Твердые сплавы

Стали для измерительного инструмента

Стали для пресс-форм, применяемых при литье под давлением

 

Наиболее распространенными марками сталей, исполь­зуемых для изготовления пресс-форм, являются 4ХМФС, 4Х4ВМФС, 2Х9В6, 2Х13 и др.

При выборе сталей для изготовления литейных форм необходимо учитывать и химическое взаимодействие за­ливаемого металла с формой. Стойкость форм зависит не только от температуры разливаемого металла, но также и от скорости заливки, толщины стенок формы, а также температуры, до которой она подогрета. Подо­грев формы способствует повышению сопротивления разгару. После определенного числа заливок металла форму необходимо подвергать отпуску при 300…400 °С для снятия накопившихся напряжений. Повышения стойкости форм (в 1,5…2 раза) достигают применением химико-термической обработки (азотированием или нитроцементацией).

 

 

Стали, применяемые для изготовления измерительного инструмента, должны обладать высокой твердостью, износостойкостью, а также способностью сохранять точные размеры и форму в течение длительного времени, изме­ряемого иногда годами. Для многих измерительных инструментов, например плиток, требуется высокая чисто­та поверхности. Для обеспечения требуемых свойств вы­бирают стали с мартенситной структурой. Однако мар­тенсит претерпевает старение, которое приводит к изме­нению размеров и формы. Наблюдается также и распад остаточного аустенита, вызывающий увеличение разме­ров. Поэтому режим термической обработки и состав сталей для таких инструментов должен обеспечивать требуемое сочетание свойств. Обычно для измерительно­го инструмента используют заэвтектоидные хромистые высокоуглеродистые стали X, 12ХГ, ХВГ. Для более пол­ного превращения аустенита в мартенсит стали часто подвергают многократной обработке холодом. После каждой из них проводят отпуск при 100…125 °С.

Шаблоны и лекала лучше изготавливать из низко­углеродистых (сталь 20 или 20Х) или же среднеуглеродистых сталей (55, 50, 50Г). Перед закалкой их подвер­гают цементации, затем закаливают при температуре 790…810 °С в масло или воду и отпускают при 150…180 °С, 2…3 ч.

 

Применение твердых сплавов позволяет не только уве­личить скорость обработки, но и значительно повысить износостойкость обрабатывающего и штампового инст­румента. Наиболее широко используют металлокерамические твердые сплавы, состоящие из карбида вольфра­ма WC и кобальтовой связки либо из смеси карбидов WC, TiC и ТаС с той же связкой (табл. 13).

Эти сплавы обладают очень высокой твердостью. Их прочность, как в лабораторных, так и в производствен­ных условиях испытывают на изгиб. Износостойкость твердых металлокерамических сплавов увеличивается с ростом твердости и в 10…15 раз превышает значения характерные для быстрорежущей стали. Сохраняется она до 800…1000 °С.

Но сплавы с карбидами вольфрама (типа ВК, ВТК и ВТТК.) дороги и дефицитны. Поэтому в настоящее время разработаны твердые сплавы (типа TiC + Ni + Мо), которые по твердости даже превосходят сплавы типа ВК или ВТК, но отличаются повышенной хрупкостью.

Таблица 13

Составы и механические свойства твердых сплавов

 

Сплав WC, % ТiС, % ТаС, % Со, % Твердость HRA Сопротив­ление из­гибу, МПа
основа марка
ВК   ВТК     ТТВК     ВК3 ВК6 ВК8 ВК20 Т5К10 Т14К8 Т30К6 ТТ8К6 ТТ10К8А ТТ10К8Б - - - - - - - - - - - 87,5 88,5 89,5 90,5 - -

 

В промышленности применяют и абразивно-алмазный инструмент (шлифовальные круги, надфили, стеклорезы, буры и др.).

При использовании алмазных кругов, вместо кругов из SiC, требующих доводки кругами из карбида бора, производительность заточки инструмента возрастает в 2…4 раза, а срок службы заточенных инструментов уве­личивается в 2…3 раза.

Алмазы используют также в качестве фильер для протяжки высокопрочных сплавов, а также драгоценных металлов. В качестве фильер для протяжки высокопроч­ных материалов применяют также и фильеры из оксида алюминия или особо высокоизносоустойчивых материа­лов на основе гексаборида ниобия, тантала, молибдена, вольфрама. В России разработаны также новые режущие керамические материалы - микролиты, состоящие из зерен Аl203, размером 1…2 мкм с добавками стеклянной фазы и небольшого количества фторида магния и окси­да хрома. Присутствие стеклянной фазы снижает хруп­кость микролита и повышает его вязкость.

Инструменты из нитрида бора (эльбора) по твердо­сти не уступают алмазу, но превосходят его по тепло­стойкости (устойчивы до 1200°С).