Твердые сплавы

Спеченные твердые сплавы, широко применяемые в настоящее время в качестве режущего и волочильного инструмента, штампов, калибров и т. п., состоят из карбидов тугоплавких металлов (вольфрама, молибдена, титана), сцементированных, металлами железной группы (кобальтом, никелем). Стойкость против износа обеспечивается высокой твердостью карбидов, а необходимая вязкость — цементирующей присадкой. Попытки изготовления сверхтвердых сплавов методами литья из чистых карбидов не дали положительных результатов вследствие их чрезмерной хрупкости. Структура спеченных твердых сплавов состоит из частиц твердого карбида, внедренных в цементирующую массу эвтектического состава.

При повышении содержания цементирующего металла увеличивается прочность и вязкость и понижается твердость сплавов. В настоящее время наиболее распространены твердые сплавы с содержанием карбидов вольфрама (WC) от 83 до 90% и кобальта от 3 до 10%. Замена карбида вольфрама полностью другими карбидами (в частности карбидом титана) или кобальта, никелем и железом приводит к повышенной хрупкости. Частичная замена как основы сплава, так и цементирующего металла успешно осуществлена в отечественной промышленности, хотя все же частичная замена вольфрама титаном вызывает повышенную хрупкость. При выборе оптимальной марки сплава для режущего инструмента или крепежа можно руководствоваться следующими соображениями: при обработке как чугуна, так и стали, по мере перехода от грубой обдирки к чистовой, отделке, содержание цементирующего металла в сплаве должно понижаться. Для обработки сталей целесообразно применять сплавы на основе сложных карбидов. При штамповке удовлетворительные результаты дает инструмент из сплава на никелевой основе. При волочении применяются сплавы с низким содержанием цементирующего металла.

Технология производства твердых сплавов не имеет каких-либо оригинальных особенностей. При спекании наблюдается линейная усадка от 10 до 20%, что ввиду исключительной трудности последующей обработки спеченного сплава (только абразивами) вызывает необходимость в более точном расчете размеров при прессовании. Для упрощения конструкции прессформы и уменьшения обработки спеченного материала в некоторых случаях применяют спекание в две стадии: при первом спекании при температуре порядка 1000° сплав частично упрочняется, что позволяет применить к нему механическую обработку, после чего изделие подвергается окончательному (второму) спеканию при температуре 1420—1500° (в зависимости от состава сплава). Спекание твердых сплавов обычно производится в атмосфере чистого водорода, хотя, как показал опыт авторов, спекание сплавов марок ВК в атмосфере генераторного газа дает вполне удовлетворительные результаты.