Co // Твердые сплавы. 1970. № 10. С. 44-54.

7. Александрова Л.И., Лошак М.Г., Горбачева Т.Б. и др. Рентгенографическое исследование термообработанных твердых сплавов WC-Co // Порошковая металлургия. 1986. № 5. C. 93-98.

8. Kim C.S., Massa T.P., Rohrer G.S. Modeling the relationship between Microstructural features and the Strength of WC-Co Composites // Int. Journal of Refractory Metals and Hard Materials. 2006. V.24 (1). P. 89-100.

9. Yamamoto T., Ikuhara Y., Watanabe T. et al. High resolution microscopy study in Cr3C2-doped WC-Co // Journal of Materials Science. 2001. № 36. Р. 3885 – 3890.

10. Jaensson B.O. Die Untersuchung von Verformungsersheinungen in hochfesten WC-Co-Legierungen mit Hilfe eines neuen Localisierungsverfahrens für die Abdruckelektronenmicroscopie // Pract. Metallogr. 1972. V. 9, № 11. Р. 624-641.

11. Францевич И.Н., Воронов Ф.Ф., Бакута С.Ф. Упругие постоянные и модули упругости металлов и неметаллов / Справочник / Под ред. И.Н. Францевича. Киев : Наукова думка, 1982.

12. Christensen M., Wahnctrom G. Co – phase penetration of WC (1010)/WC (1010) grain boundaries from first principles // Phys. rew. B 67. 2003. Р.115415.

13. Сопротивление материалов / Учебник для вузов / Под ред. акад. АН УССР Г.С.Писаренко / 5-е изд., перераб. и доп. Киев : Вища шк. Головное изд-во, 1986, 775 с.

14. Bock H., Hoffman H., Blumenauer H. Mechanische Eigenschaften von Wolframkarbid-Kobalt-Legierugen // Technik. 1976. V.31, № 1. Р. 47-51.

15. Gurland J. The Fracture Strength of Sintered WC-Co Alloys in Relation to Composition and Particle Spacing // Trans. Met. Soc. AIME. 1963. V. 227, № 1. Р. 28-43.

16. Щетилина Е.А. Исследование межфазной поверхности сплавов WC-Co // Цветные металлы. 1971. № 9. С.85-89.

17. Suzuki H., Hayashi K. Strenght of WC-Co Cemented Carbides in relation to their Fracture Sources // Planseeber. Pulverment. 1975. V. 23, №1. Р. 24-36.

RESEARCH OF WC-8%Co HARD ALLOY STRENGTH BY FINITE ELEMENTS METHOD ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЧНОСТИ ТВЕРДОГО СПЛАВА ВК8 МЕТОДОМ КОНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

Dvornik M.I., Mikhailenko E.A.

Institute of material science KhSC FEB RAS, Khabarovsk, Russia

SUMMARY. Two-dimensional simulation of stress state in microstructure components of medium-grained WC-8%Co hard alloy under tensile stress is studied in this work. Simulation was executed by finite element method using elasticity theory. Thermal stress was taken into account. We used two models of hard alloy microstructure. WC in the first model of microstructure is presented by continuous carbide «skeleton». WC in the second model of microstructure is presented by separated grains. There is the maximal stress intensity appearing in components of hard alloy in the first microstructure significantly exceeds stress intensity in components in second microstructure.

KEYWORDS: hard alloy, microstructure, stressed state, strength, finite element analysis.

Дворник Максим Иванович, кандидат технических наук, старший научный сотрудник Института материаловедения ХНЦДВО РАН, тел. (4212)226598, e-mail: [email protected]

Михайленко Елена Альбертовна, кандидат физико-математических наук, научный сотрудник Института материаловедения ХНЦ ДВО РАН, тел. (4212)226598, e-mail: [email protected]

2725000 Продукция твердосплавной промышленности / КонсультантПлюс

2725000 ПРОДУКЦИЯ ТВЕРДОСПЛАВНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
 
2725120 Смеси вольфрамо - кобальтовые (смеси ВК) мелкозернистые
 
2725121 Смеси вольфрамо - кобальтовые мелкозернистые марки ВК3М
2725122 Смеси вольфрамо - кобальтовые мелкозернистые марки ВК6М
2725123 Смеси вольфрамо - кобальтовые мелкозернистые марки ВК10М
2725124 Смеси вольфрамо - кобальтовые мелкозернистые марки ВК15М
2725125 Смеси вольфрамо - кобальтовые мелкозернистые марки ВК20М
2725126 Смеси вольфрамо - кобальтовые мелкозернистые марки ВК60М
2725127 Смеси вольфрамо - кобальтовые мелкозернистые марки ВК100М
2725128 Смеси вольфрамо - кобальтовые мелкозернистые марки ВК150М
 
2725130 Смеси вольфрамо - кобальтовые среднезернистые
 
2725131 Смеси вольфрамо - кобальтовые среднезернистые марки ВК2
2725132 Смеси вольфрамо - кобальтовые среднезернистые марки ВК3
2725133 Смеси вольфрамо - кобальтовые среднезернистые марки ВК4
2725134 Смеси вольфрамо - кобальтовые среднезернистые марки ВК6
2725135 Смеси вольфрамо - кобальтовые среднезернистые марки ВК8
2725136 Смеси вольфрамо - кобальтовые среднезернистые марки ВК10
2725137 Смеси вольфрамо - кобальтовые среднезернистые марки ВК15
2725138 Смеси вольфрамо - кобальтовые среднезернистые марки ВК20
2725139 Смеси вольфрамо - кобальтовые среднезернистые марки ВК25
 
2725140 Смеси вольфрамо - кобальтовые крупнозернистые
 
2725141 Смеси вольфрамо - кобальтовые крупнозернистые марки ВК4В
2725142 Смеси вольфрамо - кобальтовые крупнозернистые марки ВК6В
2725143 Смеси вольфрамо - кобальтовые крупнозернистые марки ВК8В
2725144 Смеси вольфрамо - кобальтовые крупнозернистые марки ВК11В
2725145 Смеси вольфрамо - кобальтовые крупнозернистые марки ВК8ВК
2725146 Смеси вольфрамо - кобальтовые крупнозернистые марки ВК10КС
2725147 Смеси вольфрамо - кобальтовые крупнозернистые марки ВК11ВК
2725148 Смеси вольфрамо - кобальтовые крупнозернистые марки ВК20КС
2725149 Смеси вольфрамо - кобальтовые крупнозернистые марки ВК20К
 
2725150 Смеси вольфрамо - кобальтовые крупнозернистые прочие
 
2725151 Смеси вольфрамо - кобальтовые крупнозернистые марки ВК6КС
 
2725160 Смеси вольфрамо - кобальтовые среднезернистые прочие
 
2725161 Смеси вольфрамо - кобальтовые среднезернистые марки ВК25ХР
2725162 Смеси вольфрамо - кобальтовые среднезернистые марки ВК15С
 
2725170 Смеси вольфрамо - кобальтовые с добавками
 
2725171 Смеси вольфрамо - кобальтовые с добавками марки ВК10ХОМ
2725172 Смеси вольфрамо - кобальтовые с добавками марки ВК15ХОМ
 
2725180 Смеси вольфрамо - кобальтовые марки МС
 
2725181 Смеси вольфрамо - кобальтовые марки МС 321
2725182 Смеси вольфрамо - кобальтовые марки МС 318
 
2725210 Смеси вольфрамо - кобальтовые мелкозернистые
 
2725211 Сплавы вольфрамо - кобальтовые мелкозернистые марки ВК3М
2725212 Сплавы вольфрамо - кобальтовые мелкозернистые марки ВК6М
2725213 Сплавы вольфрамо - кобальтовые мелкозернистые марки ВК10М
2725214 Сплавы вольфрамо - кобальтовые мелкозернистые марки ВК15М
2725215 Сплавы вольфрамо - кобальтовые мелкозернистые марки ВК20М
2725216 Сплавы вольфрамо - кобальтовые мелкозернистые марки ВК60М
2725217 Сплавы вольфрамо - кобальтовые мелкозернистые марки ВК100М
2725218 Сплавы вольфрамо - кобальтовые мелкозернистые марки ВК150М
2725219 Сплавы вольфрамо - кобальтовые мелкозернистые марки ВК3-ТМ
 
2725220 Сплавы вольфрамо - кобальтовые среднезернистые
 
2725221 Сплавы вольфрамо - кобальтовые среднезернистые марки ВК2
2725222 Сплавы вольфрамо - кобальтовые среднезернистые марки ВК3
2725223 Сплавы вольфрамо - кобальтовые среднезернистые марки ВК4
2725224 Сплавы вольфрамо - кобальтовые среднезернистые марки ВК6
2725225 Сплавы вольфрамо - кобальтовые среднезернистые марки ВК8
2725226 Сплавы вольфрамо - кобальтовые среднезернистые марки ВК10
2725227 Сплавы вольфрамо - кобальтовые среднезернистые марки ВК15
2725228 Сплавы вольфрамо - кобальтовые среднезернистые марки ВК20
2725229 Сплавы вольфрамо - кобальтовые среднезернистые марки ВК25
 
