Сильман Г.И., Дмитриева Н.В., Грядунов С.С. (БГИТА, г.Брянск, РФ)

Литые твердые сплавы разработаны на основе высокоуглеродистых (заэвтектических) комплексно-легированных белых чугунов в качестве сравнительно дешевого заменителя дорогостоящих металлокерамических вольфрамсодержащих твердых сплавов и износостойких наплавочных материалов типа стеллитов. Основной легирующий комплекс в разработанных сплавах состоит из сочетания хрома, ванадия и марганца. Он обеспечивает возможность формирования композиционной структуры с большим количеством (около 30 %) специальных карбидов (типа МС и М₇С₃) и самозакаливающейся матрицей. С целью повышения прокаливаемости и механических свойств сплавов они дополнительно легированы небольшими количествами меди и молибдена. Для обеспечения измельченной литой структуры жидкие сплавы подвергаются микролегированию и модифицированию.

Разработанные сплавы отличаются высокой твердостью (НRC 64-70) и абразивной износостойкостью. Эти свойства могут быть обеспечены как непосредственно в литом состоянии (самозакаливающиеся сплавы), так и после термической обработки литых заготовок (термообрабатываемые сплавы). Изделия из сплавов по обоим вариантам получают точными методами литья (по выплавляемым и газифицируемым моделям, в оболочковые и металлические формы) и подвергают только одному виду механической обработки – шлифованию. Изделия из самозакаливающихся сплавов подвергаются отпуску для снятия напряжений, изделия из термообрабатываемых сплавов – «мягкой» закалке ( в масле или на воздухе) и низкотемпературному отпуску. При рациональном химическом составе может быть обеспечена очень высокая твердость изделий (НRC 67-70), что соответствует твердости сплавов ВК 15 – ВК 20. По абразивной износостойкости литые сплавы с такой твердостью не уступают сплаву ВК 20.

Производственные испытания литых твердых сплавов проведены на различных изделиях. Для деревообрабатывающего инструмента (сборных фрез) отливали режущие элементы (ножи). Заготовки подвергали низкотемпературному отпуску (180-200°С, 40 минут), а затем шлифовали до размеров 30х30х4 мм и затачивали режущее лезвие. Твердость ножей составляла НRC 64-66. Испытания фрез с этими ножами проведены в лаборатории кафедры МТД БГИТА путем фрезерования заготовок из дуба в сопоставлении с фрезами, укомплектованными обычными ножами из быстрорежущей стали Р6М5 и твердого сплава ВК 15. Результаты испытаний показали, что по износостойкости режущего лезвия ножей литой твердый сплав со средней твердостью НRC 65 примерно в 2 раза превосходит сталь Р6М5, но несколько уступает сплаву ВК 15. Учитывая, что литой твердый сплав не только намного дешевле сплава ВК 15 (более чем на порядок), но и в 1,5-2 раза дешевле быстрорежущей стали, целесообразно использовать разработанные сплавы для изготовления режущих элементов деревообрабатывающего инструмента.

Очень хорошо зарекомендовали себя литые твердые сплавы и при использовании в таких изделиях, подвергаемых интенсивному изнашиванию, как лопатки дробеметных аппаратов и уплотнительные кольца подшипникового узла гусеничных машин. Производство этих изделий и других изнашиваемых деталей из новых изделий и других изнашиваемых деталей из новых сплавов может быть организовано на одном из заводов г.Брянска.

Литые твердые сплавы могут быть использованы и в качестве износостойкого наплавочного материала. В этом случае могут быть изготовлены литые прутки, гранулированные порошки, механические смеси порошкообразных компонентов, применяемых в порошковых проволоках и лентах. Наплавка может проводиться различными способами: газопламенным, плазменным, электрошлаковым. Проведенные исследования показали хорошее сцепление наплавленного слоя с основным металлом и малую его склонность к образованию горячих и холодных трещин. По износостойкости наплавленный металл не уступает металлу отливок при идентичности их химического состава.