Эксплуатационные свойства металлокерамических твердых сплавов в основном определяются высокими износостойкостью и прочностью. Из этих свойств определяющим является прочность. Твердые сплавы стандартных марок по прочности уступают быстрорежущим сталям. Это объясняется хрупкостью или весьма малой пластичностью твердых сплавов по сравнению с быстрорежущей сталью, что связано с относительно низким сопротивлением твердых сплавов растягивающим напряжениям и деформациям и особенно ударным нагрузкам. Этот недостаток твердых сплавов наиболее проявляется при применении его для оснащения многолезвийного инструмента, когда выход из строя одного лезвия приводит к смене инструмента и его переточке.
Структура сплавов
Одним из важнейших факторов увеличения работоспособности твердого сплава на основе WC является равномерное распределение карбидов в структуре кобальтовой фазы, что может повысить прочность сплавов на изгиб в 2 раза.
Мерой распределения кобальтовой фазы может служить коэрцитивная сила. Стойкость твердого сплава тем больше, чем выше коэрцитивная сила.
Между износом задних поверхностей hз и коэрцитивной силой Нс существует зависимость вида: hз=kНс —n, где k – константа, а показатель n характеризует среди других факторов также условия изготовления твердых сплавов.
С увеличением содержания кобальта в твердом сплаве возрастает коэффициент трения и повышается степень адгезионного взаимодействия в зоне контакта. Если увеличивается содержание карбида титана от 8 до 12 %, то износостойкость твердого сплава повышается. Однако при дальнейшем увеличении содержания карбида титана (до 30 %) происходит интенсивное выкрашивание режущей кромки после непродолжительного времени резания. Величина оптимального содержания Ti в марках сплава находится в интервале 25… 40 %.
Методом электронной дифракции установлено, что на поверхностях пластинки из титановольфрамового твердого сплава после прекращения процесса резания образуется слой оксида титана (III).
Фактором, определяющим износ твердого сплава на основе карбида вольфрама при резании стали, является приваривание мелких частиц этой стали к поверхности твердосплавной пластинки во время резания. Это вызывает вырывание отдельных частиц твердого сплава.
Температура сваривания Ti2О3 со сталью весьма высока, поэтому сваривания при наличии этого оксида не происходит. Частицы стали лишь скользят по поверхности пластинки, защищенной слоем Ti2О3. Экспериментально установлено, что в определенном интервале температур образование слоев Ti2О3 идет непрерывно. После удаления слоя в результате частичного износа тотчас образуется новый слой и т. д.