2725230 Сплавы вольфрамо - кобальтовые крупнозернистые
 
2725231 Сплавы вольфрамо - кобальтовые крупнозернистые марки ВК4В
2725232 Сплавы вольфрамо - кобальтовые крупнозернистые марки ВК6В
2725233 Сплавы вольфрамо - кобальтовые крупнозернистые марки ВК8В
2725234 Сплавы вольфрамо - кобальтовые крупнозернистые марки ВК11В
2725235 Сплавы вольфрамо - кобальтовые крупнозернистые марки ВК8ВК
2725236 Сплавы   вольфрамо  -  кобальтовые  крупнозернистые  марки
        ВК10КС
2725237 Сплавы   вольфрамо  -  кобальтовые  крупнозернистые  марки
        ВК11ВК
2725238 Сплавы   вольфрамо  -  кобальтовые  крупнозернистые  марки
        ВК20КС
2725239 Сплавы вольфрамо - кобальтовые крупнозернистые марки ВК20К
 
2725240 Сплавы вольфрамо - кобальтовые крупнозернистые прочие
 
2725241 Сплавы вольфрамо - кобальтовые крупнозернистые марки ВК6КС
2725242 Сплавы вольфрамо - кобальтовые крупнозернистые марки ВК8КС
2725243 Сплавы   вольфрамо  -  кобальтовые  крупнозернистые  марки
        ВК12КС
 
2725250 Сплавы вольфрамо - кобальтовые с добавками
 
2725251 Сплавы вольфрамо - кобальтовые с добавками марки ВК10ХОМ
2725252 Сплавы вольфрамо - кобальтовые с добавками марки ВК15ХОМ
2725253 Сплавы вольфрамо - кобальтовые с добавками марки ВК15С
2725254 Сплавы вольфрамо - кобальтовые с добавками марки ВК25ХР
 
2725260 Сплавы вольфрамо - кобальтовые среднезернистые прочие
 
2725261 Сплавы вольфрамо - кобальтовые среднезернистые марки ВК9
2725262 Сплавы вольфрамо - кобальтовые среднезернистые марки ВК6ВС
 
2725270 Сплавы вольфрамо - кобальтовые марки МС
 
2725271 Сплавы вольфрамо - кобальтовые марки МС 211
2725272 Сплавы вольфрамо - кобальтовые марки МС 241
2725273 Сплавы вольфрамо - кобальтовые марки МС 301
2725274 Сплавы вольфрамо - кобальтовые марки МС 306
2725275 Сплавы вольфрамо - кобальтовые марки МС 321
2725276 Сплавы вольфрамо - кобальтовые марки МС 347
2725277 Сплавы вольфрамо - кобальтовые марки МС 313
2725278 Сплавы вольфрамо - кобальтовые марки МС 318
 
2725280 Сплавы вольфрамо - кобальтовые с износостойким покрытием
 
2725281 Сплавы  вольфрамо  - кобальтовые с износостойким покрытием
        марки МС 3210
2725282 Сплавы  вольфрамо  - кобальтовые с износостойким покрытием
        марки МС 3215
2725283 Сплавы  вольфрамо  - кобальтовые с износостойким покрытием
        марки МС 3216
2725284 Сплавы  вольфрамо  - кобальтовые с износостойким покрытием
        марки МС 3115
2725285 Сплавы  вольфрамо  - кобальтовые с износостойким покрытием
        марки МС 3325
2725286 Сплавы  вольфрамо  - кобальтовые с износостойким покрытием
        марки МС 3114
2725287 Сплавы  вольфрамо  - кобальтовые с износостойким покрытием
        марки МС 3324
 
2725310 Смеси титано - вольфрамовые
 
2725311 Смеси титано - вольфрамовые марки Т5К10
2725312 Смеси титано - вольфрамовые марки Т14К8
2725313 Смеси титано - вольфрамовые марки Т15К6
2725314 Смеси титано - вольфрамовые марки Т30К4
2725315 Смеси титано - вольфрамовые марки Т5К12
 
2725320 Смеси титано - тантало - вольфрамовые
 
2725321 Смеси титано - тантало - вольфрамовые марки ТТ7К12
2725322 Смеси титано - тантало - вольфрамовые марки ТТ10К8Б
2725323 Смеси титано - тантало - вольфрамовые марки ТТ8К6
2725324 Смеси титано - тантало - вольфрамовые марки ТТ20К9
 
2725330 Смеси на основе карбида титана
 
2725331 Смеси на основе карбида титана марки ТН-40
2725332 Смеси на основе карбида титана марки ТН-30
2725333 Смеси на основе карбида титана марки ТН-20
2725334 Смеси на основе карбида титана марки ТС30ХН
2725335 Смеси на основе карбида титана марки ТС40ХН
 
2725340 Смеси титано - тантало - вольфрамовые (типа МС)
 
2725341 Смеси титано - тантало - вольфрамовые марки МС 111
2725342 Смеси титано - тантало - вольфрамовые марки МС 121
2725343 Смеси титано - тантало - вольфрамовые марки МС 131
2725344 Смеси титано - тантало - вольфрамовые марки МС 137
2725345 Смеси титано - тантало - вольфрамовые марки МС 146
2725346 Смеси титано - тантало - вольфрамовые марки МС 221
 
2725410 Смеси титано - вольфрамовые
 
2725411 Смеси титано - вольфрамовые марки Т5К10
2725412 Смеси титано - вольфрамовые марки Т14К8
2725413 Смеси титано - вольфрамовые марки Т15К6
2725414 Смеси титано - вольфрамовые марки Т30К4
2725415 Смеси титано - вольфрамовые марки Т5К12
2725416 Смеси титано - вольфрамовые марки Т8К7
 
2725420 Сплавы титано - тантало - вольфрамовые
 
2725421 Сплавы титано - тантало - вольфрамовые марки ТТ7К12
2725422 Сплавы титано - тантало - вольфрамовые марки ТТ10К8-Б
2725423 Сплавы титано - тантало - вольфрамовые марки ТТ8К6
2725424 Сплавы титано - тантало - вольфрамовые марки ТТ20К9
2725425 Сплавы титано - тантало - вольфрамовые марки ТТ10К8-А
2725426 Сплавы титано - тантало - вольфрамовые марки ТТ21К9
 
2725430 Сплавы на основе карбида титана
 
2725431 Сплавы на основе карбида титана марки ТН-50
2725432 Сплавы на основе карбида титана марки ТН-40
2725433 Сплавы на основе карбида титана марки ТН-30
2725434 Сплавы на основе карбида титана марки ТН-20
2725435 Сплавы на основе карбида титана марки ТН-25
2725436 Сплавы на основе карбида титана марки ТС30ХН
2725437 Сплавы на основе карбида титана марки ТС40ХН
2725438 Сплавы на основе карбида титана марки ТВ4
 
2725440 Сплавы титано - тантало - вольфрамовые (типа МС)
 
2725441 Сплавы титано - тантало - вольфрамовые марки МС 101
2725442 Сплавы титано - тантало - вольфрамовые марки МС 111
2725443 Сплавы титано - тантало - вольфрамовые марки МС 121
2725444 Сплавы титано - тантало - вольфрамовые марки МС 131
2725445 Сплавы титано - тантало - вольфрамовые марки МС 137
2725446 Сплавы титано - тантало - вольфрамовые марки МС 146
2725447 Сплавы титано - тантало - вольфрамовые марки МС 221
2725448 Сплавы титано - тантало - вольфрамовые марки МС 312
 
2725450 Сплавы титано - тантало  -  вольфрамовые  с  износостойким
        покрытием
 
2725451 Сплавы титано - тантало  -  вольфрамовые  с  износостойким
        покрытием марки ТТ7К12-ГТ
2725452 Сплавы титано - тантало  -  вольфрамовые  с  износостойким
        покрытием марки ТТ10К8Б-ГТ
2725453 Сплавы титано - тантало  -  вольфрамовые  с  износостойким
        покрытием марки ВП 1255
2725454 Сплавы титано - тантало  -  вольфрамовые  с  износостойким
        покрытием марки МС 1465
2725455 Сплавы титано - тантало  -  вольфрамовые  с  износостойким
        покрытием марки МС 1466
2725456 Сплавы титано - тантало  -  вольфрамовые  с  износостойким
        покрытием марки МС 1460
2725457 Сплавы титано - тантало  -  вольфрамовые  с  износостойким
        покрытием марки МС 2210
2725458 Сплавы титано - тантало  -  вольфрамовые  с  износостойким
        покрытием марки МС 2215
2725459 Сплавы титано - тантало  -  вольфрамовые  с  износостойким
        покрытием марки МС 2216
 
