Заняття №4. Тема: Тверді сплави. Сплави кольорових металів.

Тема: Тверді сплави. Сплави кольорових металів.

Мета:Ознайомитися з твердими сплавами та сплавам кольорових металів.

Пояснити:різницю між видами твердих сплавів.

Тип заняття:лекція.

Література:Нікіфоров В.М. «Технология металлов и конструкционные материалы.» Л., Машинобудування, 1987р. Глава 8 §30.

Кнорозов Б.У., Усова Л.Ф. «Технология металлов и материаловедение» М., Металлургия, 1987. 800с. Глава 11.

План лекції

1. Загальні відомості про метало та мінералокерамічні тверді сплави.

2. Основні види твердих сплавів.

3. Сплави кольорових металів.

1. Твердими сплавами називають зносостійкі і досить тверді металічні матеріал, які містять в структурі велику кількість карбідів вольфраму, тітіну, танталу, хрому, заліза. Цим карбідам властива висока твердість в рівноважному стані. Самі по собі карбіди не можуть утворювати міцних компактних виробів через їх крихкість, тому що для їх зв’язку використовують кобальт, нікель, залізо.

2. Розрізняють тверді сплави литі та порошкоподібні, а також металокерамічні.

Литі і порошкоподібні тверді сплави наплавляють для забезпечення довговічності деталей, які працюють в умовах підвищеного зносу ( твердість наплавленого шару досягає HRС 62), агресивних середовищ, високих температур і тисків.

Стелліти – литі тверді сплави на основі кобальту, які містять карбіди хрому і вольфраму. Їх використовують, як ущільнюючі деталі арматури, яка працює при тискові до 30МПа і температурах до 650⁰С. Стелліти постачають у вигляді литих прутків і наплавляють на стальні заготовки арматури киснево-ацителеновим полум’ям або аргонно-дуговим методом.

Сормайти дешевше стеллітів, в них кобальт замінений залізом, а вольфрам хромом (25-35% Сr). Його виготовляють у вигляді порошку або прутків. Прутковий сормайт застосовують для наплавлення пуансонів, матриць, валків і рольгангів прокатних станків. Порошкоподібний – для наплавлення на деталі, якщо допускається пористість поверхневого шару, а механічний обробіток наплавлених поверхнею не потрібний.

Крім сормайту застосовують велику кількість різних марок наплавочних сплавів, наприклад наплавлення порошковим дротом (проволкою) (ПП) марки ПП-20Х9Г9Т забезпечує високу стійкість проти кавітації (руйнування верхнього шару) поверхневого шару деталей проти корозії, а також здатність само зміцнюватися під дією ударів.

Металокерамічні тверді сплави застосовують у вигляді пластинок до ріжучого інструменту і інструменту для бурів, для армування штампів, а також у вигляді фільєр для волочіння. Деякі дрібні ріжучі інструменти (сверла, розвертки, фрези) виготовляють цілими із твердих сплавів.

Металокерамічні тверді сплави досить тверді (HRА 82-92) і здатні зберігати твердість до температури 1000-1100⁰С.

Основною складовою таких сплавів є карбіди вольфраму, тітану, танталу. В якості зв’язуючого матеріалу застосовують кобальт.

Випускаються металокерамічні сплави трьох груп:

1) вольфрамова – марки ВК3, ВК3М, ВК4, ВК4В, ВК6, ВК6М, ВК60М, ВК6В,……

2) тітано-вольфрамова – марки Т30К4, Т15К6, Т14К8, Т5К12.

3) тітано-тантало-вольфрамова – марки Т30К4, Т15К6, Т14К8, ………………………

Основними перевагами металокераміки є можливість отримання досить щільних або навпаки пористих виробів із тугоплавких металів і сплаві (вольфрама, тантала, твердих сплавів), із металів, які не змішуються в розплавленому виді (залізо-свинець, вольфрам-мідь), із металів і неметалів (мідь-графіт).

При виготовленні металокерамічних виробів використовують найтонші порошки різних речовин, в тому числі мінералів. Які представляють собою головним чином оксиди, карбіди, нітриди. В якості в’язучої речовини для отримання виробів служать тонко подрібнені скловидні склади, які по об’єму не перевищують 1% загального об’єму.

Алмаз має твердість значно більшу ніж твердий сплав, а зносостійкість в десятки разів більшу. Але алмаз крихкий, тому кристали алмаза використовують для тонкого так званого алмазного точіння деталей із кольорових металів і неметалічних матеріалів. Теплостійкість алмаза невелика, до 600⁰С. для виготовлення різців використовують алмази масою вище 0,3карата (1карат=0,2г)

Ельбор (кубічний нітрид бору) по твердості близький до алмазу, а теплостійкість його перевищує 1200⁰С, він хімічно інертний до вуглецю. Поєднання таких унікальних властивостей дозволяє застосовувати його при чистовому і тонкому точінні загартованих сталей, чавунів і інших матеріалів, що важко обробляються.

Порошки алмаза і ельбору застосовують для виготовлення шліфувальних кругів, брусків, а також у вільному вигляді для притирки і полірування.

3. В промисловості використовують сплави міді з цинком, оловом, алюмінієм, берилієм, кремнієм, марганцем, нікелем, свинцем. Легування міді забезпечує підвищення її механічних, технологічних, антифрикційних властивостей.

Сплави міді з цинком називають латунями, всі інші мідні сплави – бронзами.

Латуні. В порівнянні з чистою міддю латуні міцніші і твердіші. Крім того вони рідкотекучі і стійкі до корозії. Крім простої існують спеціальні латуні з добавками заліза, марганцю, нікелю, олова, кремнію і ін. вміст легуючих компонентів в спеціальних латунях не перевищує 7-9%. Марка латуні позначається буквою Л і цифрою, яка вказує вміст міді в сплаві. Марка Л90 позначає латунь, яка містить біля 90% міді. Легуючі компоненти (крім свинцю) збільшують міцність латуні, але зменшують її пластичність. Свинець покращує антифрикційні властивості і обробку різанням латуні. Латуні, як і всі сплави кольорових металів прийнято розділяти на литтєві (для фасонного лиття) і ті що деформуються, тобто ті що обробляються під тиском (прокаткою, пресуванням, волочінням).

Бронзи. Важливими бронзами є олов’яні, алюмінієві, кремнисті, нікелеві.

Олов’яні бронзи подібно латуні по структурі бувають однофазними (при дуже повільному охолодженні можна отримати однофазну структуру в бронзах. Які містять до 14% Sn). В промисловості застосовують бронзи з вмістом олова 12%. Олов’яні бронзи володіють високою корозійною стійкістю, рідкотекучістю і підвищеними антифрикційними властивостями. З них виготовляють відливки. Олов’яні бронзи маркують буквами БрО і цифрою, яка показує вміст олова; послідуючі букви і цифри показують наявність і кількість в бронзі додаткових елементів.

В алюмінієвій бронзі міститься до 11% Al. По структурі ця бронза в основному (до 9,7% Аl) однофазна і представляє собою твердий розчин алюмінію і міді. По механічним властивостям вона краще олов’яної – пластичніша, стійка до корозії і зносу.

Кремниста бронза містить 2-3% Si; відноситься до однорідних сплавів – твердим розчинам. Ця бронза міцна, гарна для лиття і може замінювати олов’яну бронзу.

Контрольні запитання:

1. Що називається твердим сплавом?

2. Назвіть та охарактеризуйте види твердих сплавів.

3. Що являють собою сплави кольорових металів?