Сплаў, выраблены з цвёрдага злучэння тугаплаўкага металу і звязальнага металу з дапамогай парашковай металургіі. Цвёрдасплаўны сплав мае шэраг выдатных уласцівасцей, такіх як высокая цвёрдасць, зносаўстойлівасць, добрая трываласць і глейкасць, цеплаўстойлівасць і каразійная стойкасць, асабліва высокая цвёрдасць і зносаўстойлівасць, якія застаюцца практычна нязменнымі нават пры тэмпературы 500 °C, захоўваючы высокую цвёрдасць пры 1000 ℃. Цвёрдасплаўны сплав шырока выкарыстоўваецца ў якасці інструментальнага матэрыялу, напрыклад, для такарных інструментаў, фрэз, фуганак, свердзелаў, расточных інструментаў і г.д., для рэзкі чыгуну, каляровых металаў, пластмас, хімічных валокнаў, графіту, шкла, каменя і звычайнай сталі, а таксама можа выкарыстоўвацца для рэзкі цяжкаапрацоўваемых матэрыялаў, такіх як цеплаўстойлівая сталь, нержавеючая сталь, высокамарганцавая сталь, інструментальная сталь і г.д. Хуткасць рэзкі новых цвёрдасплаўных інструментаў цяпер у сотні разоў перавышае хуткасць рэзкі вугляродзістай сталі.
Ужыванне цвёрдасплаву
(1) Матэрыял інструмента
Карбід - гэта найбольш распаўсюджаны інструментальны матэрыял, які можна выкарыстоўваць для вырабу такарных інструментаў, фрэз, рубанкаў, свердзелаў і г.д. Сярод іх вальфрамава-кобальтавы карбід падыходзіць для апрацоўкі кароткіх стружак чорных і каляровых металаў і апрацоўкі неметалічных матэрыялаў, такіх як чыгун, латунь, бакеліт і г.д.; вальфрамава-тытана-кобальтавы карбід падыходзіць для працяглай апрацоўкі чорных металаў, такіх як сталь. Апрацоўка стружкамі. Сярод падобных сплаваў тыя, што з большым утрыманнем кобальту, падыходзяць для грубай апрацоўкі, а тыя, што з меншым утрыманнем кобальту, - для чыставой. Цвёрдыя сплавы агульнага прызначэння маюць значна большы тэрмін службы, чым іншыя цвёрдыя сплавы, для апрацоўкі цяжкаапрацоўваемых матэрыялаў, такіх як нержавеючая сталь.
(2) Матэрыял формы
Цэментаваны карбід у асноўным выкарыстоўваецца для халоднаапрацоўчых штампаў, такіх як штампы для халоднага валачэння, штампоўкі, экструзіі і штампы для халоднага пірса.
Для халоднай высадкі цвёрдасплаўных штампаў патрабуецца добрая ўдарная вязкасць, вязкасць на разлом, трываласць на стомленасць, трываласць на выгіб і добрая зносаўстойлівасць у зносаўстойлівых умовах працы, такіх як удар або моцны ўдар. Звычайна выкарыстоўваюцца сплавы сярэдняга і высокага ўтрымання кобальту, а таксама сярэдняга і буйнога зярністага зярністага тыпу, напрыклад, YG15C.
У цэлым, сувязь паміж зносаўстойлівасцю і глейкасцю цвёрдасплавнага сплаву супярэчлівая: павелічэнне зносаўстойлівасці прывядзе да зніжэння глейкасці, а павелічэнне глейкасці непазбежна прывядзе да зніжэння зносаўстойлівасці. Таму пры выбары марак сплаваў неабходна задавальняць канкрэтныя патрабаванні да выкарыстання ў залежнасці ад аб'екта апрацоўкі і ўмоў працы.
Калі абраная марка схільная да ранняга расколін і пашкоджанняў падчас выкарыстання, варта выбраць марку з больш высокай трываласцю; калі абраная марка схільная да ранняга зносу і пашкоджанняў падчас выкарыстання, варта выбраць марку з больш высокай цвёрдасцю і лепшай зносаўстойлівасцю. Наступныя маркі: YG15C, YG18C, YG20C, YL60, YG22C, YG25C Злева направа цвёрдасць памяншаецца, зносаўстойлівасць памяншаецца, а трываласць павялічваецца; наадварот, наадварот.
(3) Вымяральныя інструменты і зносаўстойлівыя дэталі
Цвёрдасплаўны метал выкарыстоўваецца для вырабу зносаўстойлівых паверхневых уставак і дэталяў вымяральных інструментаў, дакладных падшыпнікаў шліфавальных станкоў, накіроўвалых пласцін і накіроўвалых стрыжняў бесцэнтрава шліфавальных станкоў, верхніх частак такарных станкоў і іншых зносаўстойлівых дэталяў.
Звязальнымі металамі звычайна з'яўляюцца металы групы жалеза, часцей за ўсё кобальт і нікель.
Пры вытворчасці цвёрдасплаву памер часціц абранага парашка сыравіны складае ад 1 да 2 мікронаў, а чысціня вельмі высокая. Сыравіна дазуецца ў адпаведнасці з зададзеным суадносінамі складу, і спірт або іншыя асяроддзі дадаюцца для вільготнага памолу ў шаровым млыне для поўнага змешвання і здрабнення. Сумесь прасейваецца. Затым сумесь гранулюецца, прэсуецца і награваецца да тэмпературы, блізкай да тэмпературы плаўлення звязальнага металу (1300-1500 °C), прычым зацвярдзелая фаза і звязальны метал утвараюць эўтэктычны сплаў. Пасля астуджэння зацвярдзелыя фазы размяркоўваюцца ў сетцы, якая складаецца са звязальнага металу, і цесна злучаюцца адна з адной, утвараючы суцэльнае цэлае. Цвёрдасць цвёрдасплаву залежыць ад утрымання зацвярдзелай фазы і памеру зерня, гэта значыць, чым вышэй утрыманне зацвярдзелай фазы і чым драбней зерне, тым большая цвёрдасць. Вязкасць цвёрдасплаву вызначаецца звязальным металам. Чым вышэй утрыманне звязальнага металу, тым вышэйшая трываласць на выгіб.
У 1923 годзе Шлертэр з Германіі дадаў ад 10% да 20% кобальту ў парашок карбіду вальфраму ў якасці злучнага рэчыва і вынайшаў новы сплаў карбіду вальфраму і кобальту. Па цвёрдасці ён саступае толькі алмазу. Гэта быў першы цэментаваны карбід. Пры рэзанні сталі інструментам з гэтага сплаву рэжучая абза хутка зношваецца, і нават яна можа трэскацца. У 1929 годзе Шварцкоў у ЗША дадаў у зыходны склад пэўную колькасць злучэння карбіду вальфраму і карбіду тытана, што палепшыла прадукцыйнасць інструмента пры рэзанні сталі. Гэта яшчэ адно дасягненне ў гісторыі развіцця цэментаванага карбіду.
Цвёрдасплаўны цвёрдасплаўны матэрыял валодае шэрагам выдатных уласцівасцей, такіх як высокая цвёрдасць, зносаўстойлівасць, добрая трываласць і глейкасць, цеплаўстойлівасць і каразійная стойкасць, асабліва высокая цвёрдасць і зносаўстойлівасць, якія застаюцца практычна нязменнымі нават пры тэмпературы 500 °C, захоўваючы высокую цвёрдасць пры 1000 ℃. Цвёрдасплаўны матэрыял шырока выкарыстоўваецца ў якасці інструментальнага матэрыялу, напрыклад, для такарных інструментаў, фрэз, рубанкаў, свердзелаў, расточных інструментаў і г.д., для рэзкі чыгуну, каляровых металаў, пластмас, хімічных валокнаў, графіту, шкла, каменя і звычайнай сталі, а таксама можа выкарыстоўвацца для рэзкі цяжкаапрацоўваемых матэрыялаў, такіх як цеплаўстойлівая сталь, нержавеючая сталь, высокамарганцавая сталь, інструментальная сталь і г.д. Хуткасць рэзкі новых цвёрдасплаўных інструментаў цяпер у сотні разоў перавышае хуткасць рэзкі вугляродзістай сталі.
Цвёрдасплаўны матэрыял таксама можа выкарыстоўвацца для вырабу інструментаў для свідравання горных парод, горназдабыўных інструментаў, свідравальных інструментаў, вымяральных інструментаў, зносаўстойлівых дэталяў, металічных абразіўных матэрыялаў, гільзаў цыліндраў, дакладных падшыпнікаў, фарсунак, металічных формаў (напрыклад, штампаў для валачэння дроту, штампаў для нітаў, штампаў для гаек і розных крапежных формаў, выдатныя характарыстыкі цэментаванага цвёрдасплаўнага матэрыялу паступова замянілі папярэднія сталёвыя формы).
Пазней з'явіўся таксама пакрыты цвёрды сплав. У 1969 годзе ў Швецыі паспяхова распрацавалі інструмент з пакрыццём з тытанавага карбіду. Асновай інструмента з'яўляецца вальфрамава-тытана-кобальтавы карбід або вальфрамава-кобальтавы карбід. Таўшчыня пакрыцця з тытанавага карбіду на паверхні складае ўсяго некалькі мікронаў, але ў параўнанні з інструментамі з той жа маркі сплаваў тэрмін службы павялічваецца ў 3 разы, а хуткасць рэзання павялічваецца на 25–50%. У 1970-х гадах з'явілася чацвёртае пакаленне інструментаў з пакрыццём для рэзкі цяжкаапрацоўваемых матэрыялаў.
Як спякаецца цвёрды сплав?
Цвёрды сплав — гэта металічны матэрыял, выраблены метадам парашковай металургіі з карбідаў і звязальных металаў аднаго або некалькіх тугаплаўкіх металаў.
Mбуйныя краіны-вытворцы
У свеце больш за 50 краін вырабляюць цвёрдасплаўны сплав, агульны аб'ём вытворчасці складае 27 000-28 000 тон. Асноўнымі вытворцамі з'яўляюцца ЗША, Расія, Швецыя, Кітай, Германія, Японія, Вялікабрытанія, Францыя і г.д. Сусветны рынак цвёрдасплаўнага сплаву ў асноўным насычаны, канкурэнцыя на ім вельмі жорсткая. Кітайская прамысловасць цвёрдасплаўнага сплаву пачала фарміравацца ў канцы 1950-х гадоў. З 1960-х па 1970-я гады яна хутка развівалася. У пачатку 1990-х гадоў агульная магутнасць вытворчасці цвёрдасплаўнага сплаву ў Кітаі дасягнула 6000 тон, а агульны аб'ём вытворчасці — 5000 тон, саступаючы толькі Расіі і ЗША і займаючы трэцяе месца ў свеце.
Разак для туалета
①Цвёрдасплаўны вальфрам і кобальт
Асноўнымі кампанентамі з'яўляюцца карбід вальфраму (WC) і злучнае рэчыва кобальт (Co).
Яго клас складаецца з «YG» («цвёрды і кобальт» у перакладзе з кітайскай сістэмы піньінь) і працэнтнага ўтрымання кобальту ў сярэднім.
Напрыклад, YG8 азначае сярэдні WCo = 8%, а астатняе — гэта вальфрамава-кобальтавы карбід вальфраму.
Нажы TIC
②Вальфрамава-тытанава-кобальтавы карбід
Асноўнымі кампанентамі з'яўляюцца карбід вальфраму, карбід тытана (TiC) і кобальт.
Яго клас складаецца з «YT» («цвёрды тытан» — два сімвалы ў кітайскай прэфіксе піньінь) і сярэдняга ўтрымання карбіду тытана.
Напрыклад, YT15 азначае сярэдні WTi = 15%, а астатняе — гэта карбід вальфраму і карбід вальфраму-тытана-кобальту з утрыманнем кобальту.
Вальфрамавы тытан-танталавы інструмент
③Цвёрдасплаўны вальфрамава-тытана-танталавы (ніобіевы) цвёрдасплаўлены
Асноўнымі кампанентамі з'яўляюцца карбід вальфраму, карбід тытана, карбід тантала (або карбід ніёбія) і кобальт. Гэты від цэментаванага карбіду таксама называецца агульным цэментаваным карбідам або універсальным цэментаваным карбідам.
Яго адзнака складаецца з «YW» (кітайскі фанетычны прэфікс «hard» і «wan») плюс парадкавы нумар, напрыклад, YW1.
Характарыстыкі эксплуатацыі
Зварныя ўстаўкі з цвёрдасплаўнага сплаву
Высокая цвёрдасць (86～93HRA, што эквівалентна 69～81HRC);
Добрая тэрмаўстойлівасць (да 900～1000℃, захоўвае цвёрдасць 60HRC);
Добрая ўстойлівасць да ізаляцыі.
Цвёрдасплаўныя рэжучыя інструменты ў 4-7 разоў хутчэйшыя за хуткарэзную сталь, а тэрмін службы інструмента ў 5-80 разоў вышэйшы. Пры вырабе прэс-формаў і вымяральных інструментаў тэрмін службы ў 20-150 разоў вышэйшы, чым у легаванай інструментальнай сталі. Інструмент можа рэзаць цвёрдыя матэрыялы з цвёрдасцю каля 50HRC.
Аднак цвёрды сплав далікатны і не паддаецца апрацоўцы, а таксама з яго цяжка вырабляць цэльныя інструменты складанай формы. Таму часта вырабляюцца ляза рознай формы, якія ўсталёўваюцца на корпус інструмента або корпус формы з дапамогай зваркі, склейвання, механічнага заціску і г.д.
Бар спецыяльнай формы
Спяканне
Спяканне цвёрдасплавнага матэрыялу шляхам фармавання заключаецца ў тым, каб прэсаваць парашок у нарыхтоўку, а затым паставіць яго ў печ для спякання, каб нагрэць да пэўнай тэмпературы (тэмпература спякання), вытрымаць яго на працягу пэўнага часу (час вытрымкі), а затым астудзіць, каб атрымаць цвёрдасплавны матэрыял з неабходнымі ўласцівасцямі.
Працэс спякання цвёрдасплаву можна падзяліць на чатыры асноўныя этапы:
1: На этапе выдалення фармовачнай рэчывы і папярэдняга спякання спечанае цела змяняецца наступным чынам:
Пасля выдалення фармовачнай рэчывы, з павышэннем тэмпературы на пачатковай стадыі спякання, фармовачная рэчыва паступова раскладаецца або выпараецца, і спечанае цела вылучаецца. Тып, колькасць і працэс спякання адрозніваюцца.
Аксіды на паверхні парашка аднаўляюцца. Пры тэмпературы спякання вадарод можа аднаўляць аксіды кобальту і вальфраму. Калі фарміравальны агент выдаліць у вакууме і спякаць, рэакцыя вуглярод-кісларод не будзе моцнай. Кантактнае напружанне паміж часцінкамі парашка паступова ліквідуецца, злучальны металічны парашок пачынае аднаўляцца і перакрышталізавацца, пачынаецца павярхоўная дыфузія і паляпшаецца трываласць брыкетавання.
2: Этап цвёрдафазнага спякання (800℃ – эўтэктычная тэмпература)
Пры тэмпературы да з'яўлення вадкай фазы, акрамя працягу працэсу папярэдняга этапу, узмацняюцца цвёрдафазная рэакцыя і дыфузія, узмацняецца пластычная цякучасць, і спечанае цела значна сціскаецца.
3: Этап спякання ў вадкай фазе (эўтэктычная тэмпература - тэмпература спякання)
Калі ў спечаным целе з'яўляецца вадкая фаза, ўсаджванне хутка завяршаецца, пасля чаго адбываецца крышталяграфічнае пераўтварэнне, у выніку якога фарміруецца асноўная структура і структура сплаву.
4: Этап астуджэння (тэмпература спякання – пакаёвая тэмпература)
На гэтым этапе структура і фазавы склад сплаву змяняюцца пры розных умовах астуджэння. Гэтую асаблівасць можна выкарыстоўваць для награвання цвёрдага сплаву з мэтай паляпшэння яго фізічных і механічных уласцівасцей.
Час публікацыі: 11 красавіка 2022 г.