2725460 Сплавы титано - тантало  -  вольфрамовые  с  износостойким
        покрытием прочие
 
2725461 Сплавы титано - тантало  -  вольфрамовые  с  износостойким
        покрытием прочие марки ВС 1324
 
2725470 Сплавы безвольфрамовые
 
2725471 Сплавы безвольфрамовые марки КНТ16
2725472 Сплавы безвольфрамовые марки КНТ20
2725473 Сплавы безвольфрамовые марки КНТ30
 
2725510 Сплавы тяжелые ВНЖ
 
2725511 Сплавы тяжелые марки ВНЖ7-3
2725512 Сплавы тяжелые марки ВНЖ-95
2725513 Сплавы тяжелые марки ВНЖ-МТ
 
2725520 Сплавы тяжелые ВНМ
 
2725521 Сплавы тяжелые марки ВНМ 3-2
2725522 Сплавы тяжелые марки ВНМ 5-3
 
2725530 Сплавы тяжелые вольфрамо - медные
 
2725540 Сплавы тяжелые ВН
 
2725541 Сплавы тяжелые марки ВН-10М
 
2725550 Сплавы тяжелые ТТС
 
2725551 Сплавы тяжелые марки ТТС-1
 
2725610 Смеси тяжелые
 
2725611 Смеси тяжелые марки ВН5
2725612 Смеси тяжелые марки ВНМ 3-2
 
2725710 Смеси порошковые наплавочные
 
2725711 Смеси порошковые высоколегированные наплавочные
 
2725720 Сплавы наплавочные порошковые
 
2725721 Сплавы  порошковые   самофлюсующиеся   и   гранулированные
        наплавочные
2725722 Сплавы порошковые композиционные наплавочные
 
2725730 Сплавы твердые литые наплавочные
 
2725731 Прутки литые наплавочные
2725732 Прутки литые шлифованные наплавочные
 
2725740 Проволока и лента порошковые наплавочные
 
2725741 Проволока порошковая наплавочная
2725742 Лента порошковая наплавочная
 
2725750 Карбиды литые
 
2725751 Рэлит трубчато - зерновой в трубке из углеродистых сталей
2725752 Рэлит зерновой
2725753 Рэлит трубчато - зерновой в трубке из легированных сталей
2725754 Сплав композиционный на основе рэлита
 
2725810 Материалы минералокерамические инструментальные
 
2725811 Материалы минералокерамические инструментальные марки В-3
2725812 Материалы  минералокерамические   инструментальные   марки
        ВОК-60
2725813 Материалы минералокерамические инструментальные марки ВО13
2725814 Материалы   минералокерамические   инструментальные  марки
        ВОК-71
 
2725910 Смеси минералокерамические
 
2725911 Смеси минералокерамические марки ЦМ-332
 
2725920 Сплавы минералокерамические
 
2725921 Сплавы минералокерамические марки ЦМ-332

Структурно-фазовые состояния и механические свойства сплава ВК8 после гамма-квантового облучения

[1] В.И. Третьяков, Основы металлов и технология изготовления спеченных твердых сплавов, Металлургия, Москва (1976).

[2] Ю.М. Лахтин, В. Леонтьев, Материаловедение. Металлургия, Москва, (1980).

[3] ПРОТИВ. Панов, А. Чувилин, Технология и свойства спеченных сплавов и изделий из них.МИСиС, Москва, (2001).

[4] В. Чернов, А. Мамонтов, А.Ботаки А. А. Аномальное воздействие малых доз ионизирующего излучения на металлы и сплавы. Атомная энергия, 57 (1984) 47-57.

[5] Ю.Тимошников А.А., Демиденко В.С., Кушнаренко В.М., Клопотов А.А. Влияние малых доз облучения на упорядоченный сплав Ni3Fe // Изв. Вузов. Физика, 3 (1993) 89-92.

[6] А.Шалаев М. Радиационно-стимулированные процессы в металлах // Энергоатомиздат. Москва, (1988).

[7] Б.Конозенко А., Круликовская М. П., Данильченко Б. А. Структурные и фазовые превращения в металлах и сплавах, кристаллизованных в потоке гамма-квантов. Физика металлов и металлография, 161 (1991) 249-269.

[8] С.Б. Кислицин, А.А. Клопотов, А. Потекаев, Ю.А. Тимошников. Влияние гамма-излучения на структурно-фазовые изменения в закаленной конструкционной стали // Изв. Вузов. Физика. 4 (2008) 74-83.

DOI: 10.1007 / s11182-008-9064-8

[9] Э.А. Борисова, Г. А. Бозвор и др., Металлография титановых сплавов, Металлургия. Москва, (1980).

[10] К.Дж. Смитлз, Металлы. Справочник по металлургии, Москва (1980).

[11] Я.Малиенко А.А., Шиврин О.Н. // Изв. Вузов. Физика, 47 (1969) 7-13.

[12] С.С. Горелик, Л. Расторгуев, Ю.А. Скаков, Рентгенографический и электронно-оптический анализ. Металлургия, Москва (1970).

[13] Н.Агеев В. Диаграммы состояния металлических систем. М .: ВИНИТИ, 1970.

Нитротитанирование твердого сплава ВК8.

Страница / Ссылка:

URL страницы: HTML-ссылка: Данные о влиянии градиента структуры, элементного и фазового состава нитридных многослойных покрытий на защиту от коррозии различных подложек в растворах 3% NaCl и 5% NaOH

1.1. Характеристики процесса нанесения однослойных покрытий

Материал подложек, однослойных покрытий и способ их нанесения приведены в. Материал и способ нанесения подслоев и покрытий были выбраны одинаковыми. Представленные в статье данные иллюстрируют оптимизацию технологических параметров магнетронного распыления на постоянном токе (MS), катодно-дугового испарения (CAE), импульсного магнетронного распыления (PMS) и комбинированных методов (CAE + MS и CAE + PMS). К технологическим параметрам относятся ток дуги испарителя ( I arc ), мощность разряда магнетрона ( N ), напряжение смещения на подложке ( U bias ), парциальное давление газовой смеси азота и азота. аргона ( P ), содержания азота в газовой смеси (N 2 ) и продолжительности нанесения покрытия ( T с ).Для установления фазового и элементного состава однослойных покрытий с максимальным защитным действием в растворах 5% NaOH и 3% NaCl значения технологических параметров нанесения покрытий, приведенные в, были изменены. Жирным шрифтом выделены оптимальные значения технологических параметров.

Таблица 1

Материал подложек, однослойных покрытий и способ их нанесения.

MS (Ti, Al) N

Таблица 2

Технологические параметры нанесения однослойных покрытий.

No покрытия Подложка Материал покрытия Метод нанесения
1 HG30 TiN CAE
2
CAE 9017 9017 CAE 9017 9017 4 MS
5 (Ti, Zr) N CAE
6 MS
7 CAE1
CAE1 PMS
9 TiN PMS
10 USt 37-2 (Ti, Zr, Al) N CAE + MS
2,5 40
No покрытия P ,
Па		 I arc , A
 N , кВт
 U смещение ,
3 N 9016,
Ti Zr Ti Zr Al
0 1.0 – 75 – 2.5 – 80, 200 Ar
00 75 – 2,5 – –
000 75 –
1 0,8; 1.0 ; 1,2 80––– 80 40
2–– 2.5–– 80, 150, 200 100
3 0,8; 1.0 ; 1,2–– 5,1; 5,5 ; 6,8– 60 90
4– 80––– 80
– 1.7; 1,8; 1,9; 2.0; 2,5 – 200 100
6 75 75 – – – 40, 60, 80
7–– 2,0 2,0 200 100
8 0,24; 0,26; 0,28 80 – 2.0 2,0– 40, 90 50
9 0,28; 0,5 ; 0,8 – – 7,0 , 9,0 – 7,0 50 , 55 12 , 19
10 1,0 1,0 – 2,1 1,6 70 40

1.2. Анализ фазового и элементного состава однослойных нитридных покрытий, полученных при различных технологических параметрах.

Данные фазового анализа построены в виде совмещенных фрагментов рентгеновской дифрактограммы покрытий, полученных при различных технологических параметрах. иллюстрирует фазовый состав однослойных покрытий TiN и ZrN, полученных катодно-дуговым испарением при различном давлении газовой смеси. Фазовый состав покрытий 1–10 с максимальным объемным содержанием фаз c-TiN, c-ZrN, δ-Zr 3 N 4 , c-TiZrN 2 , h-Ti 3 Al 2 N 2 показаны в.Элементный состав определен только для покрытий, в которых проявляется фазовый состав. Средние значения элементного состава покрытий, определенные в трех различных спектрах, показаны на и.

