Tomsk-kuhnja.ru

Кухни Томска
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Кирпич это твердый сплав

Кирпич это твердый сплав

Твердые сплавы широко применяются в промышленности для наплавки быстроизнашивающихся поверхностей, для наплавки и напайки режущих инструментов.

Основой всех твердых сплавов являются тугоплавкие карбиды металлов, которые представляют собой химические соединения металла с углеродом.

Твердые сплавы можно разделить на следующие группы: П литые твердые сплавы, 2) порошкообразные твердые сплавы и 3) металл окерамические сверхтвердые сплавы.

Наибольшее распространение получили следующие твердые сплавы: сормайт, сталинит, вокар и победит.

Сормайт представляет собой литой сплав: изготовляется в виде прутков диаметром 3—8 мм и длиной до 450 мм. Применяется для наплавки быстроизнашивающихся частей деталей машин и инструментов. Наплавка производится ацетиленокислородным пламенем или электрической дугой по способу Славянова. Выпускается двух сортов: сормайт № 1 и сормайт № 2.

Сормайт № 1 имеет следующий химический состав: никеля 3— 5%, хрома 25—31%, марганца 1,5%, углерода 2,5—3,3%, кремния 2,8—4,2%, остальное — железо. Твердость HRC 48—52. Сормайт № 1 не требует термообработки после наплавки и может обрабатываться только шлифовкой карборундовыми камнями.

Сормайт № 2 содержит никеля 1,3—2,1 %, хрома 13—17,5%. марганца 1%, углерода 1,5—2%, кремния 1,5—2,2%, остальное — железо. Сплав сормайт № 2 после наплавки требует отжига, а затем закалки и отпуска. После отжига наплавленный сормайт № 2 может обрабатываться режущим инструментом.

Сормайт № 2 отличается от сормайта № 1 более высокой прочностью, вязкостью и способностью подвергаться термической обработке. Торцы прутков из сормайта № 1 окрашиваются зеленой, а сормайта № 2 — красной краской. Если окраски нет, то марка сормайта определяется пробой на изгиб: сормайт № 1 ломается, а сормайт № 2 дает прогиб.

Ввиду различия свойств сормайт № 1 и сормайт № 2 применяют для наплавки деталей, работающих в различных условиях. Сормайт № 1 более твердый и не изменяет своих свойств с изменением температуры, поэтому он применяется для наплавки деталей несложной конфигурации, работающих при высокой температуре (до 1000° С) и не испытывающих в процессе работы ударных нагрузок.

Сормайт № 2 после отжига легко обрабатывается режущим инструментом, что позволяет применять его для наплавки деталей сложной конфигурации, требующих последующей механической обработки. Сормайт № 2 благодаря хорошей вязкости применяется для деталей, испытывающих ударные нагрузки. Этими сплавами можно наплавлять как стальные, так и чугунные детали.

Сталинит — порошкообразный сплав, представляющий собой черно-серую зернообразную массу с размером зерен 1—2 мм. Химический состав: углерода 8—10%, хрома 16—20%, марганца 13— 17%, кремния не более 3%, остальное — железо. Твердость наплавленного слоя HRC 75—78. Температура плавления сталинита 1300— 1350° С. Сталинит и другие порошкообразные твердые сплавы применяются для наплавки быстроизнашивающихся деталей, не требующих последующей чистовой обработки, например для наплавки щек камнедробилок, деталей землечерпалок и т. п.

Вокар также представляет собой порошкообразный твердый сплав с размером зерен 1—3 мм. Химический состав: вольфрама 85—87%, углерода 9—10%, кремния не более 3%, железа не более 2%. Твердость HRC 80—84. Температура плавления 2700°С. Вокар является дорогостоящим сплавом. Применяется при наплавке в виде прутков ТЗ, представляющих собой трубки из малоуглеродистой стали размером 6X0,5 мм, заполненные порошкообразным сплавом.

Наряду с высоколегированными сплавами можно с успехом применять в качестве твердых наплавок белый чугун марки КУ (ГОСТ 4834-49) и низколегированный белый чугун с 2% хрома марки ХЧ (разработан В НИИ автогеном)*.

Износ не наплавленных образцов превосходит износ образцов, наплавленных прутками из белого чугуна, в 3 раза, а наплавленных прутками из чугуна марки ХЧ — в 11 раз.

Победит — металлокерамический твердый сплав. Металлокерамические сплавы обладают особенно высокой твердостью. Победит изготовляется в виде пластинок различной формы и размера. Процесс изготовления сводится к следующему: мелкий порошок карбида вольфрама или другого тугоплавкого карбида и мелкий порошок связующего металла кобальта или никеля перемешиваются и затем прессуются в соответствующих формах. Спрессованные пластины спекаются при температуре, близкой к температуре плавления связующего металла, что дает очень плотный и твердый сплав.

Пластинки из этого сверхтвердого сплава применяются для изготовления металлорежущего и бурового инструмента. Пластинки напаиваются на державки режущего инструмента медью. Термообработка не требуется.

Инструментальные стали и твердые сплавы

Твердые сплавы — материалы с высокой твердостью, прочностью, режущими и другими свойствами, сохраняющимися при нагреве до высоких температур. Различают литые и спеченные (порошковые) твердые сплавы.

Инструментальные стали предназначены для изготовления режущего и измерительного инструмента, штампов холодного и горячего деформирования, а также ряда деталей точных механизмов и приборов: пружин, подшипников качения, шестерен и др. Часто из таких сталей изготавливают только рабочую (режущую) часть инструмента, а крепежные части выполняют из конструкционных сталей.

Основными потребительскими требованиями к инструментальным сталям являются высокие твердость, износостойкостъ и прочность при высокой (500. 800°С) теплостойкости. Кроме эксплуатационных свойств, для инструментальных сталей большое значение имеют технологические свойства: прокаливаемость, малые объемные изменения при закалке, обрабатываемость давлением, резанием, шлифуемостъ.

Необходимые свойства инструментальным сталям придают карбидные фазы, так как именно их присутствие обуславливает высокие прочностные показатели и твердость.

Инструмента́льная углеро́дистая сталь — сталь с содержанием углерода от 0,7 % и выше. Эта сталь отличается высокой твёрдостью и прочностью (после окончательной термообработки) и применяется для изготовления инструмента. Инструментальная углеродистая сталь делится на качественную и высококачественную. Содержание серы и фосфора в качественной инструментальной стали — 0,03 % и 0,035 %, в высококачественной — 0,02 % и 0,03 % соответственно.

Читайте так же:
Как десантники бьют кирпичи

Выпускается по ГОСТ 1435-99 следующих марок: У7; У8; У8Г; У9; У10; У11; У12; У13; У7А; У8А; У8ГА; У9А; У10А; У11А; У12А; У13А. Стандарт распространяется на углеродистую инструментальную горячекатаную, кованую, калиброванную сталь, серебрянку.

К группе качественных сталей относятся марки стали без буквы А(в конце маркировки), к группе высококачественных сталей, более чистых по содержанию серы и фосфора, а также примесей других элементов — марки стали с буквой А. Буквы и цифры в обозначении этих марок стали означают: У — углеродистая, следующая за ней цифра — среднее содержание углерода в десятых долях процента, Г — повышенное содержание марганца.

Достоинство углеродистых инструментальных сталей состоит в основном в их малой стоимости и достаточно высокой твёрдости по сравнению с другими инструментальными материалами. К недостаткам следует отнести малую износостойкость и низкую теплостойкость.

Искусственные каменные изделия на основе минеральных неорганических вяжущих веществ

В эту группу входят искусственные каменные необожженные изделия, которые получают из растворных или бетонных смесей на основе минеральных вяжущих веществ в процессе их формования и последующего затвердевания. В качестве заполнителей применяют кварцевый песок, пемзу, шлак, золу, древесные опилки. Для повышения прочности изделий на изгиб их армируют, используя для этой цели волокнистые материалы — асбест, древесину (в виде шерсти, дробленых отходов), бумажную макулатуру, листовую бумагу и др.

Искусственные каменные изделия можно разделить на следующие четыре группы по виду минерального вяжущего:

1) гипсовые и гипсобетонные;

2) силикатные, получаемые на основе извести с кремнеземистыми заполнителями;

3) на основе магнезиальных вяжущих;

4) асбестоцементные, изготовляемые на основе портландцемента с добавкой асбеста.

Искусственные каменные материалы

Строительные каменные материалы — обширная группа строительных материалов и изделий камневидного строения. Различают каменные материалы природные, получаемые механической обработкой (иногда и без специальной обработки) горных пород и искусственные, производимые технологической переработкой исходного минерального сырья. Благодаря высоким строительным качествам (долговечности, прочности, морозостойкости и др.), распространённости и неограниченным запасам природного сырья, каменные материалы широко применяются в современном строительстве. Они являются основными строительными материалами для возведения жилых, общественных, промышленных зданий и различных инженерных сооружений. По форме каменные материалы делятся на материалы, состоящие из кусков неправильной формы (бутовый камень, щебень), и штучные изделия, имеющие правильную форму (блоки, плиты, фасонные изделия). В зависимости от плотности (объёмной массы) каменные материалы разделяют на тяжёлые (более 1800 кг/м3), лёгкие (от 1800 до 1200 кг/м3) и особо лёгкие (менее 1200 кг/м3). Искусственные каменные материалы, используемые в качестве теплоизоляционных материалов, могут иметь плотность в пределах 500 кг/м3.

Природные каменные материалы

по способам их механической обработки делятся на следующие основные разновидности: песок и гравий, получаемые просеиванием и промывкой соответствующих рыхлых горных пород; бутовый камень, добываемый главным образом разработкой (при взрывных работах) известняков, песчаников и др. осадочных пород; щебень, получаемый дроблением горных пород; пилёные камни и блоки, выпиливаемые из лёгких горных пород (туфы, ракушечники и др.) непосредственно в карьере камнерезными машинами; облицовочные камни, плиты и фасонные изделия (см. Отделочные материалы), изготовляемые на специализированных камнеобрабатывающих предприятиях из декоративных горных пород (мрамор, гранит, известняк и др.). К природным каменные материалы, в зависимости от их назначения (гидротехнические сооружения, дорожное строительство, наружная или внутренняя отделка зданий), предъявляют различные требования, установленные соответствующими СНиП и ГОСТами. Наиболее распространённые природные каменные материалы — песок, гравий и щебень — широко применяются в качестве заполнителей при изготовлении бетонов и растворов строительных. Бутовый камень служит в основном для кладки фундаментов зданий, подпорных стен и т.п. Пилёные камни и блоки используются главным образом как местные стеновые материалы. Облицовочные камни, плиты и фасонные изделия с различным характером поверхности (фактуры) — колотые, тёсаные, шлифованные и полированные — применяют в большом объёме для наружной и внутренней отделки зданий, настилки полов, изготовления ступеней, парапетов, ограждений и др. Этому способствуют их высокие декоративные качества и долговечность, а также снижение их стоимости в результате внедрения новейших методов обработки (алмазного инструмента, термообработки, способов механизированного раскалывания и др.).

Горные породы широко используют в качестве сырья для изготовления разнообразных искусственных каменные материалы (например, керамики, стекла, теплоизоляционных материалов), а также неорганических вяжущих веществ (гипса, извести и цемента). В производстве этих материалов и изделий применяют технологические процессы, изменяющие состав, строение и свойства природных каменные материалы Искусственные каменные материалы могут быть получены следующими основными способами формования: из глиняных и др. керамических масс с последующим обжигом (кирпич глиняный, камни керамические); из силикатных расплавов (каменное литьё, шлаковое литьё, стеклянные изделия); из смесей, содержащих вяжущее вещество, — изделия из бетонов и строительных растворов (например, бетонные, железобетонные и силикатобетонные панели и блоки, силикатный кирпич и др.).

Керамические материалы

Керамическими называют материалы и изделия, получаемые из порошкообразных веществ различными способами и подвергаемые в технологический период обязательной термической обработке при высоких температурах для упрочнения и получения камневидного состояния. Такая обработка носит название обжига. Среди сырьевых порошкообразных материалов — глина, которая имеет преимущественное применение при производстве строительной керамики. Она большей частью содержит примеси, влияющие на ее цвет и термические свойства. Наименьшее количество примесей содержит глина с высоким содержанием минерала каолинита и потому называемая каолином, имеющая практически белый цвет. Кроме каолинитовых глин разных цветов и оттенков применяют монтмориллонитовые, гидрослюдистые. Кроме глины к применяемым порошкообразным материалам, являющимися главными компонентами керамических изделий, относятся также некоторые другие минеральные вещества природного происхождения — кварциты, магнезиты, хромистые железняки. Для технической керамики (чаще именуемой специальной) используют искусственно получаемые специальной очисткой порошки в виде чистых оксидов, например оксиды алюминия, магния, кальция, диоксиды циркония, тория и др. Они позволяют получать изделия с высокими температурами плавления <до 2500. 3000В°С и выше), что имеет важное значение в реактивной технике, радиотехнической керамике. Материалы высшей огнеупорности изготовляют на основе карбидов, нитридов, боридов, силицидов, сульфидов и других соединений металлов как безглинистых сырьевых веществ. Некоторые из них имеют температуры плавления до 3500 . 4000В°С, особенно из группы карбидов.

Читайте так же:
Знак кирпич без фона

Классификация чугунов.

Чугун представляет собой многокомпонентный сплав железа с углеродом, содержащий >2,1% С. Кроме углерода в чугуне обычно содержится (в %): до 4 Si; 2 Мп; 0,3 Р; 0,25 S, а также 0,1 Cr, Ni или Cu. Классификация чугунов в зависимости от состояния углерода в сплаве:

В белом чугуне весь углерод находится в виде химического соединения с железом — цементита (Fе3С). Цементит обладает высокими твердостью (800 НВ) и хрупкостью, поэтому трудно поддается механической обработке. Из-за этого белые чугуны нашли ограниченное применение в качестве конструкционных материалов и служат в основном для получения ковких чугунов. При длительном обжиге белого чугуна цементит в нем распадается и углерод выделяется в свободное состояние.

Серые чугуны в изломе имеют серебристый цвет из-за наличия в них пластинчатых включений графита. Они широко используются в литейном производстве и выпускаются в соответствии с ГОСТ 1412-85. Прочность серого чугуна с пластинчатым графитом при растяжении находится в пределах 120.. .440 МПа, твердость 140. 290 НВ. Структура серых чугунов в зависимости от состава и условий охлаждения может быть с перлитной, перлитно-ферритной и ферритной основой.

Наличие свободного графита в чугуне (до 50 % С) оказывает влияние на его свойства. Увеличение количества и размеров графитовых включений и неравномерность их распределения уменьшают прочность чугуна. Вместе с тем, свободный графит придает чугуну износостойкость, высокие литейные свойства, хорошую обрабатываемость режущим инструментом и высокую сопротивляемость при знакопеременных нагрузках. Все это обусловливает широкое применение серого чугуна в качестве конструкционного материала.Чугун, полученный из белого чугуна продолжительным отжигом при температуре 800. 850oС, называют ковким. В отличие от серого чугуна в ковком углерод находится не в виде пластинчатого графита, а в виде хлопьевидного. Ковкий чугун по сравнению с серым чугуном обладает более высокой прочностью (300 . 630 МПа), пластичностью и ударной вязкостью. Ковкий чугун имеет однородные свойства по сечению, в его отливках отсутствуют напряжения, ему при суши высокие механические свойства, он хорошо обрабатывается.В зависимости от режима термообработки основа ковкого чугуна может быть ферритной или перлитной. Состав основных элементов в ковком чугуне (в %): 2,3 . 3 С; 0,9 . 16 Si; 0,3 . 1,2 Мn; >0,15 Р и S. Основные характеристики ковких чугунов определены ГОСТ 1215-79. Ферритные чугуны отличаются более высокой пластичностью, а перлитные обеспечивают лучшую износостойкость.В промышленности получили распространение высокопрочные и легированные чугуны. В высокопрочном чугуне (ГОСТ 7293-85) углерод находится в виде шаровидного графита. Содержание основных элементов в таких чугунах составляет (в %): до 38 С; 2.9 Si; 0,9 Мn; 0,1 Сг; 0,02 S; 0,1 Р; 0,08 Mg. Чугуны с шаровидным графитом значительно превосходят по характеристикам серые чугуны. в частности по износо-, жаро- и коррозионной стойкости.

Легированные чугуны выпускаются согласно ГОСТ 7769-82.

Классификация чугунов легированных:

жаростойкие хромовые чугуны,

Такие чугуны легируются хромом, никелем, кремнием, магнием, медью и другими элементами. В легированных чугунах с содержанием до 10 % Ni, Сr и Мn и более имеют место перлитно-карбидные, бейнитные, мартенситные и аустенитные основы.

Клеящие материалы

Первые клеи были из одного компонента (растительные смолы, битумы, млечные соки растений и т.п.), часто даже не подвергнутого какой-либо обработке. Некоторые из них применяются и сейчас, но современные клеи представляют собой многокомпонентные системы из нескольких, иногда разной природы (органические, неорганические), материалов. Основной компонент — это клеящее вещество, обеспечивающее адгезионную и когезионную прочность в клеевом соединении. Остальные компоненты выполняют другие функции.

Разбавители применяются как регуляторы вязкости готовой композиции должны быть совместимы с остальными компонентами.

Катализаторы и отвердители являются отверждающими агентами для клеящих систем, обеспечивая отверждение за счет химической реакции с клеящим материалом или каталитического воздействия на него.

Ускорители, ингибиторы и замедлители регулируют скорость и степень отверждения. Ускоритель — это вещество, увеличивающее скорость процесса отверждения. Ингибитор должен останавливать реакцию отверждения до нужного, по технологии, момента. Замедлитель уменьшает скорость процесса отвердения, что удлиняет срок хранения и (или) жизнеспособности клея.

Читайте так же:
Один кирпич равен кирпич плюс полкирпича

Модифицирующие агенты вводят в состав клеевых композиций для изменения исходных технологических и эксплуатационных характеристик. К модифицирующим агентам относятся наполнители, разбавители, пластификаторы, стабилизаторы и вещества, повышающие смачивающую способность клея.

С чего начинается романтика у камина

С чего начинается романтика у каминаФото: kirpichmaster.ru

Огнеупорный кирпич сильно отличается от своих обычных собратьев. Именно он используется для кладки печей, каминов, дымоходов и комплексов барбекю на даче. Его главная задача — защитить облицовку от прямого огня или раскаленных углей. Так что подобный кирпич в идеале должен выдерживать адское пламя. Чаще всего для этого используют шамотный кирпич, сделанный из особого вида глины. Но есть и другие варианты. Разбираемся в этом вместе с проектом «Дом в фокусе».

Огнеупорный кирпич: чем отличается и каким бывает

Поскольку огнеупорный кирпич служит для изоляции огня и для удержания тепла внутри печи или камина, его главными свойствами должны быть жаростойкость (кирпич должен выдерживать долгий нагрев вплоть до 1800 градусов по Цельсию и сохранять при этом все свои прочностные характеристики) и способность выдерживать много циклов раскаливания — остывания, не меняя при этом физических свойств.

Итак, огнеупорность кирпича определяется в целом просто: при нагреве до огромных температур он не трескается и не раскалывается. При этом, как правило, он спокойно выдерживает воздействие щелочей, извести и других агрессивных реагентов. А его высокая теплопроводность позволяет комфортно и быстро прогревать помещение.

Силикатный кирпич для кладки печей и каминов не используют: годится только керамический. Популярны на российском рынке кирпичи из тугоплавкой глины из Гжели или с Боровичского комбината огнеупоров. В этих местах добывают особую глину, изделия из которой обладают высокой стойкостью к воздействию пламени.

Но самый популярный огнеупорный кирпич изготавливается из смеси огнеупорной глины и шамотного порошка, содержание которого может быть до 60% от общей массы. В свою очередь, шамотный порошок делают из огнестойких глин особых сортов: в них много силикатного песка (как, например, в Гжели). Кирпич-сырец формируется методом прессовки, выдерживается в сушилках, а потом обжигается при высоких температурах. Итоговый результат называется шамотным кирпичом. Как правило, на российском рынке именно он имеется в виду, когда говорят об огнеупорном кирпиче.

Фото: calc.ru

Шамотный кирпич можно опознать и «по облику»: у него светлые оттенки (белый или желтый) и зернистая структура.

Экономить или не экономить?

Шамотный кирпич регламентируется, к примеру, ГОСТом на «изделия для кладки доменных печей». Требования к нему выдвигаются серьезные, при этом именно такие изделия применяют и в обычных домах, когда кладут печи, камины и дымоходы. Есть оригиналы, которые стремятся даже стены дома сложить из такого материала, но это не имеет технического смысла, зато имеет баснословную цену. Дело в том, что шамотный кирпич гораздо дороже обычного кладочного или облицовочного: и немудрено, при таких-то свойствах. Но обычно его требуется не очень много, так что на классическую бабушкину печку или на романтичный голливудский камин обычно вполне хватает, если хорошо все распланировать.

Лайфхак: не обязательно складывать всю печку или весь камин целиком из огнеупорного кирпича. Чтобы сэкономить, можно сложить из шамотной «драгоценности» только внутренние, топочные части.

Но если цели сберечь каждую копейку не стоит, то можно воспользоваться пористой структурой кирпича и его приятным светлым цветом — и облицевать им камин снаружи. Получится очень симпатично, особенно если использовать лицевой шамот (у него есть рисунок на поверхности) или трапециевидный, клиновый кирпич (привет, полукруглое «жерло» камина!).

Фото: fireman.club

Как выбрать шамотный кирпич

Эксперты советуют выбирать полномерный кирпич со стандартными размерами (они все указаны в обычных ГОСТах по кирпичу, о которых мы уже писали, — чаще всего 250х120х65 мм). Все боковые грани должны быть строго плоскими, без отбитостей. Прямые углы без сколов — тоже обязательное условие. Один кирпич весит от 3,5 до 3,8 кг.

Постучите по кирпичу чем-нибудь прочным. Если он правильно обожжен, то издает как будто бы металлический, чистый звук. Если недожжен — звук будет глухой.

Бросьте кирпич на асфальт. Если он расколется на крупные куски — все в порядке, обжиг был правильным. Если рассыплется на мелкие части — значит, изделие пережгли. Пережженный кирпич покрывается стекловидной пленкой. От этого он становится теоретически прочнее, но класть из него печи или камины точно не стоит: железняк, образующийся при пережоге, плохо свяжется раствором.

Хитрости маркировки

Шамотный кирпич маркируется буквами, которые указывают на температуру применения и на физико-химический состав. Скорее всего, вы встретитесь с марками ШБ и ША. Буква «Ш» в этой маркировке означает «шамотный».

«Б» значит, что оксида алюминия в составе до 28%, а огнеупорность — 1 650 градусов по Цельсию. В кирпиче под литерой «А» окиси алюминия больше — 30%, а огнеупорность не менее 1 690 градусов.

Есть еще цифровые индексы, которые характеризуют габариты кирпича: у Ш-8 это 250х124х65 мм (длина, ширина и высота соответственно), у Ш-5 — 230х114х65 мм.

Читайте так же:
Кирпич марки м150 вес

Печной кирпич еще маркируется по прочности (по выносливости к сжатию, деформации и изгибу). По ГОСТам, прочность обозначается буквой «М». В быту вам достаточно будет М-200, вы ведь не собираетесь строить доменную печь (для которой понадобится М-500).

Фото: remstroiblog.ru

К чему надо присмотреться: недостатки шамотного кирпича

У шамотного кирпича есть недостатки, из-за которых его использование ограничивается.

6.Твердые сплавы. Режущая керамика

Твердые сплавы — это материалы, состоящие из зерен карбидов или карбонитридов тугоплавких металлов, соединенных металлической связкой. Режущая керамика состоит только из твердых химических соединений — оксидов, карбидов, нитридов.

Компоненты этих инструментальных материалов имеют ковалентный или ионный тип связи. Именно сильные межатомные связи обусловливают их высокие свойства: твердость, модуль упругости, теплостойкость.

Основной метод изготовления изделий из этих материалов — порошковая металлургия. Отличием этой технологии от литья является то, что в процессе спекания — окончательной операции получения материала, по крайней мере, один из компонентов находится в твердом состоянии. Применение порошковой металлургии для получения этих материалов предопределено либо весьма высокими температурами плавления, либо разложением некоторых компонентов (например, карбида вольфрама) при нагреве в нормальных условиях (нагревающая среда, давление) еще до их расплавления.

6.1.Сведения о технологии порошковой металлургии.

Основными технологическими процессами порошковой металлургии являются:

Для получения порошковисходных компонентов используют различные технологии, в зависимости от природы сырья.

Для получения карбида вольфрама (WC) — основного компонента большинства твердых сплавов — используют карбидизацию порошкообразного металлического вольфрама в среде углеродсодержащего газа.

Сначала, в две стадии получают металлический вольфрам. На первой, в результате разложения вольфрамовой кислоты образуется оксид вольфрама, который на второй стадии подвергают восстановлению в среде водорода. Затем производят карбидизацию в среде углеродсодержащего газа.

Карбид титана (ТiС), являющийся компонентом и твердых сплавов и режущей керамики, получают восстановлением окиси титана:TiO+С2Н2®TiC+CO+Н2.

Оксид алюминия (Al2O3) — основа некоторых видов керамики может быть получен переработкой бокситов, в которых его содержание составляет от 50 до 100%, а также обжигом глинозема.

Нитрид кремния (SiN) может быть получен азотированием кремниевого порошка или при термическом разложении диамида кремния:Si(NH2)®SiN+H2.

Искусственный алмаз и нитрид бора получают синтезом, используются также природные технические алмазы.

Порошкообразный металлический кобальт, являющийся связкой большинства твердых сплавов, получают восстановлением оксидов кобальта в среде водорода.

Наиболее распространенный метод приготовление смесей— размол в шаровых мельницах. При этом происходит измельчение порошков, а в многокомпонентных системах и их перемешивание, что обеспечивает получение однородной массы. Наибольшее распространение получил размол в жидкой среде. При наличии жидкости в тонких щелях частиц компонентов создается повышенное давление вследствие капиллярных сил. Это приводит к распространению трещины частицах, разрушению и, таким образом, измельчению частиц. Кроме того, это приводит сначала к расширению промежутков между частицами в конгломератах, а затем и расчленению собственно конгломератов, что облегчает смешивание порошков. Для мокрого размола могут быть использованы различные органические жидкости: этиловый и метиловый спирты, ацетон, бензин. Время размола — от 2-3 до 4-5 суток в зависимости от требований к дисперсности порошков. По окончанию мокрого размола избыток жидкости сливается, дальнейшее отделение жидкости осуществляется отжатием или центрифугированием с последующей сушкой в восстановительной атмосфере при 650-750°С.

Формованиезаготовок для последующего спекания может осуществляться различными методами: прессование в прессформах, гидростатическое прессование, мундштучное прессование (метод шприцевания или выдавливания), шликерное литье (отливка суспензий). Наиболее распространенной технологией в порошковой металлургии является прессование в прессформах.

Давление прессования 500-600 Мпа. При прессовании важно обеспечить высокую и равномерную плотность смеси по объему. От степени уплотнения зависит величина усадки при последующем спекании. Чем выше пористость заготовки, тем больше усадка, т.е. тем сильнее меняются размеры компактного спеченного изделия. Если заготовка имеет неодинаковую плотность по объему, то вследствие различной усадки происходит искажение формы.

Исходные порошки инструментальных материалов обладают весьма малой пластичностью. Это не позволяет обеспечить равномерную плотность при одностороннем прессовании (рис. 6.1а) (при одностороннем прессовании цилиндрических заготовок высотой 25-30 мм из порошков твердого сплава фактическое давление в нижних слоях смеси — у дна прессформы — составляет всего 20-30% от приложенного к пуансону). Для получения более равномерной плотности по объему используют двустороннее прессование, при котором давление к уплотняемому порошку прикладывается с двух сторон (рис. 6.1б).

Для большего уплотнения заготовок твердых сплавов при прессовании в смесь вводят пластифицирующие вещества — пластификаторы, облегчающие скольжение частиц друг относительно друга и стенок прессформы. В качестве пластификаторов используют раствор синтетического каучука в бензине, парафин. Кроме того, пластификаторы придают заготовкам некоторую прочность за счет клеющей способности. Такие заготовки можно обрабатывать резанием либо непосредственно после формования, либо после предварительного спекания при 800-1000°С, когда заготовки имеют большую пористость, облегчающую их обработку резанием. Это позволяет изготавливать изделия сложной формы. Однако, вследствие высокой хрупкости таких заготовок при резании могут возникать выкрашивания или даже поломки.

Спекание— заключительная технологическая операция порошковой металлургии. В процессе спекания происходит превращение пористого вещества в компактный малопористый или, в идеале, беспористый материал. В процессе спекания увеличивается плотность за счет снижения пористости, т.е. происходит уменьшение объема исходной смеси, ее усадка.

Читайте так же:
Кирпич лицевой пустотелый розница

Спекание может быть твердофазным (фазы находятся в твердом состоянии) или жидкофазным (в присутствии жидкой фазы).

Соединение порошка в монолит происходит за счет диффузии. Движущей силой спекания является стремление системы к уменьшению поверхностной энергии (удельная поверхность монолита значительно меньше, чем дисперсных частиц).

Особенностью тугоплавких соединений является их низкая диффузионная способность. Поэтому процессы твердофазного спекания длительны.

Процессы диффузии значительно ускоряются в присутствии жидкой фазы. В этом случае диффузия происходит через жидкость. В жидкости растворяются частицы наименьшего размера. При охлаждении, вследствие уменьшения растворимости, происходит осаждение твердой фазы на не растворившихся более крупных частицах, являющихся центрами кристаллизации. Жидкость должна заполнять пустоты между частицами твердых фаз, т.е. должна их смачивать (т.е. растекаться по поверхности, а не собираться в шарики, как ртуть).

В твердых сплавах появление жидкой фазы при температурах спекания обусловлено наличием металла-связки. Рассмотрим процесс жидкофазного спекания на примере распространенных твердых сплавов, состоящих из карбида вольфрама с кобальтовой связкой (рис. 6.2). При нагреве смеси WCи Со в ней происходят фазовые изменения в соответствии с диаграммой «WC-Co»: при повышении температуры карбид вольфрама растворяется в кобальте, образуя твердый раствор, состав которого меняется вплоть до эвтектического. При этом начинается плавление, и в спекаемой массе появляется жидкость эвтектического состава. Дальнейший нагрев и выдержка при температурах спекания (1400°С) приводит к увеличению количества жидкости в сплаве. При этом, чем больше в сплаве кобальта, тем больше при температуре спекания будет жидкости (ее количество будет увеличиваться от сплаваIк сплавамIIиIII– по правилу отрезков). Это способствует достижению большей плотности материала при спекании. При охлаждении от температуры спекания до эвтектической эвтектика не образуется, т.к. карбидWCкристаллизуется на нерастворенных карбидах — центрах кристаллизации. Дальнейшее понижение температуры вызывает уменьшение растворимостиWCв твердом растворе и его выделение. После окончательного охлаждения структура состоит из карбидаWCи кобальтовой связки (точнее, твердого раствора малой концентрации — около 1%,WCв кобальте). Следует отметить, что структура реальных твердых сплавов может отличаться от описанной и будет рассмотрена ниже.

Для активирования процесса спекания керамики в смесь вводятся добавки, которые образуют жидкую фазу.

Так, керамика, состоящая из оксида алюминия (Al2O3), получает плотность 98,5-99,5%, от теоретической, если спекание проводится достигается при плотность 98,5-99,5% от теоретической достигается при температуре процесса 1800-1900°С. Технологическая добавкаMgOв количестве 0,2-0,4% (при этом образуется жидкая фаза) позволяет получить ту же плотность, понизив температур спекания до 1600-1700°С. При производстве керамики могут быть использованы и компоненты, образующие не жидкую фазу, а твердые растворы с компонентами керамики.

Используют следующие технологии спекания:

без приложения нагрузки после холодного прессования (ХП+С);

при совмещении процессов прессования и спекания — горячее прессование (ГП);

условиях всестороннего давления — горячее изостатическое прессование (ГИП). ГИП может быть использовано в качестве основного метода или быть дополнительной операцией после ХП+С или ГП. Его осуществляют в печах высокого давления (до 300 Мпа), которое достигается за счет подачи нейтрального газа.

Наиболее дешевым является метод ХП+С. Методы горячего прессования более энергоемки, они требуют применения дорогостоящей прессовой оснастки из высокопрочного графита. Поэтому для массовой продукции основным является метод холодного прессования.

Режущие пластинки из твердого сплава изготавливают в основном методом ХП+С. ГП применяется, главным образом, при изготовлении изделий больших габаритов — волок, размольных шаров. Технология ГИП используется для изготовления тяжело нагруженного штампового инструмента.

Применение горячего прессования при изготовлении керамики более актуально в связи с ее низкой прочностью. Применение ГП взамен ХП+С позволяет снизить пористость с 2 до 0,5% и повысить механические свойства. В изделиях, полученных ГИП, отсутствует анизотропия плотности, они равноплотны (что недостижимо при однонаправленном нагружении, характерном для ХП+С и ГП). Керамика, полученная методом ГИП, обладает максимальной стойкостью, однако эта технология очень дорогая.

6.2. Твердые сплавы.

Основной фазой твердых сплавов являются карбиды или карбонитриды, в количестве 80% и более. Твердые сплавы имеют высокие твердость — 87-92 HRA(HRC=2HRA-104) и теплостойкость (800-1100°С), поэтому допустимые скорости резания при использовании твердосплавного инструмента также высокие — 100-300 м/мин.

В зависимости от типа твердой фазы — карбиды, карбонитриды — и металла-связки твердые сплавы делятся на следующие четыре группы:

WC-Co- вольфрамокобальтовые типа ВК;

WC-TiC-CO- титановольфрамокобальтовые типа ТК;

WC-TiC-TaC-Co- титанотанталовольфрамокобальтовые типа ТТК;

TiCиTiCN-Ni+Мо — сплавы на основе карбида и карбонитрида титана – безвольфрамовые (БВТС), типа ТН и КНТ.

Сплавы ВК.Сплавы маркируются буквами «ВК» и цифрой, показывающей содержание кобальта (например, состав сплава ВК6 — 94%WС и 6% Со). Свойства сплавов определяются главным образом содержанием кобальта. Его увеличение приводит к повышению прочности, но твердость и износостойкость при этом снижаются (табл.6.1). Теплостойкость сплавов ВК — около 900°С. Сплавы этой группы обладают наибольшей прочностью по сравнению с прочими твердыми сплавами.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector