Твердые сплавы, материалы с высокой твердостью, прочностью, режущими и др. свойствами, сохраняющимися при нагреве до высоких температур.
Различают спечённые и литые твёрдые сплавы. Главной особенностью спеченных твердых сплавов является то, что изделия из них получают методами порошковой металлургии и они поддаются только обработке шлифованием или физико-химическим методам обработки (лазер, ультразвук, травление в кислотах и др), а литые твердые сплавы предназначены для наплавки на оснащаемый инструмент и проходят не только механическую, но часто и термическую обработку (закалка, отжиг, старение и др).
Порошковые твердые сплавы закрепляются на оснащаемом инструменте методами пайки или механическим закреплением.
Под сплавом понимают вещество, полученное сплавлением двух или более элементов. Возможны другие способы приготовления сплавов: спекания, электролиз, возгонка.
Сплав, приготовленный преимущественно из металлических элементов и обладающий металлическими свойствами, называется металлическим сплавом. Сплавы обладают более разнообразным комплексом свойств, которые изменяются в зависимости от состава и метода обработки.
Цель моего реферата: изучение свойств твердых сплавов, области их применения и методы упрочнения.
Задачи: 1) изучить материал по данной теме; 2) систематизировать и классифицировать материал по теме «Твердые сплавы» и представить его в виде таблицы.
Классификация и маркировка твердых сплавов
Свойства сплавов
Физические свойства.
Плотность., Теплопроводность.
Большое влияние теплопроводность оказывает на обработку резанием материалов, дающих сливную стружку, т.е. такую, которая в процессе резания трется о твердый сплав. Если твердый сплав имеет низкую теплопроводность, то выделяющееся тепло сосредоточивается на режущей кромке резца и стружке. В этом случае стружка размягчается и мало изнашивает сплав, но режущая кромка разогревается и интенсивнее изнашивается. Поэтому теплопроводность должна быть оптимальной, обеспечивая наилучшие режущие свойства сплава.
В пределах одной группы сплавов теплопроводность зависит от количества карбидной фазы и пористости. С уменьшением карбидной фазы и пористости теплопроводность возрастает.
Вольфрамокобальтовые сплавы более теплопроводны, чем титановольфрамкобальтовые.
«Сварка меди и её сплавов»
... теплопроводности, плотности и коррозионной стойкости, так как эти изделия работают в тяжелых условиях эксплуатации. Поэтому в процессе сварки медь ... восстанавливается до меди. Газы, образующиеся в результате реакций, не растворяются в твердой меди и нарушают металлическую ... и т.д. Многокомпонентные медноцинковые сплавы принято называть специальными латунями. Сплавы меди с оловом, алюминием, кремнием и ...
Коэффициент линейного расширения.
Коэффициент линейного расширения титановольфрамовых сплавов примерно в 2 раза ниже, чем для малоуглеродистой стали. Это различие отражается на качестве инструмента с напаянными пластинами. Из-за дополнительных напряжений, возникающих в результате различия в коэффициентах линейного расширения , пластины могут отслаиваться от державки или иметь трещины.
Термические свойства, Красностойкость
Магнитные свойства.
Из магнитных свойств сплавов практически важной является величина коэрцитивной силы. Зависит главным образом от содержания кобальта и дисперсности кобальтовой фазы. Чем выше дисперсность кобальтовой фазы, тем выше значение коэрцитивной силы. Чем выше содержание кобальта, тем ниже коэрцитивная сила. (т.к. увеличивается толщина прослоек).
Значения коэрцитивной силы указывают на размер зерен карбидной фазы, т.к. размер участков кобальтовой фазы (при одном и том же содержании кобальта) зависит от величины зерен карбидной составляющей.
Механические свойства.
Твердость
Для ТК-сплавов при постоянном размере зерен фазы WC и при увеличении размера зерен титановой фазы твердость сплава практически не меняется.
Титановольфрамовые сплавы отличаются более высокой твердостью, чем вольфрамовые, т.к. карбид титана тверже, чем карбид вольфрама.
С увеличением плотности (снижении пористости) твердость возрастает.
Наличие в избытке углерода в виде графита снижает твердость сплава, а недостаток углерода, вызывающий появление η-фазы , существенно повышает твердость, но снижает прочность.
Содержание углерода в пределах двухфазной области системы WC-Co не приводит к изменению фазового состава сплава, но отражается на составе кобальтовой фазы в связи с изменением растворимости вольфрама в кобальте (с уменьшением содержания углерода, увеличивается содержание растворенного вольфрама).
Состав кобальтовой фазы в значительной степени определяет ее свойства и тем самым свойства сплава в целом .
Предел прочности при изгибе.
Прочность-свойство твердого тела сопротивляться воздействию внешних сил.
Обычно прочность характеризуется величиной разрушающих нагрузок при сжатии, изгибе, растяжении и т.д.
Прочность твердых сплавов — одно из основных свойств.
Предел прочности находится в обратной зависимости от твердости и увеличивается с увеличением содержания кобальта , проходя через максимум 15-20%. Зависит и от величины зерна карбидной фазы. Максимум зависит от содержания кобальта.
Титановольфрамовые сплавы менее прочные, т.к. карбид титана менее прочный. Зависимость прочности и др. свойств от зернистости у ТК-сплавов более сложная. Наименьшую прочность имеют сплавы с крупной титановой фазой и мелкой фазой WC. При постоянной зернистости титановой фазы с увеличением размера зерен WC-фазы прочность растет, а твердость падает.
Прочность зависит от пористости, наличия графита, степени обезуглероживания, от интенсивности размола.
Предел прочности зависит и от содержания углерода в сплаве. Зависимость отражается кривой, максимум которой проходит при содержании в сплаве углерода 6.12 в пересчете на карбид вольфрама. Причем падение прочности происходит более резко при дефиците углерода, чем в случае его избытка. В общем можно сказать, что предел прочности сохраняет практически постоянное значение в интервале содержания в сплаве от 0.5%Соб. до 0.1%η-фазы.
Предел прочности при сжатии.
Прочность твердых сплавов при сжатии имеет весьма большое значение и характеризует в некоторой степени пластические свойства.
Кривые зависимости σсж от содержания кобальта проходят через максимум, но максимум лежит при значительно меньшем содержании кобальта(4-6%).
С увеличением среднего размера зерна карбидных зерен σсж монотонно уменьшается, но для всех размеров наблюдается максимум в интервале 6-8%. Наиболее высокий уровень σсж наблюдается у мелкозернистых сплавов при содержании кобальта 4 или 8.6%Со.
Ударная вязкость, Пластичность
Применение
Твердые сплавы ввиду своей высокой твердости применяются в следующих областях:
- Обработка резанием конструкционных материалов: резцы, фрезы, сверла, протяжки и прочий инструмент;
- Оснащение измерительного инструмента: оснащение точных поверхностей микрометрического оборудования и опор весов;
- Клеймение: оснащение рабочей части клейм;
- Волочение: оснащение рабочей части волок;
- Штамповка: оснащение штампов и матриц(вырубных, выдавливания и проч.);
- Горнодобывающее оборудование: напайка спеченных и наплавка литых твердых сплавов;
- Производство износостойких подшипников: шарики, ролики, обоймы и напыление на сталь;
- Рудообрабатывающее оборудование: оснащение рабочих поверхностей;
- Газотермическое напыление износостойких покрытий .
Основные марки вольфрамосодержащих твердых сплавов и области их применения :
| Применяемость по системе ISO | Цвет маркировки | Марка сплава | Области применения | |||
| Группа | Подгруппа | Без покрытия | С покрытием | Обрабатываемый материал | ||