Объединенные фрагменты рентгеновской дифрактограммы покрытий, полученных катодно-дуговым испарением при различных давлениях газовой смеси: TiN (а) и ZrN (б).

Таблица 3

Фазовый и элементный состав однослойных покрытий. Остальные фазы – AlN, TiN 0.3 , ZrN 0,28 , V Zr2N , Ti 2 AlN.

– –
No покрытия V – Объемное содержание фазы покрытия (%)
 Содержание металла покрытия (ат.%)
TiN ZrN Zr 3 N 4 Ti Ti 3 Al 2 N 2 Другие фазы Ti Zr Al
1 96.8 – – – – 3,2 100 – –
2 99,2 –
0,8 100 – –
3 – 91,7 – – – 8,3 100177 – – 4 – 100 – – – – – 100 –
5 99.0– 0,6 0,4–– 84,9 15,1–
6 15,1– 27,3 72,7 –
7 18,4 – 51,6 30,0 – – 69,1 30,9 –0––– 86,0 4,0 53,1– 45,7
9 84,5– 100 – –
10 13,8 – 57,6 – 28,6 38,0 53000 8,1 : TiN (а) и ZrN (б).

1.3. Оптимизация коррозионных свойств по фазовому и элементному составу, структуре, размеру зерна и толщине однослойных нитридных покрытий

Метод нанесения покрытия оптимизирован по данным коррозионных свойств (). Коррозионные свойства подложки и однослойных покрытий с оптимальным фазовым и элементным составом представлены в. Здесь E corr – потенциал коррозии, R p – сопротивление поляризации, i corr – плотность тока коррозии, i p – плотность пассивного тока; индексы s и c обозначают подложку и покрытие соответственно.Покрытия на основе фаз c-TiN и c-ZrN обладают максимальной эффективностью защиты. Данные по оптимизации объемной и металлоемкости, крупности и толщины этих покрытий представлены в. Наибольшее значение Rp, icorr, s / icorr.c и ip, s / ip, c всегда соответствует минимальному размеру зерна, максимальному объемному содержанию фаз c-ZrN и c-TiN, оптимальной толщине и составу, близкому к стехиометрическому. ().

Таблица 4

Коррозионные свойства подложки и однослойного покрытия.

9017 NaOH 0,3% NaCl 1,9 4,2
Материал основания / № покрытия T слой , мин. δ max , мкм Коррозионные свойства
(-) E corr , V R 9030 кОм · см i corr, s
i corr.c 		i p, s
i p, c
–– 0.36 27––
3% NaCl 0,07 8,5––
X165CrMoV12––
USt 37-2 3% NaCl–– 0,42 2,4
1 5.0 0,12 30 22 362
2 45 4,0 0,10 3300 652 643
0,32 70 208 240
4 8, 30 5,5 0,14 1200 3190 2180 2180 21803 0,11222 780 720
6 10 1,1 0,32 48 325 330 2,0 0,20 52 370 385
8 5% NaOH 80 3,3 0,40 20 10 83% NaCl
9 0,3% NaCl 80 4,0 0,14 150 43–
3% NaCl
30 5,0 0,01 62 25 –

Зависимость эффективности покрытия в 5% NaOH и 3% NaCl от фазового и элементного состава однослойных покрытий ZrN CAE (а), TiN CAE (б), TiN PMS (в).

Стехиометрическое наноструктурированное покрытие ZrN с максимальным объемным содержанием фазы c-ZrN и концентрацией циркония, оптимальной толщиной 5,5 мкм и размером зерна 20… 70 нм замедляет коррозию в 5% -ном NaOH более чем в 3000 раз, а пассивный ток – в 2000 раз (а). Увеличение фазового объема h-ZrN 0,28 до 8% снижает отношения i corr, s / i corr, c и i p, s / i p, c до 208 и 240 раз соответственно.

Оптимальный фазовый состав покрытия TiN: V c-TiN = 99,2% и V h-TiN0.3 = 0,8%, оптимальная толщина 5 мкм, размер зерна ∼20… 35 нм . Отношение i corr, s / i corr, c для этого покрытия больше 650, а отношение i p, s / i p, c равно 640 .При увеличении содержания фазы h-TiN 0,3 отношения i corr, s / i corr, c и i p, s / i p, c уменьшаются. до 20 и 360 соответственно (б).

По значениям соотношений i corr, s / i corr, c и i p, s / i p, c , однослойное покрытие TiN, нанесенное методом PMS имеет лучшую коррозионную стойкость в 3% NaCl. Это покрытие на подложке HG30 с предпочтительной ориентацией кристаллов (111), толщиной более 1 мкм, объемным содержанием фаз V c-TiN = 84,5% и V h-TiN0,3 = 15,5%, а минимальный размер зерна ∼20 нм показывает более высокую склонность к анодной пассивации в 3% NaCl и наиболее эффективно замедляет процесс коррозии.Коэффициенты, характеризующие эффективность защиты покрытия: i corr, s / i corr.c ≈ 2500, i p, s / i p, c = 2500. Наноструктурированный плотнее покрытия, нанесенные методом PMS, менее чувствительны к толщине покрытия и концентрации фазы с низким содержанием азота h-TiN 0,3 (c).

Картина излома однослойного покрытия и морфология его поверхности, полученные с помощью автоэмиссионного электронного микроскопа Ultra 55, показаны на рисунке а.

Наноструктурированные покрытия на твердом сплаве HG30: однослойные (а), многослойные (б).

1,4. Коррозионное поведение многослойных покрытий с чередующимися слоями и градиентной структурой, фазовым и элементным составом

Многослойные покрытия () разработаны на основе однослойных наноструктурированных нитридов ZrN, TiN и (Ti, Zr) N с максимальным защитным эффектом в 5% NaOH и 3% NaCl. В частности, в качестве чередующихся слоев для многослойных покрытий No.11 и № 12. Методы нанесения слоев для этих покрытий были изменены, чтобы получить их с различной структурой, фазовым и элементным составом. Фазовый и элементный состав многослойных покрытий, их коррозионные свойства приведены в. Слои многослойных покрытий наносились при оптимальных значениях параметров процесса. Толщина слоев составляла от 100 нм до 500 нм при общей толщине многослойного покрытия от 0,5 до 5,0 мкм.

Таблица 5

Материалы покрытия и методы нанесения (материал подложки – HG30, подслой – TiN).

9017- Zr ) N – Zr
№ покрытия Материал покрытия / чередующиеся слои Метод нанесения
Ti Zr
11 TiN16 CA 12 TiN – ZrN CAE MS
13 (Ti, Zr) N – Ti, Zr CAE CAE
14 MS MS
15 TiN- (Ti, Zr) N MS CAE

Таблица 6

Потенциалы коррозии, устойчивость к коррозии и поляризационная стойкость плотность тока.соотношения для многослойных покрытий. Покрытия 11, 13–15 испытывали в 5% NaOH, покрытие 12 – в 0,3% NaCl.

.0
Покрытие No V – Объемное содержание фазы покрытия (%)
 Содержание металла в покрытии (ат.%)
 Коррозионные свойства
TiN Zr165 Zr165 3 N 4 TiZrN 2 TiN 0,3 ZrN 0.28 Ti Zr (-) E corr , V R p , кОм · см 2 i corr, s
i corr. 		i p, s
i p, c
11 59,0 – 7,0 – 9017 – 35 0.04 550 750 800
12 24,1 49,6 2,5 2,9 2,8 18,1 5,42 9017 229
13 – – 29,0 71,0 – – 55,15 26,79 0,05 1107 9017 9017 1107 9017 – 3,0 5,0 – – 63,82 22,69 0,05 30 150 200
8,0 – – 55,62 21,61 0,08 100 273 300

На основе значений E 9014 i corr, s / i corr, c и i p, s / i p, c , многослойные покрытия TiN – ZrN (№11 и № 12) обладают высокой коррозионной стойкостью как в 5% NaOH, так и в 3% NaCl. Эффект ингибирования коррозии i corr, s / i corr, c и степень пассивации поверхности i p, s / i p, c для этих покрытий в 5% NaOH составляют 750 и 800, а в 3% NaCl – 136 и 229 соответственно. Картина излома многослойных покрытий, полученных с помощью автоэмиссионного электронного микроскопа Ultra 55, показана на б.

Морфология поверхности твердого сплава HG30 перед электрохимическими испытаниями показана на a. Морфология поверхности твердого сплава HG30 после электрохимических испытаний в 5% растворе NaOH показана на b-d. После 5 минут травления в 5% растворе NaOH кобальтовая связка слегка протравливается, обнажаются границы зерен карбида вольфрама и выявляются кристаллографические ямки травления, самые большие из которых имеют диаметр не более 1,5 мкм (б) . После анодного растворения в 5% растворе NaOH на поверхности ВК8 практически исчезает кристаллографическая огранка зерен и наблюдаются темные протравленные участки, занимающие значительную часть поверхности исследуемого образца (в).После анодного растворения в 5% растворе NaOH наблюдаются участки золотого многослойного покрытия. Кристаллографических ямок не наблюдалось (г). Поляризационные кривые сплава HG30 в 5% -ном растворе NaOH приведены при. Скорость растворения при потенциале −0,2 В снижается в ∼18 раз.

