Химический состав и свойства некоторых твердых сплавов

Марка сплава	Состав порошка в %	НRА
WC	TiC	TaC	Co	не менее
Вольфрамовые-однокарбидные
ВК3		-	-		89,5
ВК6		-	-		88,5
ВК20		-	-
ВК25		-	-
Титановольфрамовые-двухкарбидные
Т30 К4			-
Т15 К6
Т5 К10					88,5
Титанотанталовольфрамовые-трехкарбидные
ТТ7 К12
ТТ8 К6					90,5

Маркировка

Твердые сплавы маркируют:

- Сплавы вольфрамовой группы ВК3, ВК6, ВК25. Цифры, стоящие после буквы К, означают содержание кобальта в %, остальное карбиды вольфрама.

Например, ВК 6 – кобальт 6 %, карбида вольфрама остальные 94 %.

- Титановольфрамовой группы Т15К6, Т5К10. К – кобальт, Т – карбиды титана.

Например, Т5 К10 – кобальта 10 %, карбидов титана– 5 %, остальное – карбиды вольфрама – 85 %.

- Титанотанталовольфрамовой группы ТТ7 К 12, ТТ8 К6.

Например, ТТ7 К12.

К – кобальта 12 %, ТТ7 – суммарное значение карбидов тантала и титана 7 %, остальное – карбиды вольфрама – 81 %.

 

Применение

Сплавы В3, ВК8 применяют для режущих инструментов (токарные резцы, сверла, фрезы) при обработке чугунов, медных сплавов, а также фарфора, керамики и др.

Сплавы ВК10, ВК15, обладающие (из-за повышенного содержания кобальта (10–15 %)) более высокой вязкостью используют для волочильных и буровых инструментов. Сплавы с высоким содержанием кобальта (ВК20, ВК25) применяют для изготовления штампового инструмента – пуансонов, матриц.

Сплавы второй группы Т15К6, Т30 К4 применяют для инструментов (фасонные резцы, фрезы, протяжки) высокоскоростного резания твердых сталей.

Сплавы третьей группы ТТ7К12, ТТ8К6 применяют для инструментов при наиболее тяжелых условиях резания (черновая обработка слитков, отливок, поковок).

Сверхтвердые сплавы

К сверхтвердым материалам относятся алмазы, твердость которых 10000 НV, тогда как быстрорежущей стали 1300 HV и в шесть раз превосходят твердость карбида вольфрама.

Применение имеют синтетические алмазы. Нитрид BN – называемый кубическим нитридом бора. В зависимости от технологии его выпускают под названием – эльбор, эльбор – Р, боразон.

По твердости BN – не уступает алмазу (9000HV), но значительно превосходит по теплостойкости (алмаз – 800⁰С, нитрид бора – 1200⁰С).

Применение

Алмазными инструментами (протяжки, фрезы, развертки) обрабатывают цветные сплавы, пластмассы, керамику, обеспечивая при этом низкую степень шероховатости поверхности.

Эльбор, баразон применяют для изготовления инструментов (разверток, шлифовальных кругов и др.) для закаленных, цементированных (труднообрабатываемых) сталей. При этом высокоскоростное точение (фасонными резцами) закаленных сталей заменяет процесс шлифования.

 

 

Стали для измерительных инструментов

К ним относятся заэвтектоидные низколегированные Х, ХГ, ХВГ, ХС и азотируемые стали типа 38Х2МЮА.

Основными свойствами, которыми должны обладать эти стали – высокая износостойкость, постоянство размеров и форм в течение длительного срока службы. К дополнительным требованиям относят возможность получения низкой степени шероховатости поверхности и малой деформаций при термообработке. После низкой закалки инструменты из этих сталей подвергают обработке холодом (отпуск при – 50⁰ … – 80⁰С).

Маркировка

ХГ, ХВГ, 9ХС – маркируют аналогично легированным инструментальным сталям.

Применение

Плоские инструменты (скобы, линейки, шаблоны) изготавливают из сталей 15Х, 20Х, ХГ, ХВГ, 12ХН3А после химикотермической обработки – цементации.

Для изготовления микрометров, калибров и др. (сложной формы и большого размера) применяют азотируемую сталь 38Х2МЮА.

 

Стали для инструментов обработки сплавов давлением

Основные свойства, которыми должны обладать стали – высокая твердость, износостойкость, прочность, теплостойкость, окалиностойкость, сочетающиеся с удовлетворительной вязкостью.

По назначению эти сплавы разделяются на две группы:

- стали для инструментов холодной обработки давлением;

- стали для инструментов горячей обработки давлением.

 

Стали для инструментов холодной обработки давлением

В связи с разнообразием условий деформирования, формы и размеров штампов применяют различные стали; углеродистые У10, У11, У12, низколегированные Х, 9ХС, ХВГ, ХВСГ, высокохромистые Х12, Х12М, Х12Ф1. Хромокремнистые стали 4ХС, 6ХС и дополнительно легированные вольфрамом – сплавы повышенной вязкости 4ХВ2С, 5ХВ2С.

 

Маркировка

Маркировка осуществляется аналогично углеродистым и легированным инструментальным сталям.

Например: У12 – углеродистая инструментальная сталь, содержание цементита (в среднем) 1,25 %С. 6ХВ2С – углерода – 0,6 %, Х – хром 1 %, В – вольфрам 2 %, С – кремний 1 %.

Применение

Низколегированные стали Х, 9ХС, ХВГ, ХВСГ так же, как и углеродистые У10, У11, У12, используют для вытяжных и высадочных штампов, которые работают при небольших ударных нагрузках.

Высокохромистые стали Х12, Х12М, Х12Ф1 применяют для изготовления крупных инструментов сложной формы: вырубных, обрезных, чеканочных штампов повышенной точности, калибровочных досок, накатных роликов и др.

Стали Х6ВФ, 6ХВ2С – обладающие повышенной вязкостью – используют для инструментов, подвергающихся ударам (зубила, гибочные штампы, обжимные матрицы).

Механические свойства сталей для инструментов холодной обработки давлением представлены в таблице 5.

Таблица 5

Марка ста­ли	Закалка	Отпуск
температура, “С	твёрдость, НКС (не менее)	температура, °С	твёрдость НКС
4ХС	880…890		240…270	51…52
6ХС	840…860		240…270	52…53
4ХВ2С	860…900		240…270	50…52
5ХВ2С	860…900		240…270 420…440	51…53 45…47
6ХВ2С	860…900		240…270 420…440	53…55 46…48

 

Стали для инструментов горячей обработки давлением

Эти стали работают в тяжелых условиях, испытывая интенсивное ударное нагружение, периодический нагрев и охлаждение поверхности. Кроме достаточной прочности, вязкости, теплостойкости, они должны иметь высокую разгаростойкостью (устойчивость к образованию поверхностных трещин, вызываемых объемными изменениями при резкой смене температур). Это свойство обеспечивается снижением содержания цементита в стали (0,3–0,6 %С).

Механические свойства сталей для горячей обработки давлением приведены в таблице 6.

Таблица 6

Марка стали	σв, МПа	σ0,2, МПа	δ,%	КСU МДж/м^2
5ХНМ				0,8
5ХГМ				0,4
5ХНСВ				0,5
5ХНТ				0,8

Применение

Стали 5ХНМ, 5ХНВ применяют для изготовления молотовых штампов.

Стали 5ХГМ и 5ХНВС предназначены для изготовления средних штампов или более крупных простой формы (5ХНВС).

Методические указания по выполнению лабораторной работы

 

Порядок выполнения работы:

- получить номер варианта задания у преподавателя и выписать обозначения материалов для дальнейшей расшифровки;

- выполнить расшифровку обозначений, описать область применения материалов;

- оформить полученные результаты в виде таблицы 7.

- используя информацию таблицы 9, обосновать выбор материала и вид термообработки для режущего, измерительного инструмента, штампов: и т.д. (вид инструмента задается преподавателем).

- оформить полученные результаты в виде таблицы 8.

Таблица 7

Марка	Наименование и расшифровка	Механические свойства	Классификация	Применение
По содержанию С	По качеству

 

 

Таблица 8

Наименование инструмента	Применяемые материалы	Выбранный материал	Вид термообработки	Обоснование выбора

 

Таблица 9

 

Инструмент	У8…У12	Х, Х9	ХВТ, ХВСГ	9ХС, ХВГ	ХВ4	Р-18, Р6М5, Р6М5Ф3-МП	5ХНМ, 5ХНВ, 4Х5В2ФС	Х12, Х12М, Х12Ф1, 4ХС, 5ХВ2С	Вк3, ВК6, ВК8	Т30К4, Т15К6	ТТк7К12, ТТ8К6
Нетеплостойкий режущий инструмент	+
Полутеплостойкий режущий инструмент		+	+	+	+
Теплостойкий режущий инструмент						+
Напильники	+	+
Ножовки по металлу	+
Мерительный инструмент	+	+		+
Длинные сверла, протяжки			+
Штампы для холодной штамповки	+						+
Штампы для горячей штамповки								+
режущий инстрмент для обработки чугуна, меди									+
режущий инструмент для высокоскоростного резания твердых сталей										+
режущий инструмент для черновой обработки отливок											+

 

 

9.4. Варианты задания

1 2 3 4 5

1. Х12 1. У12А 1. ТТ12К8 1. 15Х 1. 5ХНВ

2. 5ХНМ 2. Т15К8 2. Р6М5Ф3-МП 2. ВК25 2. Т15К6

3. Р18 3. ВК8 3. ХВСГ 3. 3Х2В8Ф 3. У12

4. Р5М9 4. 9ХС 4. У13А 4. У10А 4. 4Х5В5МФ

5. ХВГ 5. У8 5. 9ХС 5. Х12М5. Р5М9

 

6 7 8 9 10

1. Х12 1. Х12Ф1 1. Х6ВФ 1. ВК25 1. У12

2. ТТ7К8 2. Р9 2. У13А 2. 20Х 2. Р18К3Ф2

3. Р18 3. 3Х2В8Ю 3. ХВСГ 3. 9ХС 3. 5ХНМ

4. 4Х2В5Ф 4. У8 4. Р6М5 4. У10А 4. ТТ12К8

5. У7А 5. ВК6 5. Т30К4 5. Р9 5. 4Х5В2ФС

 

 

11 12 13 14 15

1. Х6ВФ 1. Р9 1. У13А 1. ХВСГ 1. 9ХС

2. УТА 2. Х12Ф1 2. ХВ4 2. У10 2. Т15К8

3. Р9М5 3. У10А 3. ХВСГ 3. Р5М9 3. У13А

4. Т15К8 4. ВК25 4. Р9 4. ТТ12К6 4. ХВГ

5. Х5В2ФС 5. 3Х2В8Ф 5. ТТ12К8 5. 3Х2В5М3Ф 5. ВК20

 

 

16 17 18 19 20

1. У12А 1. Х 1. ХВСГ 1. 48 1. ХВГ

2. ХВГ 2. У9А 2. Р18 2. Р9М5 2. ВК25

3. Р5М9 3. ВК20 3. ТТ12К8 3. Т15К8 3. У10А

4. 9ХС 4. 9ХС 4. У13А 4. 9ХС 4. Р9М5

5. ВК10 5. 6М5Ф3-МП 5.9ХС 5. ХВГ 5. 4Х5В2С