Kemény ötvözetek

Az oldal jelenlegi verzióját még nem ellenőrizték tapasztalt közreműködők, és jelentősen eltérhet a 2021. december 22-én felülvizsgált verziótól ; az ellenőrzések 2 szerkesztést igényelnek .

A keményötvözetek  kemény és kopásálló cermet- és fémanyagok, amelyek 900–1150 °C-on képesek megőrizni ezeket a tulajdonságokat. Főleg kemény és tűzálló, volfrám- , titán- , tantál- , króm - karbid -alapú anyagokból készülnek, amelyek kobalt- vagy nikkel-fémkötéssel vannak kötve, eltérő kobalt- vagy nikkeltartalommal .

Keményötvözetek típusai

Vannak szinterezett és öntött keményötvözetek. A szinterezett keményötvözetek fő jellemzője, hogy a belőlük porkohászati ​​módszerekkel készülnek a termékek, és csak őrölhetőek vagy a fizikai-kémiai feldolgozási módszerek (lézer, ultrahang, savas maratás stb.) is jól feldolgozhatók elektroeróziós módszerrel, Az öntött keményötvözetek a felszerelt szerszámon való felületkezelésre szolgálnak, és nemcsak mechanikai, hanem gyakran hőkezelésen is átesnek ( edzés , izzítás , öregedés stb.). A porított keményötvözetből készült elemeket keményforrasztással vagy mechanikus rögzítéssel rögzítik a felszerelt szerszámra.

A keményötvözeteket a bennük lévő karbidok fémei különböztetik meg: wolfram - VK2, VK3, VK3M, VK4V, VK6M, VK6, VK6V, VK8, VK8V, VK10, VK15, VK20, VK25; titán-volfrám - T30K4, T15K6, T14K8, T5K10, T5K12V; titán-tantál-volfrám - TT7K12, TT10K8B. Volfrámmentes: TNM20, TNM25, TNM30.

Kémiai összetételük szerint a kemény ötvözetek osztályozhatók:

A karbidötvözetek rendeltetésük szerint (ISO osztályozás) a következőkre oszthatók:

A volfrám viszonylag magas ára miatt a nem volfrám keményötvözetek egy csoportját, az úgynevezett cermeteket fejlesztették ki. Ezek az ötvözetek nikkel-molibdén bázissal megkötött titán-karbidokat (TiC), titán-karbonitrideket (TiCN) tartalmaznak. Előállításuk technológiája hasonló a volfrámtartalmú keményötvözetekhez.

A kemény volfrámötvözetekhez képest ezeknek az ötvözeteknek kisebb a hajlítószilárdsága, ütőszilárdsága, érzékenyek a hőmérséklet-változásokra az alacsony hővezetőképesség miatt , de előnyük a megnövekedett hőállóság (1000 °C) és alacsony forgácstapadás a feldolgozott anyagokkal, amelyek miatt nem hajlamosak a megmunkált anyag kinövéseinek kialakulására a szerszámon a forgácsolás során, ezért utómunkára és félsimításra ajánlott használni. Felhasználásuk szerint az ISO besorolás szerint a P csoportba tartoznak .

Keményötvözetek tulajdonságai

A 86–92 HRA -val rendelkező keményfém lapkák nagy kopásállósággal és vörös keménységgel (800–1000 °C) rendelkeznek, ami 800 (2000 színesfém ötvözetek és fémek) m/perc forgácsolási sebességig teszi lehetővé a megmunkálást .

Szinterkarbid

A karbidötvözetek keményfém és kobaltpor keverékének szinterezésével készülnek . A porokat kémiai redukcióval (1-10 mikron) előre gyártják, megfelelő arányban összekeverik és 200-300 kgf/cm² nyomáson préselik, majd a kész lemezek méretének megfelelő formákban szinterelik, 1400 °C hőmérsékleten. -1500 °C, védő atmoszférában. A szinterezett keményötvözeteket nem vetik alá hőkezelésnek , mivel közvetlenül a gyártás után alapvető tulajdonságokkal rendelkeznek.

Fémhez vagy ötvözettel cementált fémszerű keverékből álló kompozit anyagok . Alapjuk leggyakrabban volfrám- vagy titán-karbid, összetett volfrám és titán-karbid (gyakran tantál is ), titán-karbonitrid, ritkábban egyéb karbidok , boridok és hasonlók. Mátrixként a szilárd anyag szemcséinek termékben tartásához úgynevezett "kötést" használnak - fémet vagy ötvözetet. Általában a kobaltot „kötőanyagként” használják, mivel a kobalt a szén szempontjából semleges elem, nem képez karbidokat, és nem roncsolja más elemek karbidjait, ritkábban a nikkelt , annak molibdén ötvözetét (nikkel-molibdén kötés). ).

Keményötvözetek előállítása könnyű porkohászattal
  1. Karbid- és kobaltporok előállítása redukciós módszerrel oxidokból.
  2. Karbid- és kobaltporok őrlése (golyósmalomban 2-3 napon belül) 1-2 mikronra.
  3. Szükség esetén szűrés és újraköszörülés.
  4. A keverék elkészítése (a porokat az előállított ötvözet kémiai összetételének megfelelő mennyiségben keverjük össze).
  5. Hideg sajtolás (a keverékhez szerves kötőanyagot adnak az alak megtartása érdekében, például PVA -t , paraffinokat vagy glicerint [1] ).
  6. Szinterezés terhelés alatt (meleg préselés) 1400°C -on ( 800-850°C -on a szerves kötőanyag teljesen kiég). 1400 °C - on a kobalt megolvasztja és megnedvesíti a karbidport, majd lehűléskor a kobalt kikristályosodik, összekapcsolva a karbidrészecskéket.
Szinterezett keményötvözetek nómenklatúrája

A kemény ötvözetek feltételesen három fő csoportra oszthatók:

  • volfrámtartalmú keményötvözetek
  • titán-volfrám tartalmú keményötvözetek
  • titanotantál volfrám kemény ötvözetek

A keményötvözetek fenti csoportjait felváltva osztályokra osztják, amelyek kémiai összetételükben, fizikai, mechanikai és működési tulajdonságaikban különböznek egymástól.

Az azonos kémiai összetételű ötvözet egyes fajtái a keményfém komponensek szemcseméretében különböznek egymástól, ami meghatározza azok fizikai, mechanikai és működési tulajdonságainak különbségét, és így az alkalmazási területeket is.

A keményötvözetek minőségi tulajdonságait úgy számítjuk ki, hogy a legyártott választék maximálisan megfeleljen a korszerű gyártás igényeinek. Az ötvözetminőség kiválasztásakor figyelembe kell venni: az ötvözet terjedelmét, a megmunkált felületek pontosságára vonatkozó követelmények jellegét, a berendezés állapotát, kinematikai és dinamikai adatait.

Az ötvözetek osztályainak megnevezése a következő elv szerint épül fel:

  • 1. csoport - volfrám-karbidot és kobaltot tartalmazó ötvözetek. Ezeket a VK betűk jelölik, majd az ötvözetben lévő kobalt százalékos arányát számok jelzik. Ebbe a csoportba a következő márkák tartoznak: VKZ, VKZM, VK6, VK6M, VK6OM, VK6KS, VK6V, VK8, VK8VK, VK8V, VK10KS, VK15, VK20, VK20KS, VK10KHOM, VK4V.
  • 2. csoport – titán-volfrámötvözetek, amelyek titán-karbidot, volfrám-karbidot és kobaltot tartalmaznak. Ezt a TK betűk jelölik, míg a T betűk utáni szám a titán-karbidok százalékos arányát, a K betű után pedig a kobalt tartalmát jelzi. Ebbe a csoportba a következő márkák tartoznak: T5K10, T14K8, T15K6, TZ0K4.
  • 3. csoport - titán-, tantál- és volfrám-karbidot, valamint kobaltot tartalmazó titanotántál-volfrámötvözetek, amelyeket TTK betűkkel jelölnek, míg a TT utáni szám a titán- és tantál-karbidok százalékos arányát jelenti, a K betű után pedig a kobalt tartalma. Ebbe a csoportba a következő márkák tartoznak: TT7K12, TT20K9.
  • 4. csoport - kopásálló bevonatú ötvözetek. VP betűjellel rendelkeznek. Ebbe a csoportba a következő minőségek tartoznak: VP3115 (VK6 alap), VP3325 (VK8 alap), VP1255 (TT7K12 alap).

Fémvágáshoz használt keményötvözetek: VK6, VKZM, VK6M, VK60M, VK8, VK10KHOM, TZOK4, T15K6, T14K8, T5K10, TT7K12, TT20K9.

Fémek és fa forgács nélküli megmunkálásához használt keményötvözetek, gépek, műszerek és eszközök kopóalkatrészei: VKZ, VKZM, VK6, VK6M, VK8, VK15, VK20, VK10KS. VK20KS.

A bányászati ​​szerszámok felszereléséhez használt keményötvözetek: VK6V, VK4V, VK8VK, VK8, VK10KS, VK8V, VK11VK, VK15.

A Szovjetunióban és jelenleg Oroszországban a következő szinterezett keményötvözeteket használják fémvágásra [2] :

Orosz szinterezett keményötvözetek:
Ötvözet
minőségű 		WC% TiC% TaC% Co% Hajlítószilárdság ( σ ) ,
MPa 		Keménység ,
HRA 		Sűrűség (ρ),
g/cm3 		Hővezetőképesség (λ),
W/(m °С) 		Young-modulus (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 — — négy 1500 89.5 14,9-15,2 50.3 637,5
VK4-V 96 — — négy 1550 88 15.2 50.7 628
VK6 94 — — 6 1550 88.5 tizenöt 62.8 633
VK6-M 94 — — 6 1450 90 15.1 67 632
VK6-OM 92 — 2 6 1300 90.5 tizenöt 69 632
VK8 92 — — nyolc 1700 87.5 14.8 50.2 598
VK8-V 92 — — nyolc 1750 89 14.8 50.4 598,5
VK10 90 — — tíz 1800 87 14.6 67 574
VK10-OM 90 — — tíz 1500 88.5 14.6 70 574
VK15 85 — — tizenöt 1900 86 14.1 74 559
VK20 80 — — húsz 2000 84.5 13.8 81 546
VK25 75 — — 25 2150 83 13.1 83 540
VK30 70 — — harminc 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 tizennégy — nyolc 1300 89.5 11.6 16.7 520
T15K6 79 tizenöt — 6 1200 90 11.5 12.6 522
T30K4 66 harminc — négy 1000 92 9.8 12.57 422
TT7K12 81 négy 3 12 1700 87 13.3
TT8K6 84 nyolc 2 6 1350 90.5 13.3
TT10K8-B 82 3 7 nyolc 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

A keményötvözetek külföldi gyártói rendszerint mindegyik saját ötvözetminőséget és jelölést használ.

Fejlesztések

Jelenleg[ mikor? ] az orosz keményötvözet-iparban mélyreható kutatások folynak a keményötvözetek teljesítménytulajdonságai javításának és a hatókör bővítésének lehetőségével kapcsolatban. Ezek a vizsgálatok mindenekelőtt az RTP (ready-to-press) keverékek kémiai és granulometriai összetételére vonatkoznak. A közelmúlt egyik sikeres példája a TSN csoport ötvözete (TU 1966-001-00196121-2006), amelyet kifejezetten agresszív savas környezetben működő súrlódó egységek számára fejlesztettek ki. Ez a csoport logikus folytatása a VN nikkelkötésű ötvözetek láncának, amelyet az All-Russian Research Institute of Hard Alloys fejlesztett ki . Kísérletileg megfigyelték, hogy a keményötvözetben a keményfém fázis szemcseméretének csökkenésével a keménység és a szilárdság minőségileg növekszik. A plazmacsökkentési és részecskeméret-szabályozási technológiák jelenleg lehetővé teszik olyan keményötvözetek előállítását, amelyek szemcsemérete (WC) 1 mikrométernél kisebb lehet. A TSN-csoport ötvözeteit széles körben használják az orosz gyártású vegyi és olaj- és gázszivattyú egységek gyártásában.

Öntött keményötvözetek

Az öntött keményötvözeteket olvasztással és öntéssel állítják elő .

Alkalmazás

A keményötvözetek jelenleg a szerszámiparban széles körben használt szerszámanyag. Az ötvözetszerkezetben található tűzálló karbidok nagy keménységet, HRA 80–92 (HRC 73–76) és hőállóságot (800–1000 °C) biztosítanak a keményfém szerszámnak, így a gyorsacélok forgácsolási sebességénél többszörösen megmunkálhatók. . A gyorsacélokkal ellentétben azonban a keményötvözetek hajlítószilárdsága csökkent ( σ és = 1000-1500 MPa), ütési szilárdsága alacsony . A keményötvözetek nem technológiaiak: nagy keménységük miatt nem lehet belőlük összetett formájú egyrészes idomszerszámot készíteni, ráadásul rosszul köszörültek és csak gyémántszerszámmal dolgozzák meg őket, ezért általában keményötvözeteket használnak. lemezek formájában, amelyeket vagy mechanikusan rögzítenek a szerszámtartókra, vagy forrasztanak hozzájuk.

A kemény ötvözeteket nagy keménységük miatt a következő területeken használják:

  • Szerkezeti anyagok megmunkálása: marók , marók , fúrók , üregek és egyéb szerszámok.
  • A mérőeszköz felszerelése: a mikrométeres mérőműszer precíz felületeinek felszerelése és precíz mérlegek tartói.
  • Fémjelzés: a fémjelek munkarészének felszerelése.
  • Rajz : a rajz munkarészének berendezése .
  • Bélyegzés : bélyegek és matricák berendezése (lyukasztás, extrudálás stb.).
  • Hengerlés : keményötvözet hengerek (fém alapra helyezett keményötvözet gyűrűk formájában).
  • Bányászati ​​berendezések: szinterek keményforrasztása és öntött keményötvözetek felületkezelése.
  • Kopásálló csapágyak gyártása : golyók, görgők, csapágyak és acélbevonat.
  • Bányászati ​​berendezések: munkafelületek berendezése.
  • Kopásálló bevonatok termikus permetezése .

Lásd még

Jegyzetek

  1. ↑ 7. Kerámiatermékek nyersdarabjainak öntése (elérhetetlen link) . Letöltve: 2018. július 2. Az eredetiből archiválva : 2018. június 23. 
  2. ↑ GOST 3882-74 Archív másolat 2011. november 4-én a Wayback Machine -nél  ( PDF , 1,98 MB)

Linkek

Irodalom

  • Építőanyagok. Szerk. B. N. Arzamasova. Moszkva, "Engineering" kiadó, 1990.
  • Építőanyagok technológiája. Szerk. A. M. Dalsky. Moszkva, "Engineering" kiadó, 1985.
  • Stepanchuk A. N., Bilyk I. I., Boyko P. A.  A porkohászat technológiája. - K .: Vishcha iskola, 1989. - 415 p.
  • Skorokhod VV  Tűzálló fémeken és vegyületeken alapuló por anyagok. - K .: Technika, 1982. - 167 p.