Сплав Т15К6 — характеристики и применение

Сфера применения сплава

Т15К6 нашел свое применение при выполнении токарных работ чернового и чистового характера. Из него производят в том числе и резьбонарезной инструмент, который применяют для нарезания внешних и внутренних резьб.
Резцы из этого материала допустимо использовать для выполнения чистового фрезерования сплошных плоскостей. Зенкования, развёртывания и многих других видов обработки.

Такой материал пригоден для обработки деталей из углеродистых и легированных сталей. Для повышения эффективности обработки стали технолог должен подбирать такие режимы резания, при которых пластина не будет перегреваться.

Аналоги

Конечно же, выплавка стали и ее последующая обработка – явление, можно сказать, распространенное, а значит, и средства для той самой обработки должны быть распространены повсеместно и в больших количествах. И неудивительно, что среди такого множества имеется несколько сплавов, напоминающих наш Т15К6. Расшифровка аббревиатур будет, скорее всего, отличаться, так как система обозначения у каждой страны может разниться, но в целом состав сплавов близок или идентичен российскому аналогу.

Итак, список выглядит примерно так:

• Швеция – МС111;
• Польша – S10 и S10S;
• Германия – HS123, HT01 и HT02;
• Чехия – S1, T2.

Зная эти наименования, вы без труда сможете найти резец из необходимого вам сплава.

Источник

Откуда берется разница и чем она обуславливается

Сталь м390: состав, расшифровка и применение
Табличные характеристики сплава ВК8 достигаются на производстве чаще всего методами порошковой металлургии. Отдельные элементы будущего оборудования прессуются в формы и спекаются при температурах плавления кобальта. Как результат получают довольно надежные пластины для резцов, сверла.

Расшифровка сплава ВК8 проста: содержание карбида вольфрама 92, кобальта 8% и всегда сохраняется таковым для конкретной маркировки. Иногда этот состав ошибочно относят к Победиту (90/10), но отличие в 2% принципиально для вольфрамовых соединений.

Более того металлургами было замечено, что твердость сплава ВК8, вышедшего с конвейера по таблице Роквелла колеблется от 91% иногда до 86% (при абсолютно идентичных пропорциях вольфрама и кобальта). Казалось бы, всего 5%, но они сильно влияли на предел прочности при изгибе, МПа. В первом случае он чуть ли не вдвое (2800) превышал значения ГОСТ 3882 (1670).

Склад с резцами и пластинами ВК8

Дополнительные исследования показали, что отличия распространяются на плотность материалов 14,8 и 14,6 г/см3, ударную прочность, 35-30 кДж/м², а также оценочную характеристику, связанную с антикоррозийными свойствами металла, находящегося в морской воде.

Проведя ряд проверок и экспериментальных выпусков материалов, металлурги пришли к выводу, что влияние на получение сплава ВК8, состав которого остается неизменным влияют такие факторы:

состояние используемых порошков (размер зерна, влажность);

условия соединения (смешения) карбида вольфрама и кобальта;

устанавливаемые температура, давление (с точностью до единиц измерения).

Учитывая имеющуюся разницу, пункты приема лома часто указывают характеристика материала, который они покупают. Кроме радиологической чистоты, он должен отвечать требованиям конкретных технологических условий, которые также имеют свои стандарты, скупщик о них заранее сообщает.

Интересный факт. Различные марки стали, сплавы имеют цветовую маркировку. ВК8 ГОСТ 3882 отмечается красным, а ее разновидности дополняются синей полосой.

Химический состав и способ получения

Константан сплав — свойства и применение

Согласно ГОСТ 3882-74 твердый сплав ВК8 представляет собой смесь зерен карбида вольфрама и кобальта, выступающего в качестве связующего звена. Кобальт (ГОСТ 123-2008) — металл, по виду схожий с железом, но обладает более темным оттенком. Основное назначение его в ВК8 — это придание тягучести и прочности сплаву. Карбид вольфрама (ГОСТ 28377-89)- соединение углерода с тугоплавким металлом вольфрамом . Твердость — свыше 80 единиц по Роквеллу.

ВК8 является продуктом порошковой металлургии, т. к. вышеперечисленные свойства составных элементов не позволяют проводить механическую обработку ковкой. Получение мелкой фракции карбида и кобальта осуществляется способом восстановления из оксидов и включает следующие операции:

• Дробление шихты структурных составляющих.
• Просеивание через сито с размером ячейки 1-2 мкм.
• Смешивание фракций в пропорции, согласно требуемому химическому составу твердого сплава ВК8.
• Предварительное придание формы прессованием с использованием органического клея.
• Обработка давлением свыше 30 МПа и температурой 1400 ºС.

Вследствие этих процессов расплавившийся кобальт смачивает, а при последующей кристаллизации скрепляет кристаллы карбида. Как результат, образуется прочное и износостойкое соединение.

Физические свойства

ВК8 в отличие от быстрорежущих сталей обладает большей твердостью, которая соответствует 87,5 единиц HRC. Как пример, сталь Р12 имеет всего 60-70 HRC.

Теплостойкость сплава, т. е. температура, при которой материал будет работать, не теряя жесткости, составляет 800-1000 ºС. Благодаря этому и высокому значению теплопроводности (50,2 ВТ/ м С) резец ВК8 может работать со скоростью резания до 200 м/мин, в зависимости от типа обрабатываемого материала. Тогда как в этих же условиях сталь Р12 позволяет достичь значения только в 50 м/мин.

Предел прочности 1660 Н/мм2, плотность 14,5 г/см3, ударная вязкость 35 кДж/м2 — данные механические свойства дают возможность использовать сплав в условиях динамических и вибрационных нагрузок.

Физические свойства определяются не только его химическим составом, но и размером зерна карбида вольфрама. Чем больше зерно, тем выше показания прочности и ниже значение износостойкости. И наоборот, если сплав имеет мелкозернистую структуру.

Характеристики

Свойства зависят от нескольких факторов. Нет двух марок, которые полностью были бы идентичными.

Сперва посмотрим на то, какие именно характерные особенности выделяют по категориям.

Наименование и процентное содержание химических элементов

Здесь все просто. Сплав характеризуется по группам на 4 разных по качествам состава – это «ВК», то есть с карбидом вольфрама и кобальтом; титановольфрамовые; титанотанталовольфрамовые и с износостойкими покрытиями. Так уже по названию понятно, какое вещество имеет приоритетное количество. По этому определяются характеристики.

Физические и механические свойства

Пожалуй, наиболее важные. Более подробно мы их перечислим и разберем ниже, сейчас укажем, что все без исключения соединения изготавливаются по рецептуре, утвержденной ГОСТ. Отечественный стандарт соответствует международным, поэтому можно посчитать все технические качества каждой марки. После того как мы перечислим их усредненные значения, приведем краткую таблицу.

Особенности технологических процессов получения

В зависимости от того, порошковое прессование или литье было взято за основу, определяются характерные черты. Например, про спеченные каждый специалист знает, что важный показатель – это размер карбидных зерен. Чем он меньше, чем более монолитный будет результат. Также это влияет на то, какие методы металлообработки могут быть применимы, и где будет затем использоваться материал.

Физико-механические характеристики

Безусловно, сказать усредненные значения достаточно сложно, ведь слишком многое влияет на то, каков будет результат. Ниже мы приведем более точные табличные данные из официального документа, но для начала представим, какие вообще свойства оцениваются и почему.

Допустимая прочность

Это сопротивление металла любому механическому воздействию извне. То есть то, что на поверхности не остается никаких деформаций после столкновения с другими деталями. И это очень точно сказано про твердосплавные материалы.

Измерения проводятся при помощи изгиба. Изменяется оказываемое на заготовку давление от 1200 МПа для ВК2, до 2150 МПа для ВК25.

Твердость

Это отношение нагрузки к площади поверхности, которая деформируется под воздействием индентора – то есть конуса или шарика, который в качестве эксперимента вдавливается в образец. Измеряется в HRA и достигает до 91, что очень высокий показатель в сравнении со сталью.

Реализуемая теплопроводность

Это способность проводить и сохранять тепло от более нагретой части к холодной. Процесс происходит до тех пор, пока не установится энергетический баланс. Средний показатель – около 51 Вт/(м×С).

Плотность твердых сплавов

Этот показатель значит то, насколько большая масса на единицу объема. Если сказать более простым языком, то это то, как сильно частички вещества прижаты друг к другу. А так как металлы в принципе очень тяжеловесные и фактически не содержат пустот, то и плотность их очень высокая. Характеристика колеблется в интервале 14,9 – 15,2 г/см3.

Жаропрочность

Любой материал разрушается под воздействием значительных температур, но граница, которую выдерживают составы, у всех разная.

В указанном случае образец может выдерживать до 1200 градусов.

Коррозийная стойкость

Устойчивость к ржавлению в основном обеспечивается легирующими добавками. В некоторых марках добавлен хром, как и в нержавейке, что увеличивает показатель.

Теперь приведем обобщающую таблицу, отметим, что данные взяты из документа ГОСТ.

Расшифровка и состав т5к10

Сплав марки т5к10 относится к группе вольфрамо титановых сплавов. Главным его особенностью является высокое сопротивление абразивному износу. В частности, скользящей стружке заготовки. Помимо этого т5к10 обладает повышенной температурой схватывания поверхности со сталью, что способствует увеличению скорости резания, жесткости и стойкости инструмента.

Cплав является полностью продуктом порошковой металлургии. Компоненты сплава предварительно измельчаются и помещаются в определенном соотношении в специальную форму. Далее под воздействием температур свыше 3000 ºC и давления около 300 МПа происходит спекание химических элементов, собственно, образуя, сплав т5к10.

Т5к10 – твердый сплав с повышенной стойкостью к окислению. Его удельный вес составляет 13100 кг\м3. Не отличается высокими значениями, как тепло — так и электропроводности. Не выделяется также своими упругими характеристиками. Предельная пластическая деформация – 0,4%.

Сплав крайне устойчив к воздействию механических нагрузок. Временное сопротивление на изгиб равно 1450 МПа. Для сравнения аналогичный параметр стали обычного качества Ст.3 составляет всего лишь 38 МПа. Высокая твердость, порядка 88 единиц по шкале Роквелла, делает т5к10 невосприимчивым к поверхностному выкрашиванию.

Все вышеперечисленные особенности сплава стали такими благодаря наличию определенных химических элементов в его составе. Расшифровать т5к10 можно следующим образом:

• Т5 – указывает на содержание карбидов титана 5%. Их основное назначение – увеличение прочности и сопротивления воздействию ударных нагрузок. Помимо этого титан уменьшает влияние атмосферных газов на свойства сплава, в частности кислорода и водорода.
• К10 – показывает наличие 10% кобальта. С увеличением его содержания прочностные характеристики возрастают, но при этом уменьшается стойкость резца к износу.
• Остальная часть — около 75% от состава — приходится на карбид вольфрама. Именно этот компонент определяет свойства т5к10. Карбиды отвечают за твердость, а вольфрам за тугоплавкость и жаропрочность.
• Вредные примеси попадают в сплав ввиду несовершенства технологии выплавки и чистоты исходных металлов. Также при спекании велика вероятность попадания в состав таких газов как кислород, азот и водород.

Свойства

Основные свойства твёрдых сплавов: твердость; жаростойкость; прочность; износостойкость;

Однако, стоит понимать, что данные характеристики зависят от соотношения элементов, из которых изготовлен сплав. Так, например, материалы, в названии которых используется сочетание букв «BK» напрямую зависимы от размера от карбида вольфрама. При уменьшении зерна карбида, сплав становится более твёрдым. При этом, велика вероятность уменьшения его прочности. При увеличении зерна происходит обратный процесс – прочность увеличивается, но сплав получается менее твёрдый. Поэтому при закупке данного материала важно понимать значение маркировок, так они напрямую говорят о его свойствах.

Титаносодержащие сплавы более твердые и жаростойкие. Температура их плавления выходит за пределы 1200°C. Кроме того, они меньше подвержены окислению. Из недостатков можно отметить худшую теплопроводность, по сравнению с материалами группы «BK», а также слабую прочность при изгибаниях.Однако эта проблема решается добавлением в состав карбида тантала – сплавы, маркированные как «TTK» гораздо более прочны при работе.

Активному использованию в различных производствах способствует также и тот факт, что твердые металлы, как ни странно, весьма пластичны. Поэтому работать с ними можно как при высоких, так и при низких температурах. Однако, резать, гнуть и проводить прочую механическую работу следует с большой осторожностью в связи с большой ломкостью и слабой прочностью при изгибах. При обработке материала необходимо знать его плотность, так как от этого зависит его прочность. Так, например плотность вольфрамовых сплавов варьируется от 14 до 15 г/см³; титаносодержащих – от 9 до 13,5 г/см³; материала с примесью тантала – от 12 до 13,6г/см³.

Особенности производства

Изготовление твёрдых сплавов по технологии порошковой металлургии выполняют в следующей последовательности:

1. Для получения карбидов и чистого кобальта используют технологии их восстановления из оксидов;
2. Для производства размер частиц не должен превышить 1 — 2 мкм. И можно получить только на шаровых мельницах с последующим просеиванием.
3. Перемешивание компонентов в пропорциях которые соответствуют химическому составу сплава.
4. Холодное прессование, для этого в полученную смесь вносят клей, который обеспечивает формование будущего изделия и сохранность её до окончательной формы.
5. Предпоследняя операция — это спекание. Этот процесс происходит при температуре 1400 ºC. Во время нагрева, по достижении температуры 800 — 850 ºC клей выгорает. При максимальной температуре кобальт переходит в жидкое состояние и смачивает частицы порошков карбидов. По мере остывания, кобальт начинает кристаллизоваться и происходит соединение частиц.
6. Последняя операция — это механическая обработка заготовок. Для этого применяют инструмент с алмазным напылением. Другой попросту для этой операции не подойдет.

Для улучшения режущих свойств изделия на них могут наносить специальные покрытия, например, нитрид титана.

Ошибочные представления о товаре и цена на него

Наиболее известная марка, представляющая ВК лом – Победит, его состав 90/10. Именно такое процентное соотношение химических элементов дает столь громкое название. Однако люди иногда для простоты объяснения говорят так о других сплавах вольфрама и кобальта. Поэтому стоимость идентичного лома сильно отличается.

Сверло с победитовым наконечником

Часто цена всего товара определяется по запросу, после несложных диагностических работ с помощью анализатора металлов. Если покупатель выставляет денежный эквивалент за кг ТС, то к нему всегда идут сопровождающие пометки, что именно принимается: какие-то конкретные детали, пластины, их заготовки, иногда даже с указанием перечня производителей приобретаемых изделий, вес желаемой партии (например, в тоннах).

Классификация

Многообразие подобных материалов требует четкого разделения по характерным особенностям. Классификация твердых сплавов производится по таким признакам:

• составу химических элементов (наименованию, процентному содержанию);
• по технологии производства;
• области применения.

По присутствующим химическим элементам их делят на следующие категории:

• вольфрамокобальтовые (маркировка ВК);
• титановольфрамокобальтовые (ТК);
• титанотанталовольфрамокобальтовые (ТТК).

По применяемым технологиям получения разделяют на: спекаемые, литые, порошкообразные. Спекаемые, состоят из карбидов. Делятся на три группы:

• однокарбидные (карбид вольфрама);
• двухкарбидные (включающие карбиды двух металлов: титана и вольфрама);
• трехкарбидные (сваренные из трех элементов).

По процентному содержанию каждого элемента их делят на следующие группы.

К первой относятся материалы, состоящие из карбида вольфрама и кобальт. Они имеют обозначения ВК. К этой многочисленной группе относятся сплав: ВК4, ВК3М, ВК6М. очень популярным является твердый сплав ВК8 и ВК3. Расшифровывается ВК3 так же, как и все вольфрамовые сплавы.

Вторая объединяет титановольфрамовые сплавы. Имеет аббревиатуру ТК. К ней относятся: Т5К10, Т14К8.

Третья включает все титанотанталовольфрамовые сплавы. Обозначают ТТК. Например, ТТ7К12 и другие.

Четвертая, объединяет материалы, у которых имеется износостойкое покрытие. Они обозначаются аббревиатурой ВП. В нее входят: ВП3115, ВП3325. В основу каждого из них заложена основа известного сплава. Например, у ВПЗ115 основа – ВК6.

Вольфрамосодержащие твердые сплавы

Их маркируют следующим образом — ВК6, ВКЗМ, ВК6М, ВК8. Основной областью применения является изготовление режущего инструмента. Сплав ВК8 применяется для изготовления резцов.

Комплект наконечников ВК6

Он позволяет обрабатывать чугун. Используют для производства инструмента, способного осуществлять так называемую безстружковую обработку материалов.

Титановольфрамосодержащие твердые сплавы

Из марок Т5К10, Т14К8, Т15К6 изготавливают инструмент для высокоскоростной обработки различных видов стали. С их помощью обрабатывают металлы, различные соединения с повышенными показателями твердости и теплостойкости.

Марки твердых сплавов: классификация материалов

Твердые сплавы классифицируют по двум основным критериям.

Способ получения

По способу получения твердые сплавы делят на два вида.

1. Литые. Их изготавливают по технологии литья. К сплавам этой группы относятся стеллиты, сормайты, а также твердые сплавы с большим содержанием никеля. Обычно при производстве применяют прессование и термическую постобработку (закалка, старение, отжиг и пр.). В результате получаются высококачественные материалы. Литые твердые сплавы предназначены для наплавки на инструменты для металлообработки.
2. Спеченные. Такие твердые сплавы еще называют металлокерамическими из-за того, что технологии изготовления очень похожи. Материалы производят по технологии порошковой металлургии. Ее дополняют лазерная/ультразвуковая обработка или травление в кислотах. На выходе материалы получаются максимально качественными.

Спеченные твердые сплавы закрепляют на инструментах механическим методом или по технологии пайки.

Номенклатура

Материал является продуктом порошковой металлургии, что обусловлено специфическим способом получения. Заготовки представляют собой преимущественно листы и пластины напайного или многогранного типа. В первом случае максимальное распространение обеспечивается при изготовлении стандартных резцов, во втором – резцов для станков ЧПУ. Первый вид инструмента подвергается ручной заточке, а второй – автоматизированной, с использованием специального оборудования.