Неорганическая
Органическая
Коллоидная
Биологическая
Биохимия
Токсикологическая
Экологическая
Химическая энциклопедия
Советская энциклопедия
Справочник по веществам
Гетероциклы
Теплотехника
Углеводы
Квантовая химия
Моделирование ХТС
Номенклатура
Таблица Менделеева
Неорганические реакции
Органические реакции
Молярные массы
Форматирование формул
Редактор формул
Уравнивание реакций
Электронное строение атомов
Игра «Таблица Менделеева»
Термодинамические свойства
Конвертер величин
Гальванопара
Форум
Лекарства
Фармацевтика
Термины биохимии
Коды загрязняющих веществ
Стандартизация
Каталог предприятий


ТВЕРДЫЕ СПЛАВЫ

ТВЕРДЫЕ СПЛАВЫ, композиционные гетерогенные материалы, состоящие из твердых тугоплавких соединений, главным образом карбидов переходных металлов IV-VI гр., распределенных в пластичной матрице из металлов триады Fe.

4101-12.jpg

В зависимости от состава твердые сплавы подразделяют гл. обр. на вольфрамокобальтовые (вольфрамоникелевые), содержащие WC с кобальтовой (никелевой) связующей фазой, состава WC-Co (WC-Ni); титановольфрамокобальтовые состава TiC-WC-Co; титанотанталовольфрамокобальтовые состава TiC-TaC-WC-Co и безвольфрамовые твердые сплавы состава TiC-Ni-Mo или Ti(C,N)-Ni-Mo. Первые три группы твердых сплавов обозначают соотв. буквами ВК, ТК и ТТК с цифрами: после "Т"-содержание TiC, % по массе, после "ТТ"-суммы карбидов Ti и Та, после К-Со; в сплавах ВК после цифры иногда добавляют буквы В, М, ОМ, КС или К, указывающие на крупность зерен WC (крупно-, мелко-, особомелко-зернистые сплавы) и технол. особенности произ-ва.

Твердые сплавы в качестве легирующих добавок содержат карбиды, нитриды и карбонитриды Nb, V, Hf, Cr, Mo и Zr.

Твердые сплавы состава WC-Co (WC-Ni) характеризуются сочетанием высоких значений прочности, модуля упругости, остаточной деформации с высокой тепло- и электропроводностью (стойкость этих сплавов к окислению и коррозии незначительна); твердые сплавы состава TiC-WC-Co в сравнении с первой группой сплавов обладают меньшей прочностью и модулем упругости, однако превосходят их по стойкости к окислению, твердости и жаропрочности; твердые сплавы состава TiC-TaC-WC-Co характеризуются высокой прочностью, вязкостью и твердостью; безвольфрамовые твердые сплавы обладают наиб. коэф. термического расширения, наим. плотностью и теплопроводностью. Свойства нек-рых твердых сплавов приведены в табл. 1.

В твердых сплавах карбиды и нитриды переходных металлов IV-VI гр. представляют собой, как правило, фазы внедрения, для к-рых отношение атомных радиусов неметаллов (X) и металлов (М) меньше (или равно) 0,59. Стабильные карбиды и нитриды состава MX, образующие твердые фазы в твердых сплавах, характеризуются высокими т-рами плавления и твердостью (см. Карбиды, Нитриды), обладают ограниченной р-ри-мостью в металлах триады Fe (табл. 2); последняя определяется размерами атомов металла, хим. сродством компонентов и их кристаллич. структурой.

4101-13.jpg

Увеличение (до определенного предела) зерна карбидной фазы в твердых сплавах приводит к увеличению пластичности, трещино-стойкости, прочности при изгибе и к уменьшению износостойкости, прочности при сжатии, твердости. Напр., для твердых сплавов состава WC-Co:

4101-14.jpg

Др. важный фактор, влияющий на св-ва твердых сплавов,-смачиваемость MX расплавом металла триады Fe. Карбиды Сr, Мо, W полностью смачиваются расплавом металла (краевой угол смачивания q = 0°). Для карбидов Ti, V, Nb и Та характерны след. краевые углы смачивания:

4101-15.jpg

Присутствие в твердых сплавах структурно свободного углерода или двойного карбида металла-связки и тугоплавкого металла приводит к уменьшению твердости и прочности при изгибе.

Твердые сплавы изготовляют методами порошковой металлургии. Технология их произ-ва включает получение порошков металлов восстановлением их оксидов Н2 или углеродом при т-рах 1073-1473 К; получение карбидов, карбонитридов или нитридов при т-рах 1723-2773 К в атмосфере Н2, N2 или в вакууме; измельчение и смешение компонентов (обычно в этаноле или ацетоне) в шаровых мельницах или спец. аппаратах; введение пластификатора (р-ра синтетич. каучука или парафина в бензине, ацетоне или полиэтиленгликоля в этаноле); гранулирование смесей; формование прессованием; спекание изделий в присут. жидкой связующей фазы в атмосфере Н2, в вакуумных или вакуумно-компрессионных печах при т-рах 1633-1873 К.

В качестве осн. исходных материалов используют WO3 или МоО3, TiO2, оксиды Со или Ni и порошкообразные металлич. Та, Nb. Применение вакуумного спекания уменьшает концентрацию микропор в структуре сплава и тем самым повышает его прочность, напр.: для вольфрамокобальтового твердого сплава, содержащего 10% Со, при водородном спекании sизг 2245 МПа, при вакуумном-2410 МПа. Окончат. форму полученным заготовкам придают обработкой на электроискровых станках или шлифованием алмазными кругами.

Из твердых сплавов изготовляют рабочую часть режущих инструментов для обработки чугуна, стали и сплавов, цветных металлов, стеклопластиков, пластмасс, дерева, обработки металлов давлением, изготовления горно-бурового и угледобывающего инструмента, а также износостойких конст-рукц. деталей, приборов и аппаратов.

Лит.: Чапорова И. Н., Чернявский К. С, Структура спеченных твердых сплавов, М., 1975; Третьяков В. И., Основы металловедения и технологии производства спеченных твердых сплавов, 2 изд., М., 1976; Металлообрабатывающий твердосплавный инструмент, М., 1988.

Ю. М. Королев, В. А. Фальковский.


     © ХиМиК.ру




Реклама   Обратная связь   Дизайн