Aliaje dure

Versiunea actuală a paginii nu a fost încă examinată de colaboratori experimentați și poate diferi semnificativ de versiunea revizuită pe 22 decembrie 2021; verificările necesită 2 modificări .

Aliajele  dure sunt materiale cermet și metal dure și rezistente la uzură, capabile să mențină aceste proprietăți la 900–1150 °C. Sunt realizate în principal din materiale dure și refractare pe bază de wolfram , titan , tantal , carburi de crom , lipite cu o legătură metalică de cobalt sau nichel, cu conținut diferit de cobalt sau nichel .

Tipuri de aliaje dure

Există aliaje dure sinterizate și turnate. Principala caracteristică a aliajelor dure sinterizate este că produsele din acestea sunt obținute prin metode de metalurgie a pulberilor și pot fi doar măcinate sau metodele de prelucrare fizico-chimică (laser, ultrasunete, gravare acidă etc.) sunt, de asemenea, bine prelucrate prin metoda electroerozivă , și aliajele dure turnate sunt destinate suprafeței pe unealta echipată și suferă nu numai un tratament mecanic, ci adesea și termic ( călire , recoacere , îmbătrânire etc.). Elementele din aliaje dure sub formă de pulbere sunt fixate pe unealta echipată prin lipire dură sau prindere mecanică.

Aliajele dure se disting prin metalele carburilor prezente în ele: wolfram - VK2, VK3, VK3M, VK4V, VK6M, VK6, VK6V, VK8, VK8V, VK10, VK15, VK20, VK25; titan-tungsten - T30K4, T15K6, T14K8, T5K10, T5K12V; titan-tantal-tungsten - TT7K12, TT10K8B. Fără tungsten: TNM20, TNM25, TNM30.

În funcție de compoziția chimică, aliajele dure sunt clasificate:

Aliajele de carbură sunt împărțite după scop (clasificare ISO) în:

Datorită costului relativ ridicat al wolframului, a fost dezvoltat un grup de aliaje dure non-tungsten numite cermet. Aceste aliaje conțin carburi de titan (TiC), carbonitruri de titan (TiCN) legate de o bază de nichel-molibden. Tehnologia de fabricare a acestora este similară cu aliajele dure care conțin tungsten.

În comparație cu aliajele dure de wolfram, aceste aliaje au o rezistență mai mică la încovoiere, rezistență la impact, sunt sensibile la schimbările de temperatură din cauza conductibilității termice scăzute , dar au avantajele unei rezistențe crescute la căldură (1000 ° C) și o aderență scăzută a așchiilor cu materialele procesate, datorită cărora nu sunt predispuse la formarea de excrescențe ale materialului prelucrat pe unealtă în timpul tăierii, prin urmare se recomandă utilizarea lor pentru finisare și semifinisare. În funcție de destinația lor, ele aparțin grupei P conform clasificării ISO .

Proprietăți ale aliajelor dure

Plăcuțele din carbură cu 86–92 HRA au rezistență ridicată la uzură și duritate roșie (800–1000 °C), ceea ce permite prelucrarea la viteze de așchiere de până la 800 (2000 pentru aliaje și metale neferoase) m/min.

Carbură sinterizată

Aliajele de carbură sunt realizate prin sinterizarea unui amestec de pulberi de carbură și cobalt . Pulberile sunt prefabricate prin reducere chimică (1-10 microni), amestecate în raportul corespunzător și presate la o presiune de 200-300 kgf/cm², apoi sinterizate în forme corespunzătoare dimensiunilor plăcilor finite, la o temperatură de 1400 -1500°C, în atmosferă protectoare. Aliajele dure sinterizate nu sunt supuse tratamentului termic , deoarece au proprietăți de bază imediat după fabricare.

Materiale compozite constând dintr-un compus asemănător metalului cimentat de un metal sau aliaj . Baza lor este cel mai adesea carburi de wolfram sau de titan, carburi complexe de tungsten și titan (adesea și tantal ), carbonitrură de titan, mai rar alte carburi , boruri și altele asemenea. Ca matrice pentru păstrarea granulelor de material solid în produs, se folosește așa-numita „legatură” - metal sau aliaj. De obicei, cobaltul este folosit ca „liant”, deoarece cobaltul este un element neutru în raport cu carbonul, nu formează carburi și nu distruge carburile altor elemente, mai rar nichelul , aliajul său cu molibden (legatură nichel-molibden). ).

Producția de aliaje dure prin metalurgia ușoară a pulberilor
  1. Obținerea pulberilor de carburi și cobalt prin metoda reducerii din oxizi.
  2. Măcinarea pulberilor de carburi și cobalt (efectuată pe mori cu bile în 2-3 zile) până la 1-2 microni.
  3. Cernerea și re-șlefuirea dacă este necesar.
  4. Prepararea amestecului (pulberile se amestecă în cantități corespunzătoare compoziției chimice a aliajului care se produce).
  5. Presare la rece (la amestec se adaugă un liant organic pentru a menține forma, cum ar fi PVA , parafine sau glicerina [1] ).
  6. Sinterizarea sub sarcină (presare la cald) la 1400°C (la 800–850°C liantul organic arde complet). La 1400 °C , cobaltul topește și umezește pulberile de carbură; la răcirea ulterioară, cobaltul cristalizează, conectând particulele de carbură între ele.
Nomenclatura aliajelor dure sinterizate

Aliajele dure pot fi împărțite condiționat în trei grupuri principale:

  • aliaje dure care conţin tungsten
  • aliaje dure care conțin titan-tungsten
  • titanotantal aliaje dure de wolfram

Fiecare dintre grupurile de aliaje dure de mai sus este subdivizată la rândul său în grade care diferă unele de altele prin compoziția chimică, proprietățile fizice, mecanice și operaționale.

Unele grade ale aliajului, având aceeași compoziție chimică, diferă prin dimensiunea granulelor componentelor din carbură, ceea ce determină diferența dintre proprietățile lor fizice, mecanice și operaționale și, prin urmare, domeniile de aplicare.

Proprietățile claselor de aliaje dure sunt calculate în așa fel încât sortimentul fabricat să poată satisface nevoile producției moderne în măsura maximă. Atunci când alegeți o calitate de aliaj, trebuie să luați în considerare: domeniul de aplicare al aliajului, natura cerințelor pentru precizia suprafețelor prelucrate, starea echipamentului și datele sale cinematice și dinamice.

Denumirile claselor de aliaje sunt construite în conformitate cu următorul principiu:

  • Grupa 1 - aliaje care conțin carbură de tungsten și cobalt. Ele sunt desemnate prin literele VK, după care procentul de cobalt din aliaj este indicat prin cifre. Acest grup include următoarele mărci: VKZ, VKZM, VK6, VK6M, VK6OM, VK6KS, VK6V, VK8, VK8VK, VK8V, VK10KS, VK15, VK20, VK20KS, VK10KHOM, VK4V.
  • Grupa 2 - aliaje de titan-tungsten care conțin carbură de titan, carbură de tungsten și cobalt. Este notat cu literele TK, în timp ce numărul de după literele T indică procentul de carburi de titan, iar după litera K - conținutul de cobalt. Acest grup include următoarele mărci: T5K10, T14K8, T15K6, TZ0K4.
  • Grupa 3 - aliaje de titantantal-tungsten, care conțin titan, tantal și carbură de tungsten, precum și cobalt și sunt desemnate cu literele TTK, în timp ce numărul de după TT este procentul de carburi de titan și tantal, iar după litera K - continutul de cobalt. Acest grup include următoarele mărci: TT7K12, TT20K9.
  • Grupa a 4-a - aliaje cu acoperiri rezistente la uzura. Au litera VP. Acest grup include următoarele clase: VP3115 (bază VK6), VP3325 (bază VK8), VP1255 (bază TT7K12).

Aliaje dure utilizate pentru tăierea metalelor: VK6, VKZM, VK6M, VK60M, VK8, VK10KHOM, TZOK4, T15K6, T14K8, T5K10, TT7K12, TT20K9.

Aliaje dure utilizate pentru prelucrarea fără așchii a metalelor și a lemnului, piese de uzură ale mașinilor, instrumentelor și dispozitivelor: VKZ, VKZM, VK6, VK6M, VK8, VK15, VK20, VK10KS. VK20KS.

Aliaje dure utilizate pentru echiparea uneltelor miniere: VK6V, VK4V, VK8VK, VK8, VK10KS, VK8V, VK11VK, VK15.

În URSS și acum în Rusia, următoarele aliaje dure sinterizate sunt utilizate pentru tăierea metalelor [2] :

Aliaje dure sinterizate rusești:

Calitatea aliajului		 TOALETA% Tic% TaC% Co% Rezistența la încovoiere ( σ ),
MPa 		Duritate ,
HRA 		Densitatea (ρ),
g/cm3 		Conductivitate termică (λ),
W/(m °С) 		Modulul Young (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 — — patru 1500 89,5 14,9-15,2 50.3 637,5
VK4-V 96 — — patru 1550 88 15.2 50,7 628
VK6 94 — — 6 1550 88,5 cincisprezece 62,8 633
VK6-M 94 — — 6 1450 90 15.1 67 632
VK6-OM 92 — 2 6 1300 90,5 cincisprezece 69 632
VK8 92 — — opt 1700 87,5 14.8 50.2 598
VK8-V 92 — — opt 1750 89 14.8 50.4 598,5
VK10 90 — — zece 1800 87 14.6 67 574
VK10-OM 90 — — zece 1500 88,5 14.6 70 574
VK15 85 — — cincisprezece 1900 86 14.1 74 559
VK20 80 — — douăzeci 2000 84,5 13.8 81 546
VK25 75 — — 25 2150 83 13.1 83 540
VK30 70 — — treizeci 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 paisprezece — opt 1300 89,5 11.6 16.7 520
T15K6 79 cincisprezece — 6 1200 90 11.5 12.6 522
T30K4 66 treizeci — patru 1000 92 9.8 12.57 422
TT7K12 81 patru 3 12 1700 87 13.3
TT8K6 84 opt 2 6 1350 90,5 13.3
TT10K8-B 82 3 7 opt 1650 89 13.8
TT20K9 67 9.4 14.1 9.5 1500 91 12.5
TN-20 — 79 (Ni15%) (Mo6%) 1000 89,5 5.8
TN-30 — 69 (Ni23%) (Mo29%) 1100 88,5 6
TN-50 — 61 (Ni29%) (Mo10%) 1150 87 6.2

Producătorii străini de aliaje dure, de regulă, fiecare utilizează propriile clase de aliaje și denumiri.

Evoluții

În prezent[ când? ] în industria rusă a aliajelor dure, se efectuează cercetări aprofundate legate de posibilitatea de a îmbunătăți proprietățile de performanță ale aliajelor dure și de a extinde domeniul de aplicare. În primul rând, aceste studii se referă la compoziția chimică și granulometrică a amestecurilor RTP (ready-to-press). Unul dintre exemplele recente de succes este aliajele grupului TSN (TU 1966-001-00196121-2006), dezvoltate special pentru funcționarea unităților de frecare în medii acide agresive. Acest grup este o continuare logică a lanțului de aliaje VN legate de nichel dezvoltat de Institutul de Cercetare a aliajelor dure din All-Russian . S-a observat experimental că odată cu scăderea granulei fazei de carbură într-un aliaj dur, duritatea și rezistența cresc calitativ. Tehnologiile de reducere a plasmei și de control al dimensiunii particulelor permit în prezent producerea de aliaje dure cu granule (WC) care pot fi mai mici de 1 micrometru. Aliajele din grupul TSN sunt utilizate pe scară largă în producția de unități de pompe chimice și de petrol și gaze fabricate în Rusia.

Aliaje dure turnate

Aliajele dure turnate se obțin prin topire și turnare .

Aplicație

Aliajele dure sunt în prezent un material obișnuit pentru scule, utilizat pe scară largă în industria sculelor. Carburele refractare din structura aliajului conferă sculei cu carbură duritate mare HRA 80–92 (HRC 73–76), rezistență la căldură (800–1000 °C), astfel încât acestea pot fi prelucrate la viteze de câteva ori mai mari decât vitezele de tăiere pentru oțelurile de mare viteză . Cu toate acestea, spre deosebire de oțelurile de mare viteză, aliajele dure au o rezistență redusă la încovoiere ( σ și = 1000-1500 MPa), rezistență scăzută la impact . Aliajele dure sunt netehnologice: din cauza durității lor mari, este imposibil să se facă din ele o unealtă dintr-o singură piesă de formă complexă, în plus, sunt slab măcinate și prelucrate numai cu o unealtă diamantată, astfel încât aliajele dure sunt de obicei folosite. sub formă de plăci care sunt fie fixate mecanic pe suporturile de scule, fie lipite de acestea.

Aliajele dure datorită durității lor mari sunt utilizate în următoarele domenii:

  • Prelucrarea materialelor structurale: freze , freze , burghie , brose si alte scule.
  • Echipamentul instrumentului de măsurare: echipament de suprafețe precise ale instrumentului de măsurare micrometru și suporturi de cântare precise.
  • Marcare: echiparea părții de lucru a marcajelor.
  • Desen : echipamentul părții de lucru a desenului .
  • Ștanțare : echipamente de ștampile și matrițe (poansonare, extrudare etc.).
  • Laminare : role din aliaj dur (realizate sub formă de inele din aliaj dur puse pe o bază metalică).
  • Utilaje miniere: lipirea aliajelor sinterizate și suprafațarea aliajelor dure turnate.
  • Fabricarea rulmenților rezistenti la uzură : bile, role, curse și acoperire din oțel.
  • Utilaje miniere: echipamente ale suprafetelor de lucru.
  • Pulverizarea termică a straturilor rezistente la uzură.

Vezi și

Note

  1. ↑ 7. Turnarea semifabricatelor de produse ceramice (link inaccesibil) . Preluat la 2 iulie 2018. Arhivat din original la 23 iunie 2018. 
  2. ↑ GOST 3882-74 Copie de arhivă din 4 noiembrie 2011 la Wayback Machine  ( PDF , 1,98 MB)

Link -uri

Literatură

  • Materiale de construcție. Ed. B. N. Arzamasova. Moscova, editura „Inginerie”, 1990.
  • Tehnologia materialelor de constructii. Ed. A. M. Dalsky. Moscova, editura „Inginerie”, 1985.
  • Stepanchuk A. N., Bilyk I. I., Boyko P. A.  Tehnologia metalurgiei pulberilor. - K .: Şcoala Vishcha, 1989. - 415 p.
  • Skorokhod VV  Materiale pulbere pe bază de metale și compuși refractari. - K .: Tekhnika, 1982. - 167 p.