Справочник

ГОСТ 3882 74

Как увеличить скорость обработки стали резанием? Над решением этого вопроса инженеры и профессора всего мира трудились и продолжают трудиться со времен совершения промышленной революции. Высокие показатели твердости, теплостойкости, износостойкости – вот неполный перечень задач, стоящих перед учеными. Так, в Германии середины 30х годов активно проводились исследования по поиску материала, отвечающего всем вышеперечисленным требованиям. Тогда и появился первый аналог твердого сплава ВК8. Образцы данного материала по скорости резания превзошли все типы сталей, существующих на тот момент. Что послужило причиной такого успеха?

ГОСТ 3882-74 Сплавы твердые спеченные. Марки

Каков химический состав? Как, в конце концов, выглядит расшифровка ВК8? Обо всем этом по порядку.

Химический состав и способ получения

Согласно ГОСТ 3882-74 твердый сплав ВК8 представляет собой смесь зерен карбида вольфрама и кобальта, выступающего в качестве связующего звена. Кобальт (ГОСТ 123-2008) – металл, по виду схожий с железом, но обладает более темным оттенком. Основное назначение его в ВК8 – это придание тягучести и прочности сплаву. Карбид вольфрама (ГОСТ 28377-89)- соединение углерода с тугоплавким металлом вольфрамом. Твердость — свыше 80 единиц по Роквеллу.

ВК8 является продуктом порошковой металлургии, т. к. вышеперечисленные свойства составных элементов не позволяют проводить механическую обработку ковкой. Получение мелкой фракции карбида и кобальта осуществляется способом восстановления из оксидов и включает следующие операции:

  • Дробление шихты структурных составляющих.
  • Просеивание через сито с размером ячейки 1-2 мкм.
  • Смешивание фракций в пропорции, согласно требуемому химическому составу твердого сплава ВК8.
  • Предварительное придание формы прессованием с использованием органического клея.
  • Обработка давлением свыше 30 МПа и температурой 1400 ºС.

Вследствие этих процессов расплавившийся кобальт смачивает, а при последующей кристаллизации скрепляет кристаллы карбида. Как результат, образуется прочное и износостойкое соединение.

Физические свойства

ВК8 в отличие от быстрорежущих сталей обладает большей твердостью, которая соответствует 87,5 единиц HRC. Как пример, сталь Р12 имеет всего 60-70 HRC.

Теплостойкость сплава, т. е. температура, при которой материал будет работать, не теряя жесткости, составляет 800-1000 ºС. Благодаря этому и высокому значению теплопроводности (50,2 ВТ/ м С) резец ВК8 может работать со скоростью резания до 200 м/мин, в зависимости от типа обрабатываемого материала. Тогда как в этих же условиях сталь Р12 позволяет достичь значения только в 50 м/мин.

Предел прочности 1660 Н/мм2, плотность 14,5 г/см3, ударная вязкость 35 кДж/м2 – данные механические свойства дают возможность 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 показания прочности и ниже значение износостойкости. И наоборот, если сплав имеет мелкозернистую структуру.

Расшифровка стали ВК8

Обозначение исходит из наличия в составе карбидной фазы и связки в виде кобальта. В целом, оно схоже с шифровкой легированных сталей. Буква «В» означает вольфрам, «К» – кобальт. Цифра в конце определяет процентное соотношение последнего элемента. Итак, ВК8 состоит на 92% из карбоната вольфрама и 8% кобальта.

Для обозначения зернистости в конце могут ставить букву «М», что значит мелкозернистый, или «В» — крупнозернистый. Отсутствие буквы говорит о наличии среднего по размеру зерна в составе.

Область применения ВК8

ВК8 получил широкое распространение в разных видах производства, начиная с медицины и заканчивая ювелирным делом. Режущие инструменты, сделанные из данного твердого сплава, хорошо сопротивляются воздействию истирания материалом заготовки. Они не изменяют своей физической структуры и сохраняют эксплуатационные характеристики до температуры 1100 ºС, в отличие от инструментальных и быстрорежущих сталей.

