Твердые сплавы

Раздел: Учебники

Твердые сплавы, изготовленные в многочисленных вариантах в лабораторных условиях и частично проверенные па практике, но не получаемые в настоящее время в производственном масштабе, можно разделить по составу и областям применения на следующие группы: WC с различными связками (твердые сплавы из других карбидов и твердых материалов рассматриваются в разделе безвольфрамовых твердых сплавов) ;

твердые сплавы WC—TiC—Со;

твердые сплавы WC—ТаС (NbC)—Со;

твердые сплавы WC—TiC—ТаС (NbC)—Со;

твердые сплавы WC—HfC—TiC—ТаС—Со;

твердые сплавы WC—М02С—TiC (Со);

твердые сплавы WC—ZrC—Co(Ni);

твердые сплавы WC—VC, WC—СГ3С2 и WC—NbC—Co(Ni);

безвольфрамовые твердые сплавы.

WC с различными связками

Попытки замены кобальтовой связки железом, никелем или сплавами Ni—Cuy Ni—Fe, Ni—Cr, Ni—Mo, Ni— Fe—Mo, Co—W, Co—Си, Co—Mo [93, 94], Co—Cr [93, 94], Co—A1, Co—Mo—Си, Fe—Ni—Cr и т. п. [3, 14, 23, 59, 95—108] в качестве связующих металлов не привели к заметному техническому улучшению Прочность вольфрамокарбидных сплавов с железной и никелевой связками составляет лишь 40— 60% и со связками Fe—Ni и Fe—Ni—Mo 60—90% прочности сплавов с кобальтовой связкой. Причиной снижения прочности является большая способность железа и никеля растворять карбид вольфрама в твердом состоянии, а также склонность к образованию хрупких двойных карбидов типа NiWC или FtxWxCy. Давиль, исследовавший влияние Со, Ni и Fe в качестве связующего металла при спекании карбида вольфрама, полагает, что преимуществом кобальта является его способность тонко размалываться и образовывать поверхностные диффузионные слои на зернах карбида вольфрама, препятствующие росту кристаллов WC.

Частичная замена кобальта (до 30%) железом или никелем приводит к образованию более твердых и хрупких сплавов в первом случае или несколько менее твердых сплавов во втором. Однако прочность в обоих случаях несколько снижается. Частичная замена кобальта или никеля хромом, молибденом или вольфрамом сводится к уменьшению содержания вязкого цементирующего металла и приводит к полному связыванию свободного углерода и образованию менее вязкого цементирующего сплава, содержащего Сг, Мо или W.

Техническое значение имеют коррозионностойкие связки на основе Ni—Сг или Pt, а также (с точки зрения сырья) связки Ni—Fe. В то время, как в твердых сплавах WC—TiC—Со связка Ni—Fe (1 : 3) по своим свойствам примерно аналогична кобальту в твердых сплавах WC—Со, свойства связки иные

Магнитные и физические свойства вольфрамокарбид- ных сплавов с никелевой связкой исследованы А. Корот- коручко и Б. Лившицем. Наивысшие показатели твердости (85HRA) и предела прочности при изгибе (90 кГ/мм2) получили при содержании никеля 10% и температуре спекания 1450° С.

Добавки меди к связующей фазе не способствуют заметному повышению твердости и пределу прочности при изгибе, однако значительно снижают активность сплавов к спеканию. С чисто медными и серебряными (или другими благородными металлами) связками сплавы получают методом пропитки

В патентной литературе имеется много сообщений о различных связующих сплавах, однако ни один из этих сплавов по своим свойствам не может полностью заменить кобальт.

В последнее время в качестве уплотнительных материалов предложили вольфрамокарбидные (титанокар-бидные) твердые сплавы со связками из олова, свинца, висмута, цинка, магния, алюминия или кадмия, которые можно изготовлять обычным спеканием или методом пропитки