Твердые сплавы в связи с их специфическими свойствами и особыми условиями производства принято выделять в самостоятельную группу материалов.
В современной технике к этой группе относят материалы, используемые для армирования режущих инструментов, высокое сопротивление износу которых обусловлено присутствием в них карбидов вольфрама, бора, боридов хрома и других износостойких соединений.
Износостойкость твердых сплавов в 15 – 20 раз выше, чем у лучших инструментальных сталей.
Благодаря высоким эксплуатационным свойствам и простоте армирования инструмента, наибольшее применение получили металлокерамические вольфрамокобальтовые твердые сплавы (BK), некоторые свойства основных типов которых приведены в табл. 1.
Твердые сплавы типа BK получают спеканием смеси порошков монокарбида вольфрама и кобальта при температуре около 1400 °С. Сплавы сохраняют твердость карбида вольфрама, близкую к твердости алмаза, а присутствие кобальта обеспечивает их вязкость и прочность.
Сплавы типа BK являются теплостойкими. Они сохраняют свои физические и механические свойства при высоких температурах, в отличие от углеродистой инструментальной стали, теряющей свои качества при температуре выше 250 °С.
По структуре твердые сплавы подразделяются на мелкозернистые (индекс М, размер основной фракции до 1 мкм), среднезернистые (размер зерен 1—2 мкм) и крупнозернистые (индекс В, размер зерен 2—5 мкм).
В горном и камнеобрабатывающем инструменте применяются средне- и крупнозернистые сплавы, обладающие повышенной прочностью и ударной вязкостью. Наиболее часто используемой формой твердосплавного режущего элемента в камнеобрабатывающем инструменте является плоская пластина.
Таблица 1. Основные свойства твердых сплавов типа BK
| Тип твердого сплава (ГОСТ 3882—74) | Содержание по массе, % | Крупность зерен карбидо-вольфрамовой фазы,
MKM |
Плотность, кг/м3 | Предел прочности на изгиб, МПа, не менее | Твердость, единицы по HRA, не менее | |
| карбида вольфрама | кобальта | |||||
| ВК4ВК | 96 | 4 | 2—5 | 15000 | 1400 | 88,0 |
| ВК6 | 94 | 6 | 1—3 | 14800 | 1450 | 88,5 |
| ВК6В | 94 | 6 | 2—5 | 14800 | 1500 | 87,5 |
| ВК8 | 92 | 8 | 1—3 | 14600 | 1600 | 87,5 |
| ВК8В | 92 | 8 | 2—5 | 14600 | 1700 | 86,5 |
| ВК8ВК | 92 | 8 | 2—5 | 14700 | 1750 | 87,5 |
| ВК11В | 89 | 11 | 2—5 | 14300 | 1800 | 86,0 |
| ВК11ВК | 89 | 11 | 2—5 | 14300 | 1800 | 87,0 |
| ВК15 | 85 | 15 | 1—3 | 14000 | 1800 | 86,0 |
В зависимости от назначения инструмента для армирующих