Из-за этого ВК8 получил наибольшее применение в следующих производственных операциях:

  • Механическая обработка деталей. Изготовление токарных резцов, фрез, сверл, зенкеров. Технологические операции, которые выполняют данным инструментом, подходят как для черновых, так и для чистовых работ. ВК8 зарекомендовал себя в обработке материалов с высоким значением коэффициента вязкости: бронзы, латуни, чугуны, жаропрочные стали, коррозионностойкие стали, сплавы титанов. Следует обратить внимание, что для обеспечения лучшей скорости резания и уменьшения износа рабочего инструмента необходимо учитывать зернистость сплава. Крупнозернистый сплав ВК8 применяют в условиях грубого, чернового точения жаростойких сталей и значительной величины подачи резца. Мелкозернистую структуру материала применяют для чистовой обработки стальных (без термообработки), чугунных, фторопластовых, алюминиевых и бронзовых деталей.
  • Бесстружковая обработка. Изготавливают валки прокатного оборудования, пуансоны и матрицы для штамповки цветных металлов, калибровки труб и прутков.
  • Газотермический напылитель. Нанесение его на поверхность деталей любых типов сталей увеличивает показатели ее износостойкости.
  • Быстроизнашивающиеся детали механизмов и машин. Например, как материал обоймы подшипников скольжения. При условии наличия жидкостного трения работает на окружных скоростях шпинделя до 6 м/с.

Твердосплавные материалы поставляются в следующих видах: пластины под напайку (или наклеиваемые) и сменные. Последние крепятся к державке режущего инструмента резьбовым соединением. В целях экономии для изготовления державки используют конструкционную сталь обычного качества. С помощью дополнительных операций можно улучшить механические свойства резцов. Так, пластина ВК8 увеличивает свой предел прочности на 23% после обработки алмазным шлифованием ее поверхности. Соответственно, возрастает срок эксплуатации и стабильности работы.

Цена на твердый сплав ВК8

Стоимость ВК8 по всей России приблизительно одинаковая – от 800 до 900 рублей за 1 килограмм. Такая высокая цена объясняется дефицитом и одновременно большим спросом в вольфраме. Усугубляется это еще и дорогостоящими технологиями, с помощью которых осуществляют добычу твердого сплава.

Оцените статью:

Рейтинг: 5/5 — 3 голосов

Ещё статьи по теме:

По стан­дарту ИСО 513

Классификация современных твердых сплавов

Основные группы резания Группы применения   Марка  
Обоз­наче­ние Обраба­тываемый материал и тип стружки Вид обработки и условия применения твердо­го сплава по ГОСТ 3882–74  
Обоз­наче-ние Цвет марки- ровки  
 
Р Синий Р01 Сталь, стальное литье, дающие сливную стружку Чистовое точение, растачивание, развертывание, без вибраций ТЗ0К4 ТН20  
    Р10   Точение, точение по ко­пиру, нарезание резьбы, фрезерование, рассверливание, растачивание Т15К6 МС111 КНТ16 ЦТУ  
        Р20   Сталь, стальное литье, ковкий чугун, цветные металлы, дающие сливную стружку   Точение, точение по копиру,­ фрезерование     Т14К8 МС121 КНТ16 ЦТУ КТНЗ0  
        РЗ0   Черновое точение, фрезерование и строгание Т5К10 МС131 ТВ4  
        Р40   Сталь, стальное литье с включениями пес­ка и ­раковинами Для работ в особ­о неблагоприятных условиях*     ТТ7К12 МС146    
М Желтый М05 М10 Сталь, cтальное литье, высоколегированные аустенитные, жа­ропроч­ные труднообрабатваемые стали и сплавы, серый, ковкий и легированный чугуны Точение, Развертывание ВК6‑0М ВК6‑М ТТ8К6 ВК6‑0М  
      М20   Стальное литье, аустенитные, марганцовистые, жаропроч­ные, труднообрабатываемые стали и сплавы Точение, фрезерование     ТТ10К8‑Б МС221      

Продолжение табл. 11.12

 
      М30   Сплавы, серый и ковкий чугуны, дающие как сливную, так и стружку надлома Точение, фрезерование, строгание. Условия резания неблагоприятные*   ВК10‑ОМ ВК10‑ХОМ ВРК15 ВК8  
    М40     Низко­углеродистая сталь с низкой прочностью, автоматная сталь и другие металлы, дающие как сливную, так и стружку над­лома Точение, фасонное точе­ние, отрезка, преиму‑­ щественно на станках– автоматах     ТТ7К12 МС146      
К   Красный   К01   Серый чугун высокой твердости, алюминиевые сплавы с большим содержанием кремния. Закален­ная сталь, абразив­ные пластмассы, керамика, дающие стружку надлома Чистовое точение, рас­тачивание, фрезерование и шабрение   ВКЗ ВКЗ‑М МС301    
    К05     Легиро­ванные и отбеленные чугуны, закаленные стали, нержаве­ющие высокопрочные и жаропрочные стали и сплавы, дающие стружку надлома Чистовое и получистовое точение, растачивание, развертывание, нарезание резьбы ВК6‑0М ТТ8К6 МС306      
    К10 Серый и ковкий чугуны преимущественно повышенной твердости, закаленная сталь, алюминиевые и медные сплавы, пластмассы, стекло, керамика, дающие стружку надлома   Точение, растачивание, фрезерование, сверление     Т8К6 ВК6‑М ВК6‑0М МС312 МС313  
      К20   Серый чугун, цветные металлы, сильно абразивная прессованная древесина, пластмассы Точение, фрезерование, строгание, сверление     ВК6 МС321 ЦТУ  
               

Окончание табл. 11.12

        К30   Серый чугун низкой твердости и прочнос­ти, сталь низкой прочности, дре­весина, цветные металлы, пластмасса Точение, фрезерование, строгание, сверление. Работа в неблагоприятных условиях*   ВК8 ВК10‑ ‑Х0М  
        К40     Цветные металлы, древесина, пластмассы, дающие стружку надлома Точение, фрезерование, строгание   ВК8    

* Неблагоприятными условиями работы следует считать ра­боту с переменной глубиной резания, с прерывистой подачей, с ударами, вибрациями, с наличием литейной корки и абразивных включений в обрабатываемом материале

Границы подгруппы применения определяются ориентировочно и неоднозначно. Поэтому ряд марок твердых сплавов могут хорошо работать в двух–трех подгруппах применения (например, Т15К6, Р10, Р15, Р20) или даже в различных группах применения (напри­мер, ВК8, К30, К40, М30).

Основные тенденции совершенствования твердых сплавов.В настоящее время номенклатура твердых сплавов существенно изменилась, заметно повысилось качество сплавов. Это связано с использованием производителями более совершенного производственного и контрольного оборудования, а также более качественных технологий. В частности, сказанное относится к Московскому комбинату твердых сплавов (МКТС), который производит твердые сплавы по технологии и с использованием оборудования и сырья шведской фирмы «Sandvik Coromant», заводу «По­бедит» (г. Владикавказ), выпускающего твердые сплавы серии ВП, а также к опытному производству ВНИИТС. С учетом перехода РФ на рыночную экономику и интеграции ее промышленности с промышленностью развитых стран Запада, целесообразно рассмотреть основные тен­денции совершенствования современных марок твердых сплавов.

Совершенствование вольфрамокобальтовых твердых сплавов (WC‑Co) связано с разработкой сплавов особомелкозернистой (радиус скругления до 1 мкм) и ультрамелкозернистой структуры (радиус скругления до 0,1–0,5 мкм); созданием сплавов со связками повышенной прочности и теплостойкости; применением принципиально новых технологий производства спла­вов на основе использования субмелкозернистого исходного зер­на, совмещения процессов синтеза и горячего прессования; вве­дения дополнительной операции доуплотнения структуры сплавов на специальных установках газостатического прессования (про­цесс ГИП).

Использование твердых сплавов ультра- и особомелкозернистой структуры при производстве режущего инструмента позво­ляет при заточке и доводке инструмента получить радиус скругления режущих кромок в пределах 5–10 мкм, что вполне соизмери­мо с радиусом скругления для инструмента из углеродистой и быстрорежущей сталей. Кроме того, такие сплавы имеют более высокую однородность зерен по объему, что делает ультра- и особомелкозернистые сплавы наиболее пригодными для изготовле­ния мелкоразмерного цельнотвердосплавного инструмента (сверла, концевые фрезы, резьбонарезной инструмент и т.д.).

В настоящее время западные производители режущего инстру­мента рекомендуют использовать инструмент из ультра- и особомелкозернистых сплавов для обработки высокопрочных чугунов, закаленных сталей, сплавов на основе никеля, титана и молибде­на, высококремниевых алюминиевых сплавов, стекло-, угле- и боропластиков.

В частности, пластины из сплава ТНМ, имеющего средний размер зерна около 0,6 мкм, фирма «Krupp Widia» (ФРГ) рекомен­дует для обработки высокотвердых сталей (HRC 55), а также для обработки высококремниевого алюминиевого сплава .

Фирма «Sandvik Coromant» (Швеция) рекомендует пластины из сплава H10F (M20–M30) для фрезерования жаропрочных сплавов, а фирма «Kennametal» (США) рекомендует мелкозернистый сплав К313 для резания труднообрабатываемых материалов, применяемых в аэрокосмической промышленности. Следует отметить, что сплав К313 обладает уникальной прочностью при изгибе sи = 3200 МПа, что достигается использованием технологии дополнительного горячего изостатического прессования (ГИП). Сплав К313, кроме того, об­ладает высокой сопротивляемостью термопластическому деформиро­ванию при повышенных температурах .

Надежность твердосплавного инструмента, особенно применя­емого в автоматизированном производстве, зависит не только от средних значений прочности, но и стабильности его прочностных свойств. Поэтому еще одно направление совершенствования совре­менных твердых сплавов связано со стабилизацией однородности его свойств. Примером такой тенденции может служить особомелкозернистый сплав А–1, разработанный фирмой «Sumitomo» (Япо­ния). Этот сплав имеет не только строго фиксированный размер зерна 0,5–0,8 мкм, но и высокую однородность распределения связки по объему материала. Пластины из сплава А–1 рекоменду­ются фирмой для чернового точения и фрезерования, так как такой инструмент обладает высокой сопротивляемостью хрупкому разру­шению режущих кромок и высокой прочностью удержания карбидного зерна в сплаве. Последнее предопределяет высокую износостой­кость сплава в условиях прерывистого резания и приложения пе­ременных нагрузок большой величины .

В частности, при чистовой высоколегированной стали 16МпСг5Е с твердостью НRСэ=62 применение торцовых фрез, оснащенных сплавом А-1, поз­волило увеличить скорость фрезерования до 120 м/мин .

Для производства цельнотвердосплавных сверл и концевых фрез диаметром 0,1–0,8 мм для обработки отверстий в печатных фольгированных платах фирма «Sumitomo» разработала несколько марок мелко- и особомелкозернистых сплавов, обладающих высоки­ми показателями по прочности при изгибе и кручении однород­ности размера зерна. В частности, твердый сплав AF–1 с разме­ром зерен 0,5–0,15 мкм и содержанием кобальта 12% по объему, имеющий твердость HRA 93 и прочность при изгибе sи = 5,0 ГПа, был использован для производства сверл диаметром 0,1 мм. Необ­ходимо отметить, что при производстве сверл такого диаметра малейшие дефекты сплава и, в частности, неравномерность вели­чины зерна WC по объему, приводят к неизбежной поломке сверла при эксплуатации. По данным при обработке отверс­тий в фольгированных пластинах (d = 0,1– 0,3 мм) сверла из сплава А–1 имели стойкость существенно превышающую стойкость сверл из быстрорежущей стали.

Аналогичные цельнотвердосплавные сверла фирмы «Hertel AG» (ФРГ) (типа SE–Drill) позволили повысить до трех раз величину подачи, по сравнению с применяемыми для быстрорежущих сверл, при одновременном увеличении скорости резания до 80–120 м/мин .

