После того как подробно исследовали влияние доба – ок TiC1 ZrC, VC, NbC, TaCf Cr3C2 и Mo2C к твердым плавам WC—Co(Ni), осталось не изученным еще пове – ение HfC. Применение карбида гафния стало доступным лишь в последние годы, когда окись гафния явилась продуктом отходов при получении чистого циркония для ядерной техники.
Таблица 24
Состав и свойства твердых сплавов, содержащих карбид гафния
Состав, % |
Предел |
Магнитное |
|||||
Плотность, |
Твердость, |
Прочности |
|||||
WC |
HfC |
TiC |
Co |
SfCMi |
KTfMMt |
При изгибе*, |
Насыщение 4Я(У |
КГ/мм2 |
|||||||
87 |
5 |
8 |
14,50 |
1450 |
150 |
150 |
|
83 |
10 |
¦— |
7 |
14,40 |
1520 |
150 |
135 |
79,5 |
12,5 |
¦— |
8 |
14,14 |
1450 |
150 |
149 |
89 |
15 |
— |
6 |
14,35 |
1560 |
130 |
110 |
68 |
25 |
— |
7 |
13,83 |
1500 |
140 |
128 |
84,5 |
5 |
4,5 |
6 |
13,60 |
1750 |
180 |
115 |
69 |
8 |
16 |
7 |
13,52 |
1670 |
140 |
115 |
* ±10 кГ/ммг.
Киффер, Бенезовский и Мессмер [16] провели подробные исследования по замене карбидом гафния карбида титана в классических сплавах WC—TiC—Со, а также карбида тантала в некоторых промышленных сплавах WC—TiC—TaC—Со. В табл. 24 приведены состав и свойства исследованных сплавов. Несмотря на то что содержащие HfC твердые сплавы изготовляли в неблагоприятных производственных условиях, при точении стали и чугуна получили хорошие результаты в сравнении со стандартными высококачественными сплавами. Хотя HfC и не является пока с экономической точки зрения заменителем карбида титана, он может полноценно заменить TaC, так как превосходит его по твердости и вязкости (см. табл. 22). Техническое значение добавки HfC к сплавам WC—TiC—TaC-Со Киффером, Бенезовским и Мессмером подробно не изучено.
С точки зрения структуры содержащие HfC твердые сплавы не отличаются от обычных многокарбидных твердых сплавов WC—TiC. Наблюдаются округлые зерна фазы твердого раствора HfC—WC или HfC—TiC— WC наряду с угловатыми кристаллами WC и связующей кобальтовой фазой.
Твердые сплавы WC—Mo2C—TiC—Ni(Co)
Технически большее значение, чем сплавы WC— Mo2C-Ni(Co)[7] [3, 98, 118, 119] и Mo2C-TiC-Ni(Co) (см. раздел «Безвольфрамовые твердые сплавы»), имеют сплавы, состоящие из всех трех карбидов [3, 118]. В табл. 25 приведены свойства некоторых таких сплавов. Добавки Mo2C к сплавам WC—TiC—Со повышают твердость за счет прочности. При большом содержании Mo2C можно повысить вязкость сплава, применяя в качестве связки вместо кобальта никель. Сплавы на основе Mo2C—WC—TiC хорошо зарекомендовали себя при обработке стали, однако, они менее прочны и вязки, чем соответствующие сплавы, не содержащие Mo2C.
Таблица 25
Свойства твердых сплавов WC—Mo2C—TiC С различными связками
Номер сплава |
Состав, % |
Твердость по Роквел – лу HRA |
Предел прочности при изгибе, кГ! мм3 |
||||
WC* |
Mo2C |
TiC |
Ni |
Со |
|||
1 |
76 |
1 |
16 |
1 |
6 |
91 |
120 |
2 |
76 |
2 |
16 |
— |
6 |
91 |
115 |
3 |
73 |
5 |
16 |
3 |
3 |
91 |
100 |
4 |
60 |
16 |
16 |
8 |
— |
91 |
100 |
5 |
60 |
16 |
16 |
— |
8 |
91,5 |
85 |
6 |
30 |
30 |
25 |
15 |
— |
91 |
85 |
7 |
15 |
30 |
45 |
5 |
5 |
91 |
90 |
8 |
15 |
30 |
40 |
10 |
5 |
91 |
100 |
9 |
15 |
15 |
55 |
5 |
5 |
91 |
100 |
10 |
18 |
10 |
65 |
2 |
5 |
92 |
95 |
* Исходная величина зерна 1—8 мкм.
Сплавы № 1, 2 и 4, приведенные в табл. 25, сыграли определенную роль в 1931 —1933 гг., однако были вытеснены позднее сплавами сходного состава, не содержащими Mo2C. Сплавы № 5, 6, 7 применяли во время второй мировой войны в целях экономии WC. В настоящее время эти сплавы вновь начинают применять при обработке стали на высоких скоростях резания.
Сплавы на основе WC—ZrC
Пригодность твердых сплавов WC—ZrC—Со к обработке материалов, дающих сливную стружку, очень подробно исследована Киффером [120]. В табл. 26 приведены свойства этих сплавов и эффективность их применения, полученная при точении стали, в сравнении со сплавами WC—TiC—Со.
Таблица 26
Свойства и стойкость при резании твердых сплавов
WC–ZrC–Co и обычных сппавов WC–TiC–Co
Состав, %
78WC,.16ZrC, 6Со 78WC, 16TiC, б Со 75,5WC, 16ZrC, 8,5Со 75.5WC, 16TiC, 8,5Со 87,5WC, 4ZrC, 8,5Со ‘ 87,5WC, 4TiC, 8,5Со
Твердость по Pоквел лу HRA
Не более 90 Не менее 91 89
90,5
89
О –
X 4) УО О X
Cg
S St=S
,S1St – Сн«
Ч
С
95 110 100 120 125 155
89,5
Стойкость при резании стали SM»
11,3 11,2
11.3
10,9 13,0
13.4
Ширина Площадки Износа, MM |
Скорость резаиия, MjMUH |
0,300 |
140 |
0,205 |
140 |
0,395 |
120 |
0,255 |
120 |
0,250 |
85 |
0,185 |
85 |
81
* CT8 =85 кГ/мм2, а = 5 мм, s=0,8 мм, ^ = IO мин.
Готового твердого раствора ZrC—WC получают вполне равноценные твердые сплавы почти с такой же производительностью резания (табл. 27). Влияние ZrC в твердых сплавах WC—TiC-Co и WC—TiC—TaC(NbC)—Со заслуживает обстоятельного изучения.
Таблица 27
Свойства и стойкость при резании сплавов WC—ZrC—Со в сравнении со сплавами WC—TiC–Co
Стойкость при резаиии стали SM
Squ
АЭ о
=S:
SS
А м о ^ я о HQ-
Состав,
Л.
О s J
° я 5
S
О Л
* ? «а о й-5?
T^ Sr S
OJ СД
69WC, 25ZrC, 6Со
78WC, 16TiC, 6Со
83.5WC, 8ZrC, 8,5Со 86,5WC, STiC, 8,5Со
Не менее
10,9
11,2
12,9 13,4
90
110
125 155
0,205
0,200
0,180 0,180
140
140
83 85
+ 91 Не менее + 91 89,5
Свойства твердых сплавов WC–VC-Со, WC–NbC–Co и WC — карбид хрома — Со
Состав, % |
О с |
||||||
И >> О ^ |
O. S С о. Э ь S^ |
Обрабатываемый мате |
|||||
О ? |
О |
Ю S |
О ч И о |
Риал |
|||
О > |
.о Z |
•2 сч Р. А х |
5 |
QJ X Cv a og |
¦3-8 С я s и |
||
94 |
1 |
__ |
5 |
91,5 |
140—160 |
Чугун и твердый чугун |
|
89 |
5 |
— |
— |
5 |
92 |
120—140 |
Чугун (охрупчивание) |
79 |
JO |
— |
— |
5 |
92 |
100—120 |
Чугун (возрастающее |
160—180 |
Охрупчивание) |
||||||
94 |
1 |
— |
5 |
91,5 |
Чугун и твердый чугун |
||
93 |
— |
2 |
— |
5 |
91,5 |
155—175 |
Чугун и твердый чугун |
90 |
— |
5 |
— |
5 |
91 |
145—170 |
Чугун и твердые стали |
85 |
— |
JO |
— |
5 |
90,5 |
140—160 |
Чугун и сталь |
75 |
— |
20 |
— |
5 |
Не более 90 |
120—140 |
Мягкие стали |
94,5 |
— |
— |
0,5 |
5 |
91,5 |
150—160 |
Чугун, волоки, песко |
130—140 |
Струйные сопла |
||||||
94 |
— |
— |
1 |
5 |
92 |
Охрупчивание |
|
90 |
— |
5 |
5 |
93 |
80—100 |
Сильное охрупчивание |