Морфология поверхности твердого сплава HG30 до электрохимических испытаний (а), HG30 после травления в 5% растворе NaOH (б), HG30 после анодной поляризации в 5% растворе NaOH (в), HG30 с многослойным покрытием TiN – ZrN после анодной поляризации 5% -ного раствора NaOH (г).

Анодные поляризационные кривые в 3% растворе NaCl: 1 – твердый сплав HG30 без покрытия, 2 – HG30 с многослойным покрытием TiN – ZrN.

Твердосплавные фрезы. Уточните химический состав и применение ВК8, Т15К6

В 20-х годах прошлого века появился новый инструментальный материал – твердые сплавы, обладающие высокой термостойкостью – до 900 – 1000 ° С.

Твердые сплавы не содержат железа

В их основе лежат так- так называемые карбиды (химические соединения с углеродом тугоплавких металлов) вольфрама и титана.Металлокерамический твердый сплав по своей структуре напоминает шлифовальный круг. Сплав состоит из множества крошечных карбидов, связанных вместе с кобальтом, который является не только своего рода вяжущим веществом, но и придает твердому сплаву прочность.

Solid Slava Groups

Наша промышленность производит две группы твердых сплавов: вольфрам-кобальт и титан-вольфрам-кобальт. Сплавы первой группы состоят из карбидов вольфрама и кобальта и обозначаются буквами ВК и числом, указывающим процентное содержание кобальта.Например, сплав B Kb содержит около 6% кобальта и около 94% карбидов вольфрама.

Сплавы второй группы, помимо карбидов вольфрама, включают также карбиды титана. Эти сплавы обозначаются буквами ТК и цифрами. Число после буквы T указывает процент карбидов титана, а число после буквы K указывает на кобальт. Например, сплав Т15К6 содержит около 15% карбидов титана и около 6% кобальта, остальное (около 79%) – карбиды вольфрама.

В нашей стране начато производство сплавов трехкарбидной группы, содержащих, помимо карбидов вольфрама и титана, карбиды тантала. Такие сплавы трехкарбидной группы, как ТТ7К12 и ТТ7К15, отличаются очень высокой прочностью и позволяют выполнять строгание самых труднообрабатываемых материалов, в частности строгание поверхностей, полученных после сварки (по сварному шву).

Карбидные сплавы обладают высокими режущими свойствами; они не требуют термической обработки, но приобретают эти свойства в процессе производства.

Твердость

Одним из основных свойств твердых сплавов является их высокая твердость. Он колеблется между 88-90 HRA , , а твердость закаленной быстрорежущей стали составляет 80-83 HRA . Эта высокая твердость позволяет работать с твердыми сплавами, закаленным чугуном, закаленной сталью, стеклом, мрамором и другими очень твердыми материалами.

Твердость сплава зависит от содержания в нем кобальта. Чем больше кобальта, тем меньше твердость сплава.Таким образом, сплав ВК6 менее твердый, чем сплав ВКЗ.

Карбиды титана имеют более высокую твердость, чем карбиды вольфрама; следовательно, сплавы группы ТК тверже сплавов группы ВК с таким же количественным содержанием кобальта. Например, сплав Т14К8 имеет более высокую твердость, чем сплав ВК8.

Карбидные сплавы отличаются от других инструментальных материалов еще и высокой износостойкостью, то есть стойкостью к абразивному воздействию стружки и режущих поверхностей, при этом сплавы группы ТК более износостойкие, чем сплавы группы ВК.

Твердые сплавы также обладают высокой жаростойкостью – они сохраняют режущие свойства при нагреве до температуры «900-1000 ° С. И в этом случае сплавы группы ТК более жаропрочные, чем группы ВК.

С с уменьшением содержания карбида титана в сплаве жаропрочность цементированного карбида снижается.Таким образом, сплав Т5КЮ менее жаропрочен, чем Т15К6.

Недостатки карбида

Основным недостатком твердых сплавов является их высокая хрупкость, которое уменьшается с увеличением содержания кобальта.Например, сплав Т15К6 более хрупкий, чем Т5К10. Поэтому для черновой обработки используются сплавы с высоким содержанием кобальта. Для отделки используются сплавы с низким содержанием кобальта; они более термостойкие и поэтому позволяют резать на более высоких скоростях.

При равном содержании кобальта сплавы группы ВК более пластичны, чем группы ТК. Таким образом, сплав ВКб более пластичен, чем ТИ5К6. Именно поэтому сплавы ВК используются при обработке чугунов и других хрупких материалов, при резке которых отделяются сколы трещин, характеризующиеся тем, что центр ее давления на лицевую поверхность фрезы находится в непосредственной близости от режущая кромка, а это часто приводит к ее выкрашиванию.Если в этом случае использовать сплав группы ТК, то стойкость инструмента будет еще меньше. Сплавы ТК с большей износостойкостью целесообразнее использовать при обработке сталей и других вязких материалов, при резке которых отделяются сливные стружки, активно истирающие лицевую поверхность фрезы.

Строгание обычно выполняется инструментом, оснащенным твердым сплавом самых прочных марок – ВК8 и Т5К10, который лучше других выдерживает выкрашивание под действием ударных нагрузок.

Для чистового строгания также используются сплавы с пониженным содержанием кобальта – ВК6 и Т15К6.

Паяные твердосплавные пластины

Твердосплавные сплавы производятся в виде пластин различной формы и размеров. Эти пластины припаиваются к стержням – держателям резцов из конструкционных сталей или механически прикрепляются к ним.

Как показала практика использования твердых сплавов, при строгании наблюдается выкрашивание режущих кромок фрез даже при правильном выборе геометрии их заточки и режимов резания, при этом выкрашивание не проявляется во время рабочего хода в виде результат ударного воздействия в процессе резания, но в обратном случае, когда задняя поверхность фрезы скользит по обрабатываемой поверхности детали.

Для устранения этого недостатка используются специальные устройства, которые автоматически поднимают фрезу при обратном ходе.

Спеченные сплавы, в зависимости от содержания карбидов вольфрама, титана, тантала и кобальта, приобретают разные физико-механические свойства … По этой причине твердые сплавы делятся на три группы: вольфрамовые, титано-вольфрамовые и титан-танталовые. вольфрам.

Твердые сплавы производятся в виде пластин различной формы и размеров, получаемых методом порошковой металлургии (прессование и спекание).В их основе – порошки твердых зерен карбидов тугоплавких металлов (вольфрама, титана, тантала), цементированных кобальтом.

Промышленность выпускает три группы твердых сплавов: вольфрам – ВК, титан-вольфрам – ТК и титан-тантал-вольфрам – ТТК.

В обозначении марок сплавов используются буквы: В – карбид вольфрама, К – кобальт, первая буква Т – карбид титана, вторая буква Т – карбид тантала. Цифры после букв указывают примерное процентное содержание компонентов.Остальное в сплаве (до 100%) – карбид вольфрама. Буквы в конце марки означают: Б – крупнозернистая структура, М – мелкозернистая, ОМ – особо мелкозернистая.

Характерными признаками, определяющими режущие свойства твердых сплавов, являются высокая твердость, износостойкость и покраснение до 1000 ° С. В то же время эти сплавы обладают более низкой ударной вязкостью и теплопроводностью по сравнению с быстрорежущей сталью, что должно учитываться при их эксплуатации.

При выборе твердых сплавов следует руководствоваться следующими рекомендациями.

Вольфрамовые сплавы (ВК), по сравнению с титан-вольфрамовыми (ТС), имеют более низкую температуру свариваемости со сталью при резке, поэтому используются в основном для обработки чугуна, цветных металлов и неметаллических материалов.

Сплавы группы ТК предназначены для обработки стали.

Титан-тантал-вольфрамовые сплавы, обладающие повышенной точностью и вязкостью, применяются для обработки стальных поковок, отливок при неблагоприятных условиях работы.

Для тонкого и чистового точения с небольшими участками стружки следует выбирать сплавы с меньшим содержанием кобальта и мелкозернистой структурой.

Черновая и чистовая обработка при непрерывном резании, в основном они изготавливаются из сплавов со средним содержанием кобальта.

Для тяжелых условий резания и черновой обработки с ударной нагрузкой следует использовать сплавы с высоким содержанием кобальта и крупнозернистой структурой.

Недавно появилась новая группа твердых сплавов без вольфрама, в которой карбид вольфрама заменен карбидом титана, а в качестве связующего используются никель и молибден (ТН-20, ТН-30).Эти сплавы имеют немного пониженную прочность по отношению к вольфраму, но дают положительные результаты при получистовой обработке пластичных металлов, меди, никеля и т. Д.

Основные характеристики и области применения безвольфрамовых твердых сплавов

Нитрид бора кубический (CBN). Это относительно новый поликристаллический материал, используемый для изготовления режущих инструментов. Твердость КБН достигает 88000 МПа (9000 кгс / мм.кв.), приближаясь к твердости алмаза. Его термостойкость составляет 1400-1500 ° С. В зависимости от исходных материалов и технологии изготовления (давление, температура, время выдержки) физико-механические параметры поликристаллов CBN несколько различаются.Распространены следующие марки отечественных КНБ: Эльбор – Р; гексанит – П; исмит – I и II; композит 0,5; ПТНБ.

Вставные ножи резаков (передняя насадка; дисковые двух- и трехсторонние) армированы CBN путем пайки заготовок в вакууме и на воздухе.

Покрытие твердосплавных пластин высокопрочным износостойким компонентом из карбидов и нитридов титана, вольфрама, оксида алюминия и др. Увеличивает стойкость инструмента (резцов) в 2-3 раза без снижения прочности.Это основано на следующем: любой карбид состоит из двух основных частей. Первые – карбиды, нитриды – придают материалу высокую твердость, износостойкость, но в то же время хрупкость. Второй – пучок – придает пластине прочность, но снижает ее износостойкость.

Использование покрытий позволяет использовать сплавы с высоким содержанием связующего в качестве основы пластин, обеспечивающей прочность, и иметь режущий хрупкий, но твердый износостойкий поверхностный слой.

Покрытия наносят при формовании пластин, во время второй операции, перед спеканием, прессованием порошковой смеси из нитпилсов.

Свойства и назначение твердых сплавов
Эксплуатационные характеристики Примерное назначение сплава
Сплав ВЦБМ Из-за мелкозернистой структуры износостойкость выше, чем у сплава ВКб; немного меньше эксплуатационная прочность и ударопрочность
Сплав ВК8 Более высокая эксплуатационная прочность и устойчивость к ударам, вибрации и выкрашиванию, чем у сплава ВКб, с меньшей износостойкостью и скоростью резания.Чистовое и получистовое фрезерование заготовок из цветных сплавов и неметаллических материалов. Черновое фрезерование деталей из чугуна (HB> 240), цветных сплавов и неметаллических материалов, деталей из углеродистых и легированных сталей до 0
Сплав Т 15К6 Износостойкость и допустимая скорость резания выше, чем у сплава ВК8, однако по эксплуатационной прочности и ударопрочности ему несколько уступают. Среднее и чистовое фрезерование деталей из углеродистых и легированных сталей а
Сплав И14К.8 Эксплуатационная прочность и устойчивость к ударам, вибрации и выкрашиванию выше, чем у сплава Т15К6, с меньшей износостойкостью и допустимой скоростью резания
Сплав Т5К.10 Эксплуатационная прочность и устойчивость к ударам, вибрации и выкрашиванию выше, чем у сплавов Т15К6 и Т14К8, с меньшей износостойкостью и скоростью резания. Черновое и получистовое фрезерование деталей из углеродистых легированных сталей Ст = г 850 МПа
Сплав Т5К12В Эксплуатационная прочность и устойчивость к ударам, вибрации и выкрашиванию значительно выше, чем у сплава Т5К.10, с меньшей износостойкостью. По сравнению с фрезами из быстрорежущей стали этот сплав обеспечивает скорость резания в 2 раза выше. Черновое фрезерование стальных кованых, штампованных и литых заготовок по обшивке с неравномерно распределенным припуском при относительно низких скоростях резания
Сплав ТТ7К. 12 Обладает несколько большей эксплуатационной прочностью, чем сплав Т5К. 12В, с такой же износостойкостью. Черновое фрезерование кованых, штампованных и литых стальных заготовок по корочке с неравномерным распределением припуска
Сплав ТТ10КСВ Высокая эксплуатационная прочность и устойчивость к ударам и вибрации при умеренных скоростях резания.То же, что и для сплава ТТ7К12Ю в условиях наиболее сложной обработки и при меньшей скорости резания

Карбидные сплавы в настоящее время являются обычным инструментальным материалом, широко используемым в инструментальной промышленности. Благодаря наличию в конструкции тугоплавких карбидов твердосплавные инструменты обладают высокой твердостью HRA 80-92 (HRC 73-76), термостойкостью (800-1000 ° C), поэтому они могут работать на скоростях, в несколько раз превышающих скорости резания для быстрорежущие стали. Однако, в отличие от быстрорежущих сталей, твердые сплавы имеют пониженную прочность (σ = 1000-1500 МПа) и не обладают ударной вязкостью.Твердые сплавы не технологичны: из-за высокой твердости из них невозможно изготовить цельный фасонный инструмент, к тому же они ограничиваются шлифованием – только алмазным инструментом, поэтому твердые сплавы используются в виде пластины, которые либо механически закрепляются на держателях инструмента, либо припаяны к ним.

Таблица 2. Сплавы карбидные спеченные, используемые в современной мировой промышленности

Вольфрам – тугоплавкий твердый металл серого цвета, химический элемент 74 в периодической таблице, имеет следующие физические свойства: плотность – 19.3 г / см3, температура плавления – 3422 ° С, температура кипения – более 5500 ° С.

Среди различных изделий из вольфрама (проволока, прутки, электроды, листы) также широко используется вольфрамовый порошок. Основными марками вольфрамового порошка являются ПВН (порошок вольфрама с низкой активностью), ПВВ (порошок вольфрама высокоактивный), ПВТ (порошок вольфрама технический), ВП. Продукция изготавливается в соответствии с ТУ 48-19-72-92 «Порошок вольфрамовый. Технические условия». Средний диаметр зерна порошка вольфрама ПВН должен быть 3.5-6 мкм, ПВС – 0,8-1,7 мкм, ПВТ – 3,5-6 мкм. В этом случае не более 40% зерен вольфрама в порошке ПВН могут иметь размер более 4 мкм.

Как правило, вольфрамовый порошок служит сырьем для дальнейшего производства компактного вольфрама. Порошок вольфрама используется как легирующая добавка или основной компонент быстрорежущих и инструментальных сталей, а также износостойких и жаропрочных сплавов (например, стеллитов).

Рис. 3. Вид порошка для сплава ВК8 при кратном увеличении

Рис.4. Деталь из ВК8

Карбид вольфрама представляет собой соединение тугоплавкого металла вольфрама (W) с углеродом (C). Всего существует два карбида – WC и W2C. Основные преимущества карбидов вольфрама – высокая твердость и тугоплавкость. Карбид WC сохраняет повышенную твердость даже при высоких температурах. Карбид вольфрама – основа твердых сплавов типа ВК (вольфрам-кобальт).

Карбиды вольфрама являются основой для производства различных твердых сплавов. Среди наиболее распространенных твердых сплавов стоит выделить сплавы марки ВК, а именно ВК8.Как правило, твердые сплавы получают методами порошковой металлургии из смеси карбида тугоплавкого металла со связующим металлическим порошком. Например, химическое или механическое смешивание карбида вольфрама с порошком кобальта дает смесь ВК. Далее смесь прессуется и спекается с получением твердого сплава.

Сплавы вольфрам-кобальт состоят из карбида вольфрама (карбид – это химическое соединение металла с углеродом с очень высокой твердостью) и кобальта, который служит связующим. Сплав обозначается двумя буквами – ВК и цифрой, показывающей содержание кобальта в процентах.Итак, ВК8 означает сплав вольфрам-кобальт с содержанием кобальта 8% и содержанием карбида вольфрама 92%. Чем больше кобальта в сплаве, тем он мягче и прочнее. Сплавы вольфрам-кобальтовой группы предназначены в основном для обработки чугуна, цветных металлов и их сплавов, а также неметаллических материалов.

Таблица 3. Свойства вириальных сплавов карбида вольфрама по сравнению со стандартным карбидом ВК8

Из смеси ВК8 или ВК6 получают одноименные твердые сплавы, содержащие 8% и 6% кобальта соответственно.

Химический состав смеси вольфрам-кобальт ВК8 (массовая доля,%): кобальт – 7,5-8,1, кислород не более 0,5, углерод общий – 5,30-5,65, углерод свободный – не более – 0,1, железо – 0,3.

Массовая доля основных компонентов пластифицированной смеси (пластификатора ПЭГ): кобальта – 7,3-7,9, кислорода не более – 1,5, углерода общего – 6,5-7,0, углерода свободного – 0,1, железа не более – 0,3.

