Твердосплавная смесь порошка ТТ20К9: состав, свойства и применение
ТТ20К9 — промышленная твердосплавная смесь на основе карбида титана с никель-молибденовой связкой, выпускаемая по ГОСТ 3882-74 в виде готовых к прессованию порошковых композиций. В отличие от вольфрамсодержащих аналогов, данная смесь относится к безвольфрамовым твёрдым сплавам системы TiC–Ni–Mo и предназначена для изготовления режущего инструмента, работающего при высоких скоростях резания и в условиях интенсивного абразивного износа.
Химический состав и структурные характеристики
Смесь ТТ20К9 содержит 79 % карбида титана TiC, 15 % никеля Ni и 6 % молибдена Mo. Молибден вводится в связку для улучшения смачиваемости карбидных зёрен расплавом никеля при спекании, что обеспечивает плотную беспористую структуру. Карбидная фаза имеет зернистость 1–3 мкм, пористость спечённого материала не превышает 0,2 % (остаточная пористость по ГОСТ 9391-80 — не более балла 02).
Порошковая смесь поставляется в состоянии, готовом к холодному прессованию или шликерному литью. Насыпная плотность — 1,8–2,4 г/см, гранулометрический состав — 40–160 мкм. Влажность не превышает 0,1 %. Смесь пластифицируется раствором каучука или парафина в зависимости от метода формования.
Физико-механические свойства спечённого сплава
| Параметр | Значение | Единица | Метод контроля | Условия |
|---|---|---|---|---|
| Плотность | 5,8–6,2 | г/см | ГОСТ 20018-74 | 20 C |
| Твёрдость по Виккерсу | 88–91 | HRA | ГОСТ 20017-74 | нагрузка 60 кгс |
| Предел прочности при изгибе | 900–1100 | МПа | ГОСТ 20019-74 | трёхточечный изгиб |
| Модуль упругости | 310–340 | ГПа | динамический | 20 C |
| Теплопроводность | 20–25 | Вт/(мК) | стационарный | 100 C |
| Коэффициент линейного расширения | 7,5–8,5 | 10/К | дилатометрия | 20–600 C |
Области применения
Сплав ТТ20К9 применяется преимущественно для оснащения режущего инструмента, работающего без ударных нагрузок при чистовом и получистовом точении:
- токарные резцы для обработки углеродистых и низколегированных сталей на скоростях 200–350 м/мин;
- торцевые и концевые фрезы для фрезерования чугунов и закалённых сталей;
- развёртки и зенкеры для финишной обработки отверстий в корпусных деталях;
- инструмент для расточки гильз цилиндров и втулок в двигателестроении;
- сменные многогранные пластины для станков с ЧПУ токарной группы.
Благодаря высокой теплостойкости (до 900–1000 C) сплав сохраняет режущие свойства при скоростном точении, где вольфрамокобальтовые твёрдые сплавы интенсивно изнашиваются. Ограничение — склонность к хрупкому разрушению при ударных нагрузках и прерывистом резании.
Технология получения и переработки
Смесь ТТ20К9 получают методом мокрого смешивания порошков TiC, Ni и Mo в шаровых мельницах в среде спирта или ацетона с последующей сушкой и грануляцией. Формование заготовок осуществляется холодным прессованием при давлении 100–200 МПа либо шликерным литьём. Спекание проводится в вакуумных печах или в среде водорода при температуре 1380–1450 C с выдержкой 1–2 ч. Горячее изостатическое прессование (ГИП) при 1350 C и давлении 100 МПа позволяет снизить остаточную пористость до нуля.
Для финишной обработки спечённых заготовок применяют алмазное шлифование и электроэрозионную обработку. Пайка пластин к державкам выполняется припоями на основе меди или серебра с рабочей температурой 700–800 C.
Вопросы и ответы
Чем ТТ20К9 отличается от сплава Т15К6?
ТТ20К9 содержит 79 % TiC против 15 % у Т15К6 и не содержит карбида вольфрама. Это обеспечивает более высокую теплостойкость и меньшую плотность, но снижает прочность при изгибе и ударную вязкость.
При какой температуре спекается смесь ТТ20К9?
Оптимальный интервал спекания — 1380–1450 C в вакууме или водородной среде. Превышение температуры ведёт к росту карбидных зёрен и охрупчиванию сплава.
Можно ли использовать ТТ20К9 для обработки титановых сплавов?
Не рекомендуется. Химическое сродство титана к карбиду титана вызывает адгезионный износ и схватывание, что приводит к выкрашиванию режущей кромки. Для титановых сплавов применяют сплавы группы ВК с покрытием.
Какая пористость допустима для спечённых изделий из ТТ20К9?
По ГОСТ 9391-80 допустима остаточная пористость не выше балла 02, что соответствует объёмной доле пор менее 0,2 %. Для ответственного инструмента применяют ГИП-обработку.
