Инструментальные стали: X, 9ХС, ХВГ, ХВ5.

Высоколегированные инструментальные стали содержат вольфрам ( до 18%), хром и ванадий и имеют высокую теплостойкость (600—640°С). Их используют для изготовления высокопроизводительного режущего инструмента, предназначенного для обработки высокопрочных сталей и других труднообрабаты­ваемых материалов. Такие стали называют инст­рументальными быстрорежущими (ГОСТ 19265—73). Быстрорежущие стали обозначают буквой Р, цифра после которой указывает содер­жание вольфрама. Содержание хрома (4%) и ванадия (2%) в марках быстрорежущих сталей не указывают. В некоторые быстрорежущие ста­ли дополнительно вводят молибден, кобальт и большое количество ванадия. Марки таких ста­лей содержат соответственно буквы М, К, Ф и цифры, указывающие их количество. Наиболее распространены: Р9 ,Р18, Р10К5Ф5, Р6М5,11РЗАМЗФ2, Р6М5ФЗ ,Р12ФЗ, Р18К5Ф2, Р9К5, Р6М5К5, Р9М4К8, Р2АМ9К5 и т.д.

Сплавы твердые спеченные — материалы из высокотвердых и тугоплавких карбидов (вольфрама, титана, тантала), сцементирован­ных металлической связкой (кобальтом). Твердые спла­вы изготавливают методом порошковой металлургии путем прессования смеси порошков карбидов и кобальта в изделия необходимой формы и последующего спекания при 1250—1450°С в атмосфере водорода или в вакууме.

Твердые сплавы значительно превосходят быстрорежущую сталь по твердости, износостойкости и красностойкости (800—1000°С), уступая ей по прочности и вязкости.

Основная масса твердых сплавов применяется при обработке резанием металлических и неметаллических (пластмассы, стекла, резины и др.) материалов в виде пластин стандартной формы и размеров для оснащения рабочей части инструментов (резцов, фрез, сверл и др.) путем механического крепления или напайки. Кроме стандартных пластин, промышленность твердых сплавов выпускает монолитный (цельный) инструмент (сверла, фрезы и др.).

Замена быстрорежущей cтали твердыми сплавами при обработке резанием черных металлов (особенно труднообрабатываемых сталей и сплавов) позволяет повысить в 1,5—2 раза и более скорость резания и в несколько раз увеличить стойкость инструмента.

Особенно большой эффект получается при применении для обработки резанием многогранных неперетачиваемых пластин из твердых сплавов, на которые наносятся однослойные или многослойные износостойкие по­крытия.

Крупными областями потребления твердых сплавов являются также горные и буровые работы. Буровой твердосплавный инструмент служит в несколько раз дольше, чем стальной. Спеченные твердые сплавы применяются также при бесстружковой обработке металлов (инструменты для волочения проволоки, прутков, труб; для холодной высадки метизов и штамповки различных изделий из листа или ленты), для изготовления износостойких деталей машин, приборов и приспособлений.

Сплавы спеченные твердые по ГОСТ 3882—84 делятся на три группы:

· вольфрамовые твердые сплавы, состоящие из карбида вольфрама и кобальта в качестве цементирующей связки;

· титано-вольфрамовые твердые сплавы, состоящие из карбидов вольфрама, карбидов титана и кобальта;

· титано-тантало-вольфрамовые твердые сплавы, состоящие из карбидов вольфрама, титана и тантала, связанных кобальтом.

Вольфрамовые твердые сплавы. Структура вольфра\мовых сплавов представляет собой частицы карбида вольфрама WC, связанные кобальтом.

Чем меньше в сплавах кобальта и мельче карбидные частицы, тем выше твердость, износостойкость сплава, но ниже прочность и вязкость. Вольфрамовые сплавы применяются для обработки резанием чугуна, цветных металлов, неметаллических материалов (пластмассы, стекла, резины, фибры и др.). труднообрабатываемых (нержавеющих, высокопрочных и жаропрочных) сталей и сплавов; для оснащения горного инструмента; для бесстружковой обработки металлов (волочение, штамповка); для изготовления быстроизнашивающихся деталей машин, приборов и приспособлений.

Марки твердых спеченных сплавов: ВК4, ВК6, ВК6-ОМ, ВК10-М, ВК15, ВК20, Т30К4,Т15К6, Т14К8, Т5К10, Т5К12, ТТ7К12, ТТ8К6, ТТ10К8-Б,ТТ20К9 и т.д.

Титано-вольфрамовые твердые сплавы. Эти сплавы обладают большей твердостью, износостойкостью и красностойкостью (900—1000 °С), чем вольфрамовые сплавы. Они имеют также меньший коэффициент трения и меньшую склонность к свариванию (слипанию) со стальной стружкой, чем вольфрамовые сплавы. Поэтому титано-вольфрамовые сплавы применяются для обработки резанием сталей, дающих непрерывную (сливную) стружку.

Твердость, износостойкость и красностойкость титано-вольфрамовых твердых сплавов возрастает с повышением содержания карбидов титана, но при этом одновременно снижается их механическая прочность и вязкость.

Титано-тантало-вольфрамовые сплавы. От титано-вольфрамовых сплавов сплавы данной группы отличаются большей прочностью и лучшей сопротивляемостью вибрациям и выкрашиванию. Они применяются для наи­более тяжелых условий резания (тяжелой черновой обработки стальных поковок и отливок), черновой и получистовой обработки труднообрабатываемых сталей и сплавов и др.

Рис. 4.4 Титановые кольца

Повышение качества твердых сплавов, перспективы применения новых инструментальных материалов. Твердые сплавы хотя и являются высокопроизводительными инструментальными материалами, однако имеют существенный недостаток: они содержат большое количество дорогостоящих дефицитных металлов, к числу которых в первую очередь относится вольфрам. Острый дефицит вольфрама привел к необходимости создания безвольфрамовых твердых сплавов, которые по своим физико-механическим свойствам стали полноценными заменителями традиционных твердых сплавов.

Сплавы твердые спеченные безвольфрамовые (ГОСТ 26530—85) распространяется на безвольфрамовые твердые сплавы, предназначенные для оснащения режущего инструмента и для изготовления износостойких деталей.

Изделия из безвольфрамовых сплавов делают методом порошковой металлургии.

Создание безвольфрамовых твердых сплавов вызвано к жизни в первую очередь экономией остродефицитного вольфрама. Сплавы марок ТН20 и КНТ16 по своим основным свойствам не уступают традиционным вольфрамовым сплавам и успешно применяются взамен вольфрамовых и титано-вольфрамовых сплавов.

Безвольфрамовые сплавы отличаются пониженной адгезионной спо­собностью по отношению к обрабатываемому материалу и почти в 2 раза меньшей плотностью, чем сплавы, содержащие вольфрам.

Основу сплава ТН20 составляет карбид титана, а сплава КНТ16 — карбонитрид титана. Связующим материалом в обеих марках служат никель и молибден.

Безвольфрамовые сплавы успешно применяются также для сопел распылителей, вытяжных матриц, клапанов буровых насосов, колец и втулок плунжеров, деталей измерительной аппаратуры, деталей для микросварки, прессоснастки при изготовлении изделий из резины, оснащения мерительного инструмента (калибров, концевых мер длины и др.).