Области использования. Изделия из твердых сплавов вольфрама используются в качестве пар трения подшипников скольжения и торцевых уплотнений, клапанов, штампов, пресс-форм и т. Д.Сплав ВК8 применяется для чернового строгания с неровным сечением и прерывистого резания, строгания, чернового фрезерования, сверления, чернового растачивания, чернового зенкования серого чугуна, цветных металлов и их сплавов, а также неметаллических материалов. Твердые сплавы группы ВК активно используются при производстве сверлильного и режущего инструмента. Есть фреза ВК8, сверло ВК8; фреза ВК8 и другой режущий инструмент из твердого сплава ВК. Твердосплавные пластины ВК8 также нашли применение в промышленности.

Сплавы титан-вольфрам-кобальт состоят из карбидов вольфрама и титана, цементированных кобальтом. Марки сплавов обозначаются буквами Т (титан) и К (кобальт). Цифры после букв указывают процентное содержание карбида титана и кобальта соответственно. Остальной состав – карбид вольфрама. С увеличением содержания карбида титана в сплаве его прочность снижается, а с увеличением количества кобальта – увеличивается.

T15K6 – двухкарбидный твердый титановольфрамовый сплав, по сути, композитный материал.Массовая доля основных компонентов в смеси порошков,%: карбид вольфрама – 79, карбид титана – 15, карбид тантала – отсутствует, кобальт – 6. Этот сплав наиболее подходит для обработки стали, но без прерывания резания, т.е. для фрезерования. фрезы, для строгания не подходят. Кобальта, отвечающего за прочность, недостаточно.

Прочность на изгиб, Н / мм2 (кгс / мм2), не менее 1176 * (120). Твердость, HRA, не менее 90,0. Плотность, х103 кг / м2 (г / см2) = 11.1-11.6.

Приложение. Твердый сплав титан-вольфрам Т15К6 предназначен для обработки вязких материалов: стали, латуни. Сплав используется для обработки материалов резанием – среднее точение с непрерывным резанием, чистовое точение с прерывистым резанием, нарезание резьбы токарными инструментами и вращающимися головками, получистовое и чистовое фрезерование твердых поверхностей, растачивание и растачивание предварительно обработанных отверстий, чистовая обработка. зенкование, зенкование и другие подобные виды обработки углеродистых и легированных сталей.

Список использованной литературы:

1. Борисов Ю.С., Кулик А.Я., Мнухин А.С. Термическое напыление композиционных порошков. – Л .: Машиностроение, 1985. – 197 с.

2. Казаков В.Г. Тонкие магнитные пленки // Образовательный журнал Сороса, 1997, №1, с. 107-114.

3. Киндрачук М.В., Лабунец В.Ф., Пашечко М.И., Корбут Э.В. Трибология: обработчик / МОН. – Киев: НАУ-друк, 2009. – 392 с. (Украинец). ISBN 978-966-598-609-6.

4.Строительные материалы. Эд. Б.Н. Арзамасов. Москва, издательство «Машиностроение», 1990.

5. Материаловедение. Лейкин А. Родина, М., 1971, Под ред. “Высшая школа”.

6. Мышкин Н.К., Петроковец М.И. Трение, смазка, износ. Физические основы и технические приложения трибологии. – М .: ФИЗМАТЛИТ, 2007.-368 с. ISBN 978-5-9221-0824-9.

7. Производство и литье сплавов цветных металлов. Юдкин В.С. – М., 1967.

8. Словарь-справочник по трению, износу и смазке деталей машин / В.Д. Зозуля, Э. Шведков, Д.Я. Ровинский, Э.Д. Браун, Киев: Наукова думка, 1990, 264 с.

9. Термодинамика сплавов. Вагнер К. – Москва, 1997.

.

10. Технология и свойства спеченных твердых сплавов и изделий из них – Панов Б.С., Чувилин А.М. – МИСИО, 2001.

.

11. Технология конструкционных материалов. Эд. ЯВЛЯЮСЬ. Дальский. – Москва. Эд. «Машиностроение», 1985.

12. Технология металлов и дизайн материалов. В.М. Никифоров. – Москва, 1968, Изд-во. “Высшая школа”.

13. Технология металлов и дизайн материалов. В.М. Никифоров. – Москва, 1968, Изд-во. “Высшая школа”.

Как увеличить скорость резания стали? Инженеры и профессора по всему миру работали и продолжают работать над этой проблемой со времен промышленной революции. Высокие показатели твердости, жаропрочности, износостойкости – вот неполный перечень задач, стоящих перед учеными.Так, в Германии в середине 30-х годов активно велись исследования по поиску материала, отвечающего всем вышеперечисленным требованиям. Тогда появился первый аналог твердого сплава ВК8. Образцы этого материала по скорости резания превосходили все существовавшие в то время виды сталей. В чем причина этого успеха? Какой химический состав? Как в итоге выглядит расшифровка VK8? Все по порядку.

Химический состав и способ производства

Согласно ГОСТ 3882-74 твердый сплав ВК8 представляет собой смесь зерен карбида вольфрама и кобальта, которая выполняет роль связующего звена.Кобальт (ГОСТ 123-2008) – металл, внешне похожий на железо, но имеет более темный оттенок. Его основная цель в ВК8 – придать сплаву пластичность и прочность. Карбид вольфрама (ГОСТ 28377-89) – соединение углерода с тугоплавким металлом вольфрамом. Твердость – более 80 единиц по Роквеллу.

ВК8 является продуктом порошковой металлургии, так как указанные выше свойства составляющих элементов не позволяют производить механическую обработку ковкой. Производство мелкой фракции карбида и кобальта осуществляется методом восстановления из оксидов и включает следующие операции:

  • Разрушение заряда элементов конструкции.
  • Просеивание через сито с размером ячеек 1-2 мкм.
  • Пропорциональное смешивание фракций в соответствии с требуемым химическим составом твердого сплава ВК8.
  • Формование прессованием с использованием органического клея.
  • Обработка давлением более 30 МПа и температурой 1400 ºС.

В результате этих процессов расплавленный кобальт смачивается и во время последующей кристаллизации удерживает кристаллы карбида вместе. В результате образуется прочное и долговечное соединение.

Физические свойства

ВК8, в отличие от быстрорежущих сталей, имеет более высокую твердость, что соответствует 87,5 единицам HRC. Например, сталь Р12 имеет твердость 60-70 HRC.

Термостойкость сплава, то есть температура, при которой материал будет работать без потери жесткости, составляет 800-1000 ºС. Благодаря этому, а также высокому значению теплопроводности (50,2 Вт / м C) резак VK8 может работать со скоростью резания до 200 м / мин, в зависимости от типа обрабатываемого материала.В то же время, при тех же условиях сталь Р12 может достигать значения только 50 м / мин.

Прочность на разрыв 1660 Н / мм2, плотность 14,5 г / см3, ударная вязкость 35 кДж / м2 – эти механические свойства позволяют использовать сплав в условиях динамических и вибрационных нагрузок.

Физические свойства определяются не только его химическим составом, но и размером зерна карбида вольфрама. Чем больше зерно, тем выше показатель прочности и ниже показатель износостойкости.И наоборот, если сплав имеет мелкозернистую структуру.

Расшифровка стали ВК8

Обозначение основано на наличии в составе карбидной фазы и связующего в виде кобальта. В целом это похоже на шифрование легированных сталей. Буква «В» означает вольфрам, «К» – кобальт. Число в конце указывает процент последнего элемента. Итак, ВК8 состоит из 92% карбоната вольфрама и 8% кобальта.

Для обозначения зернистости в конце можно поставить букву «М», что означает мелкозернистый, или «В» – крупнозернистый.Отсутствие буквы говорит о наличии в составе крупинки среднего размера.

Область применения ВК8

VK8 получил широкое распространение в различных отраслях производства, от медицины до ювелирных украшений. Режущие инструменты из этого карбида обладают хорошей устойчивостью к истиранию от материала заготовки. В отличие от инструментальных и быстрорежущих сталей, они не меняют своей физической структуры и сохраняют свои эксплуатационные характеристики до 1100 ºС. Из-за этого VK8 получил наибольшее применение на следующих производственных операциях:

  • Механическая обработка деталей.Изготовление токарного инструмента, фрез, сверл, зенковок. Технологические операции, выполняемые этим инструментом, подходят как для черновых, так и для чистовых работ. ВК8 зарекомендовал себя при обработке материалов с высоким индексом вязкости: бронзы, латуни, чугуна, жаропрочных сталей, коррозионно-стойких сталей, титановых сплавов. Следует отметить, что для обеспечения лучшей скорости резания и снижения износа рабочего инструмента необходимо учитывать размер зерна сплава.Крупнозернистый сплав ВК8 применяется в условиях чернового, чернового точения жаропрочных сталей и значительного значения подачи резца. Мелкозернистая структура материала используется для отделки деталей из стали (без термической обработки), чугуна, фторопласта, алюминия и бронзы.
  • Бесчиповая обработка. Изготавливаются валки прокатного оборудования, штампы и штампы для штамповки цветных металлов, калибровки труб и прутков.
  • Распылитель теплового газа. Его нанесение на поверхность деталей из любого типа стали повышает показатели ее износостойкости.
  • Изнашиваемые части механизмов и машин. Например, в качестве материала обоймы подшипников скольжения. При наличии жидкостного трения работает на периферийных скоростях шпинделя до 6 м / с.


