» » Вольфрам и твердые сплавы
14.05.2015

Появление в начале XX в. твердых сплавов, обладающих большой теплостойкостью, позволило значительно увеличить скорость резания металлов, бурения и обработки твердых материалов.
Твердость углеродистых сталей обусловливается образованием в стали (в процессе закалки) твердой составляющей — карбида железа — твердостью около 7 по шкале Мооса. Твердые сплавы состоят главным образом из карбидов тугоплавких металлов, твердость которых составляет 9 и выше единиц, т. е. приближается к твердости алмазов.
При производстве твердых сплавов применяются в основном карбиды трех металлов — вольфрама, титана и кобальта.
Вольфрам

Вольфрам — один из наиболее тяжелых и тугоплавких металлов. Ow вполне устойчив на воздухе при комнатной температуре, однако в присутствии влаги порошкообразный вольфрам медленно окисляется и превращается в желтую трехокись вольфрама. При 400—500° вольфрам начинает окисляться на воздухе.
Вольфрам не корродирует в щелочных растворах при отсутствии кислорода; на него не действует плавиковая кислота. Горячая концентрированная азотная кислота медленно растворяет вольфрам, а горячие концентрированные серная и соляная кислоты реагируют с вольфрамом очень слабо.
Механические свойства вольфрама сильно зависят от предшествующей обработки. Предел прочности при растяжении спеченных вольфрамовых стержней (диаметром 6 мм) составляет примерно 13 кг/мм2. После ковки предел прочности увеличивается до 150 кг/мм2. При дальнейшем увеличении степени деформации после волочения предел прочности (вольфрамовая проволока диаметром 0,03 мм) достигает 400 кг/мм2 что значительно превосходит предел прочности многих известных материалов. Прочность вольфрамовой нити уменьшается при рекристаллизации.
Предел прочности при растяжении вольфрамовой проволоки диаметром 0,6 мм при различных температурах приведен ниже:
Вольфрам и твердые сплавы

Вольфрам — сравнительно твердый металл: спеченные вольфрамовые брикеты обладают твердостью около 255 по Виккерсу, а твердосгь кованых брикетов достигает 488 по Виккерсу.
Относительное удлинение холоднодеформированного вольфрама колеблется от 0 до 4% и незначительно возрастает с повышением температуры. Добавка тория повышает относительное удлинение вольфрамовой проволоки до 20%.
Вольфрамовые прутки, полученные при закрытой ковке спеченных вольфрамовых брикетов, сравнительно легко поддаются волочению и прокатке. Вольфрам поддается пайке серебряными припоями.
Для изготовления изделий (прутков, полос, листов и др.) из вольфрама применяются вольфрамовые штабики, поставляемые по техническим условиям ТУОР 6—53. Штабики должны содержать не менее 99,85% вольфрама.
Допустимое содержание примесей R2O3 (сумма окислов трехвалентных металлов) — 0,02%), никеля — 0,005%, окиси кальция — 0,015%, окиси кремния — 0,01% и молибдена — 0,04%.
Вольфрамовые штабики изготовляются из вольфрамового порошка, полученного восстановлением водородом вольфрамовой кислоты и других вольфрамовых соединений, по кондиции соответствующих требованиям ГОСТ 2197—43.
Твердые сплавы

Твердые сплавы, производимые в России, делят по химическому составу на две основные группы: однокарбидные вольфрамокобальтовые сплавы (BK) и двухкарбидные вольфрамотитанокобальтовые сплавы (TK).
Сплавы каждой группы подразделяются на марки.
Сплавы первой группы применяют в основном для обработки чугуна, цветных металлов, неметаллических материалов, а также в горнорудной промышленности. Сплавы второй группы применяют для обработки сталей.
В зависимости от содержания кобальта, величины зерна основных карбидов и соотношения их в сплаве можно в широких пределах изменять физико-механические свойства твердых сплавов.
Химический состав некоторых отечественных твердых сплавов и их физико-механические свойства приведены в табл. 40.
Износоустойчивость металлокерамических сплавов в 15—50 раз выше износоустойчивости легированных сталей лучших сортов. Износоустойчивость твердых сплавов уменьшается с повышением содержания кобальта в сплаве, что объясняется нарушением карбидного жесткого скелета (карбидные зерна разъединяются и сплав теряет свою стабильность).
Твердые сплавы обладают высокой теплостойкостью, т. е. способностью сохранять основные механические свойства при нагревании. При повышенном содержании кобальта в сплаве его теплостойкость снижается.
Вольфрам и твердые сплавы