Заметное влияние на свойства особо– и мелкозернистых твердых сплавов оказывает содержание кобальта. В частности, рост содержания кобальта в сплаве позволяет увеличить предел прочности при изгибе и ударную вязкость, теплопроводность, снизить коэффициент термического расширения, твердость, модуль упругости и удельное электрическое сопротивление. Снижение со­держания кобальта (например до 3,69% по объему) заметно сни­жает оптимальное значение температуры спекания (с 1400 до 1275°С), что, в свою очередь, позволяет снизить тенденцию роста зерна при спекании и увеличить износостойкость сплава.

В показано, что оптимальное сочетание свойств мел­козернистых сплавов обеспечивается при содержании кобальта в пределах 6% по объему. Такие сплавы используют для производс­тва цельнотвердосплавных инструментов: сверл, зенкеров, раз­верток, концевых фрез, метчиков и т.д.

Большое количество зарубежных исследовательских работ посвящено совершенствованию свойств твердых сплавов за счет упрочнения связки, которая является слабым технологическим звеном сплава.

В частности, как было показано выше, на свойс­тва связки большое влияние оказывает содержание углерода, при­чем это влияние усиливается по мере роста содержания в сплаве кобальта.

Легирование связующей фазы рением повышает ее прочность, сопротивляемость высокотемпературной ползучести и, кроме того, предотвращает формирование хрупкой h–фазы. Следует отметить, что появление жидкой фазы твердого раствора Co–Re происходит при температуре выше на 100–300 °С, а твердость сплава с (Co-Re)–связкой на 200–300 HV выше, чем у твердого раствора Co–W–C. Это является главной причиной повышения стойкости инс­трумента, оснащенного сплавом с (Co–Re)–связкой: в 3–5 раз по сравнению со стойкостью инструмента, оснащенного обычным твер­дым сплавом.

Заметное улучшение свойств сплава отмечено при его леги­ровании рутением.

ГОСТ 3882-74

В частности, введение 0,4% (на весу) рутения в сплав 94% WC – 6% Со увеличивает предел его прочности при изгибе на 16% при том же значении твердости. Это связано с тем, что рутений является ингибитором роста зерен и увеличивает смачиваемость зерен WC, что, в свою очередь, приводит к росту прочности адгезионной связи между WC и Со. Сплавы с (Co–e)–связ­кой хорошо сопротивляются механическим ударам и термической усталости.

Широкое применение сплавов с (Co–Re)– и (Co–Ru)–связками сдерживается дефицитностью Re и Ru. Поэтому в последнее время ряд фирм разработали сплавы с новыми типами экономнолегированных связок, в которых кобальт частично или полностью заменен никелем, молибденом и железом. В частности, все большее приме­нение находят сплавы со связками Fe–Co, Fe–Ni, Co–Ni, Fe–Co–Ni, Fe–Mo и др.

Фирма «Krupp–Widia» (ФРГ) разработала несколько новых ма­рок титанотанталовольфрамовых твердых сплавов для фрезерования. Высокая эффективность сплава TTM–S обеспечивает­ся сочетанием высокой твердости (HV1500) и прочности при изги­бе (sи =2,1 ГПа), поэтому пластины из этого сплава рекомендуют для чернового и чистового фрезерования сталей, стального литья, легированного чугуна, высоколегированных жаропрочных сталей (Р10–Р30, М20–М30) на скоростях резания до 140 м/мин, подачах до 0,34 мм/зуб, глубинах резания 4–10 мм .

Японская фирма «Mitsubishi» разработала широкую гамму титано-танталовольфрамовых сплавов различного назначе­ния. В частности, сплав UTi20T рекомендуется для оснащения инструмента, который может быть использован при точении и фре­зеровании сталей, чугунов, труднообрабатываемых материалов (Р25, К20, М20). Инструмент, оснащенный пластинами из сплава SТi10T, рекомендуется для чистового и копировального точения, нарезания резьбы и канавок, а пластины из сплава HTi05T – для тонкого точения и растачивания стальных заготовок.

Более прочные пластины STi10T рекомендуют для точения за­готовок из труднообрабатываемых материалов.

Отмечается тенденция замены карбида тантала более эффек­тивными карбидами гафния, ниобия, хрома, ванадия. В частности, сплавы, легированные карбидами гафния, имеют заметное преиму­щество по износостойкости при точении, но уступают при фрезе­ровании сплавам, легированным ТаС. Это связано с ростом склон­ности к большому изменению линейных размеров и снижением теп­лопроводности для сплавов, легированных HfC и МbС по сравнению с соответствующими характеристиками сплавов, легированных ТаС. Например, стойкость резцов, оснащенных пластинами S20C (Р20), содержащими 63% WC, 17% TiC и 9% NbC, близка к стойкости рез­цов, оснащенных пластинами S20S, содержащими 14% ТаС и NbC, и на 20% выше стойкости инструмента, оснащенного пластинами S20, не содержащими карбиды гафния, ниобия и тантала .

В табл. 11.13 приведены основные марки твердых сплавов, производимых в РФ по улучшенным технологиям, а также по технологиям ряда западных фирм («Hertel», «Sandvik Coromant» и др.), их аналоги и области применения.

Таблица 11.13

Date: 2015-07-17; view: 248; Нарушение авторских прав

Понравилась страница? Лайкни для друзей:

МАРОЧНИК СТАЛИ И СПЛАВОВ

МАРОЧНИК   СТАЛИ   И   СПЛАВОВ

НАВИГАЦИЯ: Материалы -> Сплавы твердые спеченные     ИЛИ     Материалы -> Порошковая металлургия-все марки

Характеристика материала ВК8-В

Марка : ВК8-В     (   другое обозначение       ВК8В   ) Классификация : Сплавы твердые спеченные Дополнение: Вольфрамовая группа Применение: Для оснащения горного инструмента: Ударно-поворотного, ударно-вращательного и вращательно-ударного бурения шпуров и скважин в крепких горных породах с коэффициентом крепости по шкале Протодьяконова до f = 14. Зарубки крепких каменных углей с включением твердых пород. Обработки гранитов и подобных по крепости горных пород. Зарубежные аналоги:   Нет данных

ГОСТ   3882 — 74

Co до   8 Carbide: WC= 92 %
Примечание: В последней версии ГОСТа 3882-74 (с изменениями 1-6) хим. состав отсутствует
Предел прочности при изгибе 1813 Н/мм ²
Плотность 14.4-14.8 г/см ³
Твердость HRA не менее 86.5
Механические свойства :
— Предел кратковременной прочности ,
sT — Предел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации),
d5 — Относительное удлинение при разрыве ,
y — Относительное сужение ,
KCU — Ударная вязкость ,
HB — Твердость по Бринеллю ,
Физические свойства :
T — Температура, при которой получены данные свойства ,
E — Модуль упругости первого рода ,
a — Коэффициент температурного (линейного) расширения (диапазон 20o — T ) ,
l — Коэффициент теплопроводности (теплоемкость материала) ,
r — Плотность материала ,
C — Удельная теплоемкость материала (диапазон 20o — T ),
R — Удельное электросопротивление,


ВК8-В — Сплавы твердые спеченные
ВК8-В — химический состав, механические, физические и технологические свойства, плотность, твердость, применение

При использовании информации сайта гиперссылка на "Марочник стали и сплавов (www.splav-kharkov.com)" обязательна на каждой странице.
Юридическую поддержку ресурсу оказывает юр. фирма " Интернет и Право "

Марочник стали и сплавов.    

К о н т а к т н а я   и н ф о р м а ц и я
©   2003 — 2018   Контент сайта защищен Авторским свидетельством № 7533 от 8.05.2003 г.
    При использовании информации сайта гиперссылка на   "Марочник стали и сплавов "  (splav-kharkov.com) обязательна
Администрация сайта не несет ответственность за достоверность данных
Раньше данный сайт располагался по адресу: splav.kharkov.com

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *