1. Металлокерамические твердые сплавы.Эти сплавы применяют в виде пластинок к режущему инструменту и инструменту для буров при бурении горных пород, а также в виде фильер для волочения. Некоторые мелкие режущие инструменты (сверла, развёртки, фрезы) изготовляют целиком из твердых сплавов.
Металлокерамические твердые сплавы очень тверды (82…92 HRA) и способны сохранять режущую способность до температур 1000… 1100°С.
Металлокерамические твердые сплавы представляют собой композиции, состоящие из особо твердых тугоплавких соединений в сочетании с вязким связующим металлом.
Наибольшее практическое применение для производства металлокерамических твердых сплавов имеют карбиды WС, ТiС и ТаС. Связующим металлом в спеченных твердых сплавах является кобальт, а иногда никель и железо.
В зависимости от состава карбидной фазы твердые сплавы разделяют на три основные группы: вольфрамовую (однокарбидные сплавы WС – Со (типа ВК)), титано-вольфрамовую (двухкарбидные сплавы WC – ТiС – Со (типа ТК)), титано-тантало-вольфрамовую (трехкарбидные сплавы WC – ТiС – ТаС – Со (типаТТК)).
2. Сплавы первой группы различаются по содержанию кобальта (2 ... 30%) и по зернистости карбидной фазы. С увеличением содержания кобальта растет вязкость сплава, но снижается твердость и износостойкость. Укрупнение зерен карбида вольфрама повышает вязкость сплава, но снижает твердость.
Однокарбидные сплавы применяют для изготовления режущих инструментов, предназначенных для обработки хрупких материалов: чугуна, цветных металлов и сплавов, неметаллических материалов (резины, фибры, пластмасс), а также нержавеющих и жаропрочных сталей, титана и его сплавов. Сплавы с низким содержанием кобальта ВК3, ВК3М, ВК4 применяют для чистовой и получистовой обработки, а сплавы ВК6, ВК6М, ВК8 – для черновой обработки. Вязкие сплавы с большим содержанием кобальта (более 20%) используют для оснащения штампового инструмента, работающего при значительных ударных нагрузках. Мелкозернистые твердые сплавы (ВКЗМ, ВК6М) применяют при обработке твердых чугунов по литейной корке. Сплав ВК15 применяют для режущих инструментов по дереву.
Для армирования горного инструмента используют сплавы марок ВК6, ВК6В, ВК4В, ВК8, ВК11В, ВК15.
Из сплавов марок ВК6, ВК8, ВК15 изготовляют также фильеры и матрицы для волочения и прессования (выдавливания); сплавы ВК6 и ВК8 используют и при изготовлении деталей измерительных инструментов, работающих на износ. Для изготовления штампов используют сплавы марок ВК15, ВК20, ВК10КС, ВК20К, ВК20КС.
Сплавы второй группы благодаря высокой твердости и износостойкости применяют преимущественно при высокоскоростной обработке сталей резанием. Свойства сплавов определяются содержанием карбида титана и кобальта. С увеличением содержания ТiС повышается износостойкость сплава и уменьшается его прочность, а увеличение содержания кобальта повышает вязкость и снижает твердость.
Наивысшей для двухкарбидных сплавов износостойкостью и допустимой скоростью резания при чистовой обработке обладает сплав Т30К4. Сплавы Т15К6, Т5К10 предназначены для получистовой и черновой обработки углеродистых и легированных сталей (поковок, штамповок, отливок). Сплав Т5К12В применяют для тяжелой черновой обработки поковок, штамповок и отливок, а также для строгания углеродистых и легированных сталей.
Сплавы третьей группы применяют для черновой и чистовой обработки труднообрабатываемых материалов, в том числе жаропрочных сплавов и сталей. Добавка карбида тантала или ниобия оказывает положительное влияние на прочность и режущие свойства сплавов. К этой группе относятся следующие марки: ТТ7К12, ТТ7К15, ТТ8К6, ТТ20К9 и др.
Примеры расшифровки марок металлокерамических твердых сплавов:
ВК6 – содержит 6 % кобальта, остальное карбид вольфрама (94 %).
Т15К6 - содержит 6 % кобальта, 15 % карбида титана, остальное карбид вольфрама (79 %).
ТТ7К12 – содержит 12 % кобальта, 7 % карбида титана и карбида тантала, остальное карбид вольфрама (81 %).
Буква М обозначает мелкозернистую структуру и поэтому более высокую износоустойчивость в сравнении с теми же марками нормальной зернистости; буквы В или КС в конце маркировки определяют более высокие эксплуатационную прочность и сопротивление ударам и выкрашиванию за счет крупнозернистой структуры; буква О указывает на содержание 2 % карбида тантала, что несколько увеличивает твердость и износостойкость сплава.
3. Для изготовления металлокерамических твердых сплавов порошкообразные составляющие тщательно перемешивают и смесь прессуют под давлением от 100 до 420 МПа. Полученные прессовки спекают в электропечах при температуре 1500 °С в атмосфере водорода или в вакууме. При спекании связующий металл (кобальт) расплавляется и, обволакивая зерна карбидов, связывает их.
Твердые сплавы чаще изготовляют в виде стандартных пластин различной формы для оснащения ими резцов, фрез, сверл и других режущих инструментов. Пластины в режущем инструменте крепят либо медным припоем, либо механическим способом.