Твердосплавные материалы доступны в следующих типах: паяные (или наклеиваемые) и сменные вставки. Последние крепятся к державке режущего инструмента с помощью резьбового соединения. В целях экономии средств на изготовление держателя используется конструкционная сталь обыкновенного качества.Дополнительные операции могут улучшить механические свойства фрез. Таким образом, пластина ВК8 после алмазной шлифовки поверхности увеличивает предел прочности на 23%. Соответственно увеличивается срок службы и стабильность работы.


Цена на твердый сплав ВК8

Стоимость VK8 по России примерно одинаковая – от 800 до 900 рублей за 1 килограмм. Такая высокая цена связана с дефицитом и одновременно высоким спросом на вольфрам.{2} $ Сумский государственный университет, ул. Рымского-Корсакова, 2, UA-40007 Сумы, Украина

В статье представлен анализ особенностей формирования комбинированных эрозионных покрытий (КЭП) на конструкционных и инструментальных сталях, а также на никелевых сплавах. Предлагается новый метод формирования ЦИК. Он заключается в нанесении промежуточного слоя меди между основным металлом и покрытием из износостойких сплавов. Квазимногослойные покрытия, сформированные методом электроэрозионного легирования (ЭЛЛ) в последовательностях ВК8 → Си → ВК8 на сталях, ВК8 → ВК8 → Си и ВК8 → ВК8 → Ni на никелевом сплаве ХН58МБУД, характеризуются высокими показателями добротности.Высокая микротвердость (14200 МПа) получена на стали 45 и Р6М5 методом ЭЭА с композиционным электроэрозионным материалом 90% ВК6 + 10% 1М.

Ключевые слова: электроэрозионное легирование, электроды, комбинированные покрытия, пластическая деформация, структура, микротвердость.

URL: http://mfint.imp.kiev.ua/abstract/v41/i01/0047.html

DOI: https: // doi.org / 10.15407 / mfint.41.01.0047

PACS: 62.20.Qp, 68.35.Ct, 68.35.Gy, 68.55.J-, 68.55.Ln, 81.15.Rs, 81.65.Lp, 81.40.Pq

Образец цитирования: В.Б. Тарелнык, О.П. Гапонова, Е. Коноплянченко В.В., Марцынковский В.С., Тарельник Н.В., Василенко О.О. Повышение качества поверхностных электроэрозионных легированных слоев за счет комбинированных покрытий и пластической деформации поверхности.I. Особенности формирования комбинированных электроэрозионных покрытий на специальных сталях и сплавах, Металлофиз. Новейшие Технол. , 41 , № 1: 47—69 (2019)

Смеси твердых сплавов ВК8

Прецизионные сплавы

Продукты

Описание

Магнитно-мягкий

Магнитно-твердый

С установленным TCLE

С установленной эластичностью

С высоким электр.сопротивление

Сверхпроводники

Биметаллы термические

Смесь играет важную роль в процессе получения изделий из твердых сплавов, фактически являясь исходным звеном в этой цепочке. Свойства конечного продукта зависят от качества смеси. Основные из них – механическая прочность и твердость. В настоящее время практически весь буровой инструмент, а также значительная часть режущего инструмента полностью или частично изготавливается из этих материалов.

В компании Metotechnics вы можете купить твердосплавные смеси. Заказ через сайт доступен на странице с ценами. Вы также можете отправить запрос по электронной почте и телефону.

Более подробная информация о марках, методах производства и областях применения этих продуктов представлена ​​на этой странице в соответствующих разделах.

классы

Смеси твердых сплавов вольфрам-кобальт выпускаются марки ВК. Их основные компоненты – карбид вольфрама (WC) и кобальт (Co).Карбид обеспечивает твердость и тугоплавкость материала, а кобальт служит цементирующим связующим металлом.

Другой важной группой являются смеси твердых сплавов титан-вольфрам и титан-тантал-вольфрам, выпускаемые соответственно марок ТК и ТТК. Их основой по-прежнему является карбид вольфрама (WC), а связующим металлом является кобальт (Co). Однако они дополнительно содержат карбид титана (TiC) – ТК ТТК и карбид тантала (TaC) – ТТК.

Материалы различаются в зависимости от содержания кобальта.Цифра в конце оценки указывает на ее процентный состав. Например, твердый сплав марки ВК8 содержит 8% кобальта (Co), ВК6 – 6%, Т30К4 – 4%, ТТ7К12 – 12%. Они также включают углерод (C), вольфрам (W), титан (Ti) и тантал (Ta), в зависимости от группы.

Химический состав материалов ВК, ТК, ТТК регламентируется ТУ 48-19-60-78.

Производство

Сырьем для производства смеси твердых сплавов вольфрам-кобальт является порошок монокарбида вольфрама (WC) и порошок кобальта (Co).Эти компоненты смешиваются вместе, в результате получается твердый сплав в виде порошка. Порошки монокарбида титана (TiC) и тантала (TaC) дополнительно используются для изделий марок ТК и ТТК.

Размеры частиц, насыпная масса, состояние поставки и механические свойства полуфабрикатов регламентируются техническими условиями 48-19-60-78.

Заявка

Смеси ВК, ТК, ТТК служат сырьем для производства твердых сплавов, поставляемых в виде заготовок и пластин.Например, порошок ВК8 используется для производства одноименного твердого сплава.

Для получения полуфабрикатов, описанных выше, используют методы порошковой металлургии. Основная технологическая цепочка: формовка -> прессование -> спекание.

Твердые сплавы группы ВК активно используются в производстве сверлильного и режущего инструмента. Сплавы ВК8 и ВК6 используются для изготовления фрез, сверл, фрез и другого инструмента, предназначенного для механической обработки заготовок.Пластины из твердого сплава марок ВК8, ВК6 также используются в промышленности.

Материалы, относящиеся к группам ТК и ТТК, в основном используются для производства режущего инструмента для различных стадий механической обработки изделий (черновая, получистовая, чистовая токарная обработка, фрезерование, зенкование и т. Д.).

Цены

Смеси твердых сплавов группы ВК доступны для заказа и их цена указана на странице Стоимость.

Тендер Правительства РФ на 0414-2020-00150 Поставка твердосплавных стержней из сплавов ВК6, ВК8,

Главная> Тендеры> Европа> Россия> 0414-2020-00150 Поставка твердосплавных стержней из сплавов ВК6, ВК8, ВК6ОМ, ВК10, ВК10ХОМ,

АКЦИОНЕРНЫЙ ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЙ ЗАВОД «ПЕРМЬ ПЕРМЬ МОТОРС» объявил тендер на 0414-2020-00150 Поставка твердосплавных стержней из сплавов ВК6, ВК8, ВК6ОМ, ВК10, ВК10ХОМ, ВК15 или аналогичного сплава А04.Месторасположение проекта – Россия, и тендер завершается 27 марта 2020 года. Номер тендерного объявления – 32008994023, а ссылочный номер ТОТ – 41624943. Участники торгов могут получить дополнительную информацию о тендере и могут запросить полную тендерную документацию, зарегистрировавшись на сайте.

Страна: Россия

Резюме: 0414-2020-00150 Поставка прутков твердосплавных из сплавов ВК6, ВК8, ВК6ОМ, ВК10, ВК10ХОМ, ВК15 или аналогичного сплава А04

.

Срок сдачи: 27 марта 2020 г.

Реквизиты покупателя

Заказчик: АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЙ ЗАВОД «ПЕРМЬ ПЕРМСКИЕ МОТОРЫ»
614010, Пермский край, г. Пермь, Комсомольский проспект, корп.93, корп.7
Контактное лицо: Авраменко Марина Дмитриевна
Контактный телефон: 8 342 2-408-471
Россия
Электронная почта: [email protected]

Прочая информация

ТОТ Ссылка: 41624943

Номер документа. №: 32008994023

Конкурс: ICB

Финансист: Самофинансируемый

Информация о тендере

Тендер приглашен на 0414-2020-00150 Поставка прутков твердосплавных из сплавов ВК6, ВК8, ВК6ОМ, ВК10, ВК10ХОМ, ВК15 или аналогичного сплава А04.
Тип: 223-ФЗ
Номер уведомления: 32008994023
Название сайта: ETP
Начальная цена: 2 500 000
Обеспечение заявки (резервирование платежа): 8135,59
Обеспечение контракта: Не требуется
Дата размещения: 17.03.2020
Дата и время окончания приема заявок: 27.03.2020 09:00 (+03: 00)
Статус уведомления: Опубликовано

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *