Твердый сплав Т5К10 широко используется при обработке стали и чугуна. Он обеспечивает высокую производительность и стойкость режущего инструмента. Давайте разберемся в маркировке, составе и свойствах этого уникального материала, чтобы грамотно подобрать его для конкретных задач металлообработки.
История создания и классификация твердых сплавов
Твердые сплавы начали активно разрабатываться в начале 20 века. Одним из первых был создан вольфрамовый сплав ВК, содержащий до 97% WC и 3% Co. Этот сплав обладал высокой твердостью и износостойкостью.
В дальнейшем стали разрабатываться титановольфрамовые (ТК, ТТ) и титантанталовольфрамовые (ТТК) сплавы с добавлением Ti, Ta, Nb и других элементов. Это позволило улучшить механические свойства инструментальных материалов.
Сегодня принято выделять несколько основных групп твердых сплавов:
- Вольфрамокобальтовые (ВК, ВКЛ) - содержат WC и Co.
- Титановольфрамовые (ТК, ТТ) - с Ti, WC, Co.
- Титантанталовольфрамовые (ТТК) - с Ti, Ta, WC, Co.
- Безвольфрамовые (керметы) - с карбидами Ti, Ni, Mo вместо WC.
Сплав Т5К10 относится к титановольфрамовой группе твердых сплавов. Он был разработан в 1960-70х годах как альтернатива быстрорежущим сталям для обработки закаленных сталей и чугуна.
Расшифровка маркировки Т5К10
Т5К10 - расшифровка маркировки твердых сплавов основана на обозначении химического состава, когда цифрами указывают содержание легирующих элементов, а буквами - основу сплава.
В марке Т5К10:
- Т - основа сплава титан-вольфрамовая.
- 5 - содержание титана 5%.
- К - наличие кобальта.
- 10 - содержание кобальта 10%.
Таким образом, основу сплава Т5К10 составляют карбиды титана и вольфрама, легирующие элементы - 5% Ti и 10% Co. Остальные 85% приходятся на долю карбида вольфрама WC.
Кроме титана, в сплав также могут вводиться небольшие добавки Nb, Mo и других элементов для улучшения свойств. Например, хром повышает коррозионную стойкость.
Физико-механические свойства Т5К10
Высокие эксплуатационные характеристики твердого сплава Т5К10 определяются его составом и структурой. Рассмотрим основные физико-механические свойства.
Твердость и износостойкость
Благодаря высокому содержанию карбидов титана и вольфрама, сплав Т5К10 обладает твердостью 88 HRA. Это обеспечивает высокую стойкость к абразивному изнашиванию и длительную работоспособность режущего инструмента.
Предел прочности на изгиб у Т5К10 достигает 1450 МПа, что в 40 раз выше, чем у стали Ст3
Теплопроводность и теплостойкость
Теплопроводность твердого сплава Т5К10 составляет около 51 Вт/(м×°С). Это обеспечивает отвод тепла от режущей кромки инструмента и предотвращает его перегрев.
Теплостойкость Т5К10 позволяет выдерживать температуры до 1200°С, не теряя работоспособности. Это важно при высокоскоростной обработке стали и чугуна.
Плотность
Высокая плотность сплава Т5К10 (13,1-13,2 г/см3) обусловлена большим содержанием тяжелых карбидов Ti и W. Это положительно влияет на жесткость и вибростойкость режущего инструмента.
Предел прочности
Предел прочности на сжатие у сплава Т5К10 составляет 4100-4300 МПа, на изгиб - до 1450 МПа. Эти высокие показатели обеспечивают надежность инструмента при механических нагрузках.
Таким образом, комплекс уникальных свойств твердого сплава Т5К10 делает его незаменимым материалом для изготовления эффективного металлообрабатывающего инструмента.
Технология производства сплава Т5К10
Производство твердого сплава Т5К10 основано на методах порошковой металлургии. Сырьевые порошковые смеси подвергаются высокотемпературному прессованию и спеканию.
- Порошковая металлургия. Компоненты сплава - порошки карбидов титана, вольфрама, кобальта - измельчаются в шаровых мельницах до частиц размером 1-5 мкм. Затем тщательно перемешиваются в заданных пропорциях. Такая технология обеспечивает равномерное распределение компонентов в объеме будущего сплава.
- Прессование и спекание. Порошковая смесь помещается в пресс-форму и подвергается одноосному прессованию под давлением 300-500 МПа. Это придает заготовке необходимую форму. Затем осуществляется горячее прессование при температуре 1400-1500°С и давлении до 50 МПа. Происходит спекание частиц порошка в монолитный сплав Т5К10.
Расшифровка процесса спекания Т5К10 заключается в диффузии атомов компонентов друг в друга и образовании прочных химических связей. Это приводит к получению плотного карбидного сплава.
Термическая обработка
После спекания следует термообработка сплава Т5К10 - закалка и отпуск. Цель - снять внутренние напряжения и оптимизировать структуру.
Типичный режим:
- Нагрев до 1300°С.
- Выдержка 1 час.
- Закалка в расплаве соли или масле.
- Отпуск при температуре 500-600°С 1-2 часа.
Правильный подбор режимов термообработки позволяет получить требуемый комплекс свойств сплава Т5К10.
Области применения Т5К10
Высокие физико-механические характеристики сплава Т5К10 определяют широкую сферу его использования.
- Инструментальные твердые сплавы. Основное назначение сплава Т5К10 - производство режущих инструментов для обработки закаленных и труднообрабатываемых материалов. Из Т5К10 изготавливают резец, расшифровка Т5К10 показывает, что он идеально подходит для токарных, сверлильных, фрезерных операций по стали и чугуну, в том числе на высоких скоростях резания.
- Штамповая оснастка. Т5К10 широко используется для изготовления штампов горячего деформирования стали - пуансонов, матриц, вставок и других деталей. Высокая твердость и теплостойкость сплава повышают стойкость и срок службы штамповой оснастки.
- Износостойкие детали. Благодаря износостойкости сплав применяют для наплавки и изготовления различных трущихся деталей, работающих в условиях абразивного изнашивания и ударных нагрузок. Это позволяет существенно повысить ресурс таких деталей - бурильных коронок, дробилок, мелющих шаров и др.
Преимущества сплава:
- Высокая твердость и износостойкость.
- Жаропрочность и теплостойкость.
- Стойкость к удару и вибрациям.
- Высокая производительность обработки.
Недостатки:
- Повышенная хрупкость.
- Низкая вязкость разрушения.
- Ограниченная свариваемость.
По свойствам Т5К10 превосходит быстрорежущие стали, но уступает сплавам с повышенным содержанием кобальта.
