Hårda legeringar

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 22 december 2021; kontroller kräver 2 redigeringar .

Hårda legeringar  är hårda och slitstarka cermet- och metallmaterial som kan bibehålla dessa egenskaper vid 900–1150 °C. De är huvudsakligen gjorda av hårda och eldfasta material baserade på volfram , titan , tantal , kromkarbider , bundna med en kobolt- eller nickelmetallbindning, med olika kobolt- eller nickelhalt .

Typer av hårda legeringar

Det finns sintrade och gjutna hårda legeringar. Huvuddragen hos sintrade hårda legeringar är att produkter från dem erhålls med pulvermetallurgiska metoder och de kan endast slipas eller fysikalisk-kemiska bearbetningsmetoder (laser, ultraljud, syraetsning, etc.) är också väl bearbetade med den elektroerosiva metoden, och gjutna hårda legeringar är avsedda för ytbeläggning på det utrustade verktyget och genomgår inte bara mekanisk utan ofta även värmebehandling ( härdning , glödgning , åldring , etc.). Element gjorda av pulveriserade hårda legeringar fixeras på det utrustade verktyget genom hårdlödning eller mekanisk fästning.

Hårda legeringar kännetecknas av metallerna av karbider som finns i dem: volfram - VK2, VK3, VK3M, VK4V, VK6M, VK6, VK6V, VK8, VK8V, VK10, VK15, VK20, VK25; titan-volfram - T30K4, T15K6, T14K8, T5K10, T5K12V; titan-tantal-volfram - TT7K12, TT10K8B. Volframfritt: TNM20, TNM25, TNM30.

Enligt den kemiska sammansättningen klassificeras hårda legeringar:

Karbidlegeringar delas in efter syfte (ISO-klassificering) i:

På grund av den relativt höga kostnaden för volfram har en grupp icke-volfram hårda legeringar som kallas cermets utvecklats. Dessa legeringar innehåller titankarbider (TiC), titankarbonitrider (TiCN) bundna av en nickel-molybdenbas. Tekniken för deras tillverkning liknar hårda legeringar som innehåller volfram.

Jämfört med hårda volframlegeringar har dessa legeringar lägre böjhållfasthet, slaghållfasthet, är känsliga för temperaturförändringar på grund av låg värmeledningsförmåga , men har fördelarna med ökad värmebeständighet (1000 ° C) och låg spånvidhäftning med de material som bearbetas, på grund av vilket de inte är benägna att bilda utväxter av det bearbetade materialet på verktyget under skärning, därför rekommenderas de att användas för efterbehandling och halvfinish. Enligt avsedd användning tillhör de grupp P enligt ISO- klassificeringen .

Egenskaper för hårda legeringar

Hårdmetallskär med 86–92 HRA har hög slitstyrka och rödhårdhet (800–1000 °C), vilket möjliggör bearbetning med skärhastigheter upp till 800 (2000 för icke-järnlegeringar och metaller) m/min.

Sintrad hårdmetall

Karbidlegeringar tillverkas genom sintring av en blandning av karbid- och koboltpulver . Pulver prefabriceras genom kemisk reduktion (1-10 mikron), blandas i lämpligt förhållande och pressas under ett tryck på 200-300 kgf / cm², och sedan sintras i formar som motsvarar dimensionerna på de färdiga plattorna, vid en temperatur av 1400 -1500 ° C, i en skyddande atmosfär . Sintrade hårda legeringar utsätts inte för värmebehandling , eftersom de har grundläggande egenskaper direkt efter tillverkningen.

Kompositmaterial som består av en metallliknande förening cementerad av en metall eller legering . Deras bas är oftast volfram eller titankarbider, komplexa volfram och titankarbider (ofta även tantal ), titankarbonitrid, mer sällan andra karbider , borider och liknande. Som en matris för att hålla korn av fast material i produkten används den så kallade "bonden" - metall eller legering. Vanligtvis används kobolt som ett "bindemedel", eftersom kobolt är ett neutralt grundämne med avseende på kol, det bildar inte karbider och förstör inte karbiderna av andra grundämnen, mindre ofta nickel , dess legering med molybden (nickel-molybdenbindning) ).

Tillverkning av hårda legeringar genom lätt pulvermetallurgi
  1. Erhålla pulver av karbider och kobolt genom reduktionsmetoden från oxider.
  2. Malning av pulver av karbider och kobolt (utförs på kulkvarnar inom 2-3 dagar) till 1-2 mikron.
  3. Sållning och omslipning vid behov.
  4. Beredning av blandningen (pulver blandas i mängder som motsvarar den kemiska sammansättningen av legeringen som produceras).
  5. Kallpressning (ett organiskt bindemedel tillsätts blandningen för att bibehålla formen, såsom PVA , paraffiner eller glycerin [1] ).
  6. Sintring under belastning (varmpressning) vid 1400°C (vid 800–850°C brinner det organiska bindemedlet ut helt). Vid 1400 °C smälter kobolt och väter karbidpulvret, vid efterföljande kylning kristalliserar kobolten och förbinder karbidpartiklarna.
Nomenklatur för sintrade hårda legeringar

Hårda legeringar kan villkorligt delas in i tre huvudgrupper:

  • volframhaltiga hårda legeringar
  • titan-volfram-haltiga hårda legeringar
  • titanotantal volfram hårda legeringar

Var och en av ovanstående grupper av hårda legeringar är i sin tur uppdelad i kvaliteter som skiljer sig från varandra i kemisk sammansättning, fysikaliska, mekaniska och operativa egenskaper.

Vissa kvaliteter av legeringen, som har samma kemiska sammansättning, skiljer sig i kornstorleken på karbidkomponenterna, vilket bestämmer skillnaden i deras fysikaliska, mekaniska och operativa egenskaper, och därmed applikationsområdena.

Egenskaperna för kvaliteter av hårda legeringar beräknas på ett sådant sätt att det tillverkade sortimentet kan möta behoven hos modern produktion i maximal utsträckning. När man väljer en legeringskvalitet bör man ta hänsyn till: legeringens omfattning, arten av kraven på noggrannheten hos bearbetade ytor, utrustningens tillstånd och dess kinematiska och dynamiska data.

Beteckningar på legeringskvaliteter är byggda enligt följande princip:

  • 1: a gruppen - legeringar som innehåller volframkarbid och kobolt. De betecknas med bokstäverna VK, varefter andelen kobolt i legeringen anges med siffror. Denna grupp inkluderar följande märken: VKZ, VKZM, VK6, VK6M, VK6OM, VK6KS, VK6V, VK8, VK8VK, VK8V, VK10KS, VK15, VK20, VK20KS, VK10KHOM, VK4V.
  • Grupp 2 - titan-volframlegeringar innehållande titankarbid, volframkarbid och kobolt. Det betecknas med bokstäverna TK, medan siffran efter bokstäverna T anger andelen titankarbider och efter bokstaven K - innehållet av kobolt. Denna grupp inkluderar följande märken: T5K10, T14K8, T15K6, TZ0K4.
  • Grupp 3 - titanotantal-volframlegeringar, som innehåller titan, tantal och volframkarbid, samt kobolt och betecknas med bokstäverna TTK, medan siffran efter TT är andelen titan och tantalkarbider, och efter bokstaven K - den innehåll av kobolt. Denna grupp inkluderar följande märken: TT7K12, TT20K9.
  • 4:e grupp - legeringar med slitstarka beläggningar. De har bokstavsbeteckningen VP. Denna grupp inkluderar följande kvaliteter: VP3115 (VK6 bas), VP3325 (VK8 bas), VP1255 (TT7K12 bas).

Hårda legeringar som används för metallskärning: VK6, VKZM, VK6M, VK60M, VK8, VK10KHOM, TZOK4, T15K6, T14K8, T5K10, TT7K12, TT20K9.

Hårda legeringar som används för spånfri bearbetning av metaller och trä, slitdelar till maskiner, instrument och enheter: VKZ, VKZM, VK6, VK6M, VK8, VK15, VK20, VK10KS. VK20KS.

Hårda legeringar som används för att utrusta gruvverktyg: VK6V, VK4V, VK8VK, VK8, VK10KS, VK8V, VK11VK, VK15.

I Sovjetunionen och nu Ryssland används följande sintrade hårda legeringar för metallskärning [2] :

Ryska sintrade hårda legeringar:
Legeringskvalitet
_ 		TOALETT% TiC% TaC% Co% Böjhållfasthet ( σ ) ,
MPa 		Hårdhet ,
HRA 		Densitet (ρ),
g/cm3 		Värmeledningsförmåga (λ),
W/(m °С) 		Youngs modul (E),
GPa
VK2 98 — — 2 1200 91,5 15.1 51 645
VK3 97 — — 3 1200 89,5 15.3 50,2 643
VK3-M 97 — — 3 1550 91 15.3 50,2 638
VC4 96 — — fyra 1500 89,5 14.9-15.2 50,3 637,5
VK4-V 96 — — fyra 1550 88 15.2 50,7 628
VK6 94 — — 6 1550 88,5 femton 62,8 633
VK6-M 94 — — 6 1450 90 15.1 67 632
VK6-OM 92 — 2 6 1300 90,5 femton 69 632
VK8 92 — — åtta 1700 87,5 14.8 50,2 598
VK8-V 92 — — åtta 1750 89 14.8 50,4 598,5
VK10 90 — — tio 1800 87 14.6 67 574
VK10-OM 90 — — tio 1500 88,5 14.6 70 574
VK15 85 — — femton 1900 86 14.1 74 559
VK20 80 — — tjugo 2000 84,5 13.8 81 546
VK25 75 — — 25 2150 83 13.1 83 540
VK30 70 — — trettio 2400 81,5 12.7 85 533
Т5К10 85 6 — 9 1450 88,5 13.1 20.9 549
Т5К12 83 5 — 12 1700 87 13.5 21 549,3
Т14К8 78 fjorton — åtta 1300 89,5 11.6 16.7 520
T15K6 79 femton — 6 1200 90 11.5 12.6 522
T30K4 66 trettio — fyra 1000 92 9.8 12.57 422
TT7K12 81 fyra 3 12 1700 87 13.3
TT8K6 84 åtta 2 6 1350 90,5 13.3
TT10K8-B 82 3 7 åtta 1650 89 13.8
TT20K9 67 9.4 14.1 9.5 1500 91 12.5
TN-20 — 79 (15 %) (Mo6%) 1000 89,5 5.8
TN-30 — 69 (Ni23%) (Mo29%) 1100 88,5 6
TN-50 — 61 (Ni29%) (Mo10%) 1150 87 6.2

Utländska tillverkare av hårda legeringar använder som regel var och en sina egna legeringar och beteckningar.

Utveckling

För närvarande[ när? ] inom den ryska hårdlegeringsindustrin bedrivs djupgående forskning relaterad till möjligheten att förbättra prestandaegenskaperna hos hårda legeringar och utöka omfattningen. Först och främst rör dessa studier den kemiska och granulometriska sammansättningen av RTP-blandningar (pressfärdiga). Ett av de senaste framgångsrika exemplen är legeringar från TSN-gruppen (TU 1966-001-00196121-2006), utvecklade speciellt för att arbeta med friktionsenheter i aggressiva sura miljöer. Denna grupp är en logisk fortsättning i kedjan av VN nickelbundna legeringar som utvecklats av All-Russian Research Institute of Hard Alloys . Det observerades experimentellt att med en minskning av kornstorleken hos karbidfasen i en hård legering ökar hårdheten och styrkan kvalitativt. Teknik för plasmareduktion och partikelstorlekskontroll tillåter för närvarande produktion av hårda legeringar med kornstorlekar (WC) som kan vara mindre än 1 mikrometer. TSN-gruppens legeringar används ofta i produktionen av rysktillverkade kemiska enheter och olje- och gaspumpenheter.

Gjutna hårda legeringar

Gjutna hårda legeringar erhålls genom smältning och gjutning .

Applikation

Hårda legeringar är för närvarande ett vanligt verktygsmaterial som ofta används inom verktygsindustrin. Eldfasta karbider i legeringsstrukturen ger hårdmetallverktyget hög hårdhet HRA 80–92 (HRC 73–76), värmebeständighet (800–1000 °C), så de kan bearbetas med hastigheter flera gånger högre än skärhastigheter för höghastighetsstål . Men till skillnad från höghastighetsstål har hårda legeringar en reducerad böjhållfasthet ( σ och = 1000-1500 MPa), låg slaghållfasthet . Hårda legeringar är icke-teknologiska: på grund av deras höga hårdhet är det omöjligt att göra ett verktyg i ett stycke med komplex form av dem, dessutom är de dåligt slipade och bearbetade endast med ett diamantverktyg, så hårda legeringar används vanligtvis i form av plattor som antingen är mekaniskt fixerade på verktygshållare eller fastlödda på dem.

Hårda legeringar på grund av sin höga hårdhet används inom följande områden:

  • Bearbetning av konstruktionsmaterial: fräsar , fräsar , borrar , broscher och andra verktyg.
  • Utrustning för mätverktyget: utrustning för exakta ytor på mikrometermätverktyget och stöd för exakta skalor.
  • Stämpling: utrusta den fungerande delen av kännetecknen.
  • Ritning : utrustning för arbetsdelen av ritningen .
  • Stämpling : utrustning av stämplar och formar (stansning, extrudering, etc.).
  • Valsning : hårdlegerade rullar (tillverkade i form av hårdlegerade ringar placerade på en metallbas).
  • Gruvutrustning: lödning av sintrad och ytbeläggning av gjutna hårda legeringar.
  • Tillverkning av slitstarka lager : kulor, rullar, löpbanor och stålbeläggning.
  • Gruvutrustning: utrustning för arbetsytor.
  • Termisk sprutning av slitstarka beläggningar.

Se även

Anteckningar

  1. ↑ 7. Gjutning av ämnen av keramiska produkter (otillgänglig länk) . Hämtad 2 juli 2018. Arkiverad från originalet 23 juni 2018. 
  2. ↑ GOST 3882-74 Arkivexemplar daterad 4 november 2011 på Wayback Machine  ( PDF , 1,98 MB)

Länkar

Litteratur

  • Byggmaterial. Ed. B. N. Arzamasova. Moskva, förlag "Engineering", 1990.
  • Teknik för byggmaterial. Ed. A. M. Dalsky. Moskva, förlag "Engineering", 1985.
  • Stepanchuk A. N., Bilyk I. I., Boyko P. A.  Pulvermetallurgiteknik. - K .: Vishcha skola, 1989. - 415 sid.
  • Skorokhod VV  Pulvermaterial baserade på eldfasta metaller och föreningar. - K .: Tekhnika, 1982. - 167 sid.