Главная Промышленность 1.11. Характеристики физико-мехаиических свойств сплавов на основе WC-TiC- Со с различным содержанием кобальта
У сплавов с одинаковыми содержанием кобальта и размером зерен карбидных фаз пределы прочности при изгибе и сжатии, ударная вязкость, пластическая деформация и модуль упругости уменьшаются при увеличении содержания карбида титана. Твердость сплавов, имеющих одинаковую зернистость карбидных фаз и содержание карбида титана, уменьшается с ростом содержания кобальта, в то время, как при одинаковом размере зерен карбидных фаз и равио.м содержании кобальта твердость практически не зависит от содержания карбида титана в сплавах. Теплопроводносгь сплавов на основе WC-TiC-Со существенно ниже, а коэффициент линейного термического расширения и электрическое сопротивление выше, чем у сплавов WC-Со. Соответственно меняются и режущие свойства сплавов: при увеличении содержания кобальта снижается износостойкость сплавов при резании, а при увеличении содержания карбида титана (при постоянном объемном содержании кобальта) повышается износостойкость, но одновременно снижается эксплуатационная прочность. Поэтому такие сплавы, как Т30К4 и Т15К6, применяют для чистовой и получистовой обработки стали с высокой скоростью резания и малыми нагрузками на инструмент. В то же время сплавы Т5К10 и Т5К12 с наибольшим содержанием кобальта предназначены для работы в тяжелых условиях ударных нагрузок с пониженной скоростью резания. Зависимость основных свойств сплавов от размера зерен карбидных фаз на основе WC--TiC-Со носит более сложный характер, так как одновременно оказывает влияние на свойства и зернистость фазы WC и зернистость фазы WC-TiC. Наименьшую прочность при изгибе имеют сплавы с крупнозернистой титановой фазой и мелкозернистой фазой WC. При постоянном размере зерен титановой фазы и с увеличением среднего размера зерен фазы WC твердость и износостойкость при резании уменьшаются, а прочность растет. Изменение ука- занных свойств в зависимости от зернистости фазы WC на примере сплава Т5К12 приведено в табл. 1.12. При постоянном размере зерен фазы WC и при увеличении размера зерен титановой фазы твердость сплава практически не меняется. С увеличением содержания углерода в пределах трехфазной области предел прочности при изгибе растет, а твердость и износостойкость при резании снижаются, наличие структурно свободного углерода приводит одновременно к снижению прочности, твердости и износостойкости при резании. Присутствие в сплаве фазы У] (двойной карбид вольфрама и кобальта) снижает предел прочности при изгибе, но повышает твердость и износостойкость при резании. Для обработки сталей с ударными нагрузками твердые сплавы должны обладать не только прочностью, но и пластичностью. Повышение пластичности достигается не только увеличением размера зерен фазы WC, но и применением высокотемпературных процессов восстановления вольфрама и карбидизации. Сплавы на основе «высокотемпературного» карбида вольфрама обладают высокой сопротивляемостью ударным нагрузкам, что обусловлено сравнительно высокой пластичностью этих сплавов. Путем введения в сплавы легирующих добавок получены сплавы, применяемые для резания стали с большими ударными нагрузками. Разработан сплав Т4К8 для замены стандартного сплава Т5К10. Предел прочности его при изгибе 1600 МПа, в то время как у сплава Т5К10 он составляет 1400 МПа. Предельная пластическая деформация Т4К8 1,6 %, а у сплава Т5К10 -0,4 %. Сплав Т4К8 в большей степени, чем сплав Т5К10, сопротивляется ударным нагрузкам и может применяться при черновой токарной обработке стальных отливок при скорости резания 30-70 м/мин, глубине резания до 40 мм и подаче 1-1,2 мм/об. Стойкость инструмента, оснащенного сплавом Т4К8 в 1,5-2,0 раза выше, чем стойкость инструмента, оснащенного сплавом Т5К10. 1.12. Зависимость характеристик основных физико-механических и режущих свойств сплава Т5К12 от размера зерен фазы WC
1.4. Свойства и области применения титанотанталовольфрамокобальтовых твердых сплавов Промышленные танталосодержащие твердые сплавы на основе TiC-WC-ТаС-Со состоят из трех основных фаз: твердого раствора карбидов титана, вольфрама и тантала, а также карбида вольфрама и твердого раствора на основе кобальта. Введение в сплавы добавок карбида тантала улучшает их физико-механические и эксплуатационные свойства, что выражается в увеличении прочности при изгибе при температуре 20 °С и 600 -800 °С, увеличении общей деформации и работы деформации при высоких температурах. Сплав, содержащий карбид тантала, имеет более высокую твердость, в том числе и при 600 -800 °С. Карбид тантала в сплавах снижает ползучесть, существенно повышает предел усталости трехфазных сплавов при циклическом нагружений, а также термостойкость и стойкость к окислению на воздухе. В табл. 1.13 приведены состав и характеристики основных физико-механических свойств сплавов в соответствии с ГОСТ 3882-74. Некоторые дополнительные данные по физико-механическим свойствам танталосодержащих стандартных сплавов приведены в табл. 1.14. Исследование режущих свойств сплавов показало, что увеличение в сплаве содержания карбида тантала повышает его стойкость при резании, особенно благодаря меньшей склонности к лункообразованию и разрушению под действием термоциклических и усталостных нагрузок. Значения стойкости при точении стали 50 приведены в табл. 1.15 (скорость резания 50 м/мин, площадь сечения среза 2 х 0,5 мм). 1.13. Состав и характеристики физико-механических свойств титанотантало-вольфрамовых твердых сплавов для резания производства СССР (ГОСТ 3882-74)
Примечания. 1. Предел прочности при поперечном изгибе определяют иа шлифованных образцах. 2. Содержание основных компонентов указано для приготовления смеси порошков. 0 1 2 3 4 5 [ 6 ] 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 |