Hårde legeringer

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 22. december 2021; checks kræver 2 redigeringer .

Hårde legeringer  er hårde og slidstærke cermet- og metalmaterialer, der er i stand til at opretholde disse egenskaber ved 900-1150 °C. De er hovedsageligt lavet af hårde og ildfaste materialer baseret på wolfram, titanium, tantal, chromcarbider , bundet med en kobolt- eller nikkelmetalbinding , med forskelligt kobolt- eller nikkelindhold .

Typer af hårde legeringer

Der er sintrede og støbte hårde legeringer. Hovedegenskaben ved sintrede hårde legeringer er, at produkter fra dem opnås ved pulvermetallurgiske metoder, og de kan kun slibes , eller fysisk-kemiske behandlingsmetoder (laser, ultralyd, syreætsning osv.) er også velbearbejdede ved den elektroerosive metode, og støbte hårde legeringer er beregnet til overfladebehandling på det udstyrede værktøj og gennemgår ikke kun mekanisk, men ofte også varmebehandling ( hærdning , udglødning , ældning osv.). Elementer lavet af pulveriserede hårde legeringer fastgøres på det udstyrede værktøj ved hårdlodning eller mekanisk fastgørelse.

Hårde legeringer er kendetegnet ved metallerne af karbider, der er til stede i dem: wolfram - VK2, VK3, VK3M, VK4V, VK6M, VK6, VK6V, VK8, VK8V, VK10, VK15, VK20, VK25; titanium-wolfram - T30K4, T15K6, T14K8, T5K10, T5K12V; titanium-tantal-wolfram - TT7K12, TT10K8B. Wolframfri: TNM20, TNM25, TNM30.

I henhold til den kemiske sammensætning klassificeres hårde legeringer:

Carbidlegeringer er opdelt efter formål (ISO-klassificering) i:

På grund af de relativt høje omkostninger ved wolfram er der udviklet en gruppe af ikke-wolfram hårde legeringer kaldet cermets. Disse legeringer indeholder titaniumcarbider (TiC), titaniumcarbonitrider (TiCN) bundet af en nikkel-molybdænbase. Teknologien til deres fremstilling ligner wolframholdige hårde legeringer.

Sammenlignet med hårde wolframlegeringer har disse legeringer lavere bøjningsstyrke, slagstyrke, er følsomme over for temperaturændringer på grund af lav termisk ledningsevne , men har fordelene ved øget varmemodstand (1000 ° C) og lav spånvedhæftning med de materialer, der behandles, på grund af hvilket de ikke er tilbøjelige til at danne udvækster af det forarbejdede materiale på værktøjet under skæring, derfor anbefales de at blive brugt til efterbehandling og halvfinish. I henhold til deres tilsigtede anvendelse tilhører de gruppe P i henhold til ISO -klassificeringen .

Egenskaber for hårde legeringer

Hårdmetalskær med 86–92 HRA har høj slidstyrke og rød hårdhed (800–1000 °C), hvilket tillader bearbejdning ved skærehastigheder op til 800 (2000 for ikke-jernholdige legeringer og metaller) m/min.

Sintret hårdmetal

Carbidlegeringer fremstilles ved sintring af en blanding af carbid- og koboltpulver . Pulvere præfabrikeres ved kemisk reduktion (1-10 mikron), blandes i det passende forhold og presses under et tryk på 200-300 kgf / cm², og derefter sintres i forme svarende til dimensionerne af de færdige plader, ved en temperatur på 1400 -1500 ° C, i en beskyttende atmosfære. Sintrede hårde legeringer udsættes ikke for varmebehandling , da de har grundlæggende egenskaber umiddelbart efter fremstilling.

Kompositmaterialer bestående af en metallignende forbindelse cementeret af et metal eller en legering . Deres basis er oftest wolfram- eller titancarbider, komplekse wolfram- og titaniumcarbider (ofte også tantal ), titaniumcarbonitrid, sjældnere andre carbider , borider og lignende. Som en matrix til at holde korn af fast materiale i produktet anvendes den såkaldte "binding" - metal eller legering. Normalt bruges kobolt som et "bindemiddel", da kobolt er et neutralt grundstof med hensyn til kulstof, det danner ikke carbider og ødelægger ikke carbiderne af andre grundstoffer, sjældnere nikkel , dets legering med molybdæn (nikkel-molybdænbinding ).

Fremstilling af hårde legeringer ved let pulvermetallurgi
  1. Fremstilling af pulvere af carbider og kobolt ved reduktionsmetoden fra oxider.
  2. Slibning af pulvere af karbider og kobolt (udføres på kuglemøller inden for 2-3 dage) til 1-2 mikron.
  3. Screening og efterslibning om nødvendigt.
  4. Fremstilling af blandingen (pulvere blandes i mængder svarende til den kemiske sammensætning af legeringen, der fremstilles).
  5. Koldpresning (et organisk bindemiddel tilsættes blandingen for at bevare formen, såsom PVA , paraffiner eller glycerin [1] ).
  6. Sintring under belastning (varmpresning) ved 1400°C (ved 800–850°C brænder det organiske bindemiddel fuldstændigt ud). Ved 1400 °C smelter kobolt og befugter karbidpulverne; ved efterfølgende afkøling krystalliserer kobolten og forbinder karbidpartiklerne.
Nomenklatur for sintrede hårde legeringer

Hårde legeringer kan betinget opdeles i tre hovedgrupper:

  • wolframholdige hårde legeringer
  • titanium-wolfram-holdige hårde legeringer
  • titanotantal wolfram hårde legeringer

Hver af de ovennævnte grupper af hårde legeringer er igen opdelt i kvaliteter, der adskiller sig fra hinanden i kemisk sammensætning, fysiske, mekaniske og operationelle egenskaber.

Nogle kvaliteter af legeringen, der har samme kemiske sammensætning, adskiller sig i kornstørrelsen af ​​karbidkomponenterne, hvilket bestemmer forskellen i deres fysiske, mekaniske og operationelle egenskaber og dermed anvendelsesområderne.

Egenskaberne for kvaliteter af hårde legeringer er beregnet på en sådan måde, at det fremstillede sortiment kan imødekomme behovene for moderne produktion maksimalt. Når man vælger en legeringskvalitet, skal man tage hensyn til: legeringens omfang, arten af ​​kravene til nøjagtigheden af ​​bearbejdede overflader, udstyrets tilstand og dets kinematiske og dynamiske data.

Betegnelser for legeringskvaliteter er bygget efter følgende princip:

  • 1. gruppe - legeringer indeholdende wolframcarbid og kobolt. De er betegnet med bogstaverne VK, hvorefter procentdelen af ​​kobolt i legeringen er angivet med tal. Denne gruppe omfatter følgende mærker: VKZ, VKZM, VK6, VK6M, VK6OM, VK6KS, VK6V, VK8, VK8VK, VK8V, VK10KS, VK15, VK20, VK20KS, VK10KHOM, VK4V.
  • Gruppe 2 - titanium-wolfram-legeringer indeholdende titaniumcarbid, wolframcarbid og kobolt. Det er angivet med bogstaverne TK, mens tallet efter bogstaverne T angiver procentdelen af ​​titaniumcarbider, og efter bogstavet K - indholdet af kobolt. Denne gruppe omfatter følgende mærker: T5K10, T14K8, T15K6, TZ0K4.
  • Gruppe 3 - titanotantal-wolframlegeringer, som indeholder titanium, tantal og wolframcarbid, samt kobolt og er betegnet med bogstaverne TTK, mens tallet efter TT er procentdelen af ​​titanium og tantalcarbider, og efter bogstavet K - den indhold af kobolt. Denne gruppe omfatter følgende mærker: TT7K12, TT20K9.
  • 4. gruppe - legeringer med slidbestandige belægninger. De har bogstavbetegnelsen VP. Denne gruppe omfatter følgende kvaliteter: VP3115 (VK6 base), VP3325 (VK8 base), VP1255 (TT7K12 base).

Hårde legeringer brugt til metalskæring: VK6, VKZM, VK6M, VK60M, VK8, VK10KHOM, TZOK4, T15K6, T14K8, T5K10, TT7K12, TT20K9.

Hårde legeringer brugt til spånfri bearbejdning af metaller og træ, sliddele til maskiner, instrumenter og enheder: VKZ, VKZM, VK6, VK6M, VK8, VK15, VK20, VK10KS. VK20KS.

Hårde legeringer, der bruges til at udstyre mineværktøjer: VK6V, VK4V, VK8VK, VK8, VK10KS, VK8V, VK11VK, VK15.

I USSR og nu Rusland bruges følgende sintrede hårde legeringer til metalskæring [2] :

Russiske sintrede hårde legeringer:
Legeringskvalitet
_ 		TOILET% TiC % TaC % Co% Bøjningsstyrke ( σ ) ,
MPa 		Hårdhed ,
HRA 		Massefylde (ρ),
g/cm3 		Termisk ledningsevne (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 — — fire 1500 89,5 14.9-15.2 50,3 637,5
VK4-V 96 — — fire 1550 88 15.2 50,7 628
VK6 94 — — 6 1550 88,5 femten 62,8 633
VK6-M 94 — — 6 1450 90 15.1 67 632
VK6-OM 92 — 2 6 1300 90,5 femten 69 632
VK8 92 — — otte 1700 87,5 14.8 50,2 598
VK8-V 92 — — otte 1750 89 14.8 50,4 598,5
VK10 90 — — ti 1800 87 14.6 67 574
VK10-OM 90 — — ti 1500 88,5 14.6 70 574
VK15 85 — — femten 1900 86 14.1 74 559
VK20 80 — — tyve 2000 84,5 13.8 81 546
VK25 75 — — 25 2150 83 13.1 83 540
VK30 70 — — tredive 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 fjorten — otte 1300 89,5 11.6 16.7 520
T15K6 79 femten — 6 1200 90 11.5 12.6 522
T30K4 66 tredive — fire 1000 92 9.8 12.57 422
TT7K12 81 fire 3 12 1700 87 13.3
TT8K6 84 otte 2 6 1350 90,5 13.3
TT10K8-B 82 3 7 otte 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

Udenlandske producenter af hårde legeringer bruger som regel hver deres egne legeringer og betegnelser.

Udvikling

I øjeblikket[ hvornår? ] i den russiske hårdlegeringsindustri udføres der dybtgående forskning relateret til muligheden for at forbedre ydeevneegenskaberne for hårde legeringer og udvide omfanget. Først og fremmest vedrører disse undersøgelser den kemiske og granulometriske sammensætning af RTP-blandinger (ready-to-press). Et af de seneste succesfulde eksempler er legeringer fra TSN-gruppen (TU 1966-001-00196121-2006), udviklet specifikt til at arbejde med friktionsenheder i aggressive sure miljøer. Denne gruppe er en logisk fortsættelse i kæden af ​​VN nikkel-bundne legeringer udviklet af All-Russian Research Institute of Hard Alloys . Det blev eksperimentelt observeret, at med et fald i kornstørrelsen af ​​karbidfasen i en hård legering, øges hårdhed og styrke kvalitativt. Plasmareduktion og partikelstørrelseskontrolteknologier tillader i øjeblikket produktion af hårde legeringer med kornstørrelser (WC), der kan være mindre end 1 mikrometer. TSN-gruppelegeringer er meget udbredt i produktionen af ​​russisk-fremstillede kemiske og olie- og gaspumper.

Støbte hårde legeringer

Støbte hårde legeringer opnås ved smeltning og støbning .

Ansøgning

Hårde legeringer er i øjeblikket et almindeligt værktøjsmateriale, der er meget udbredt i værktøjsindustrien. Ildfaste karbider i legeringsstrukturen giver hårdmetalværktøjet høj hårdhed HRA 80–92 (HRC 73–76), varmebestandighed (800–1000 °C), så de kan bearbejdes ved hastigheder flere gange højere end skærehastigheder for højhastighedsstål . Men i modsætning til højhastighedsstål har hårde legeringer en reduceret bøjningsstyrke ( σ og = 1000-1500 MPa), lav slagstyrke . Hårde legeringer er ikke-teknologiske: På grund af deres høje hårdhed er det umuligt at lave et værktøj i ét stykke med kompleks form af dem, desuden er de dårligt slebet og kun behandlet med et diamantværktøj, så hårde legeringer bruges normalt i form af plader, der enten er mekanisk fastgjort på værktøjsholdere eller loddet til dem.

Hårde legeringer på grund af deres høje hårdhed anvendes i følgende områder:

  • Bearbejdning af strukturelle materialer: fræsere , fræsere , boremaskiner , brocher og andet værktøj.
  • Udstyr til måleværktøjet: udstyr med præcise overflader af mikrometermåleværktøjet og understøtninger af præcise skalaer.
  • Stempling: udstyring af den arbejdende del af kendetegnene.
  • Tegning : udstyr til den arbejdende del af tegningen .
  • Stempling : udstyr til stempler og matricer (stansning, ekstrudering osv.).
  • Rulning : hårdlegeringsruller (fremstillet i form af hårdlegeringsringe sat på en metalbund).
  • Mineudstyr: lodning af sintret og overfladebehandling af støbte hårde legeringer.
  • Fremstilling af slidbestandige lejer : kugler, ruller, løbebaner og stålbelægning.
  • Mineudstyr: udstyr til arbejdsflader.
  • Termisk sprøjtning af slidbestandige belægninger.

Se også

Noter

  1. ↑ 7. Støbning af emner af keramiske produkter (utilgængeligt link) . Hentet 2. juli 2018. Arkiveret fra originalen 23. juni 2018. 
  2. ↑ GOST 3882-74 Arkivkopi dateret 4. november 2011 på Wayback Machine  ( PDF , 1,98 MB)

Links

Litteratur

  • Byggematerialer. Ed. B. N. Arzamasova. Moskva, forlag "Engineering", 1990.
  • Teknologi af byggematerialer. Ed. A. M. Dalsky. Moskva, forlag "Engineering", 1985.
  • Stepanchuk A. N., Bilyk I. I., Boyko P. A.  Pulvermetallurgiteknologi. - K .: Vishcha skole, 1989. - 415 s.
  • Skorokhod VV  Pulvermaterialer baseret på ildfaste metaller og forbindelser. - K .: Tekhnika, 1982. - 167 s.