Твердосплавная смесь порошка МС221: состав и назначение
Твердосплавная смесь порошка МС221 — это готовый к прессованию порошковый материал на основе карбида вольфрама с кобальтовой связкой, предназначенный для изготовления износостойких изделий методом порошковой металлургии. Смесь МС221 относится к классу среднезернистых твердых сплавов и характеризуется оптимальным сочетанием твердости и вязкости, что определяет ее применение в условиях интенсивного абразивного изнашивания при умеренных ударных нагрузках.
Гранулометрический состав порошковой смеси МС221 подобран для обеспечения стабильной усадки при спекании и воспроизводимости физико-механических свойств готового изделия. Содержание кобальта в смеси составляет 8–10 % по массе, что обеспечивает достаточную прочность связки при сохранении высокой твердости карбидной фазы. Средний размер зерен карбида вольфрама находится в диапазоне 1,5–3,0 мкм, что позволяет получать структуру сплава с равномерным распределением карбидной фазы.
Технологические параметры прессования и спекания
Смесь МС221 поставляется в виде пластифицированного порошка с содержанием технологической связки (парафин или синтетический каучук) в количестве 1,5–2,5 % по массе. Такая пластификация обеспечивает сыпучую консистенцию, необходимую для автоматической дозировки и равномерного заполнения пресс-форм при производстве твердосплавных пластин и деталей сложной конфигурации.
Рекомендуемое давление прессования для смеси МС221 составляет 120–180 МПа в зависимости от требуемой плотности прессовки. После удаления пластификатора в водородной среде при температуре 400–600 C проводится предварительное спекание, затем окончательное спекание в вакууме при температуре 1380–1420 C. Продолжительность изотермической выдержки при окончательном спекании — 60–90 минут.
Физико-механические характеристики сплава МС221
После полного цикла спекания твердый сплав МС221 демонстрирует следующие эксплуатационные показатели: плотность 14,4–14,7 г/см, твердость по Виккерсу 1250–1400 HV, предел прочности при поперечном изгибе 2800–3400 МПа. Трещиностойкость (KIC) составляет 12–15 МПам1/2, что обеспечивает устойчивость к сколам и выкрашиванию режущей кромки при прерывистом резании.
| Параметр | Значение | Метод контроля | Единица измерения | Примечание |
|---|---|---|---|---|
| Содержание кобальта | 8–10 | Химический анализ | % по массе | Связующая фаза |
| Плотность после спекания | 14,4–14,7 | Гидростатическое взвешивание | г/см | Беспористая структура |
| Твердость HV30 | 1250–1400 | Виккерс | кгс/мм | Нагрузка 30 кгс |
| Прочность на изгиб | 2800–3400 | Трехточечный изгиб | МПа | Образец типа А |
| Средний размер зерна WC | 1,5–3,0 | Металлография | мкм | Среднезернистая структура |
Области применения твердосплавной смеси МС221
Изделия, полученные из смеси МС221, применяются в следующих промышленных сегментах:
- режущий инструмент для обработки чугуна, цветных металлов и жаропрочных сплавов на токарных и фрезерных станках с ЧПУ;
- износостойкие накладки и втулки гидроциклонов, насосов для перекачки абразивных пульп в горнорудной промышленности;
- фильеры и волочильный инструмент для производства проволоки из стали, меди и алюминия;
- уплотнительные кольца и седла клапанов для запорной арматуры, работающей в условиях высоких давлений;
- твердосплавные пластины для торцевых фрез и отрезных резцов, эксплуатируемых при прерывистом резании.
Смесь МС221 поставляется в герметичной таре, исключающей окисление и увлажнение порошка при транспортировке и хранении. Рекомендуемый срок хранения при соблюдении условий складского режима (температура 15–25 C, относительная влажность не более 60 %) составляет 12 месяцев с даты изготовления. Перед использованием смесь рекомендуется просеять через сито с ячейкой 200 мкм для устранения возможных агломератов, образовавшихся при транспортировке.
Вопросы и ответы
Какое давление прессования оптимально для смеси МС221?
Оптимальное давление прессования составляет 120–180 МПа. Точное значение подбирается экспериментально в зависимости от геометрии прессовки и требуемой плотности после спекания. При давлении ниже 120 МПа возможно образование трещин при удалении пластификатора, выше 180 МПа — расслоение прессовки.
Какая температура спекания требуется для сплава МС221?
Окончательное спекание проводится в вакууме при температуре 1380–1420 C с изотермической выдержкой 60–90 минут. Предварительное спекание для удаления пластификатора выполняется в водородной среде при 400–600 C.
Для каких операций резания предназначен сплав МС221?
Сплав МС221 применяется для чернового и получистового точения, фрезерования и растачивания чугуна, углеродистых и легированных сталей, цветных металлов. Благодаря повышенной вязкости он устойчив к выкрашиванию при прерывистом резании и работе с ударными нагрузками.
Какой срок хранения у твердосплавной смеси МС221?
Срок хранения составляет 12 месяцев при температуре 15–25 C и относительной влажности не более 60 %. Перед использованием рекомендуется просеять смесь через сито 200 мкм для устранения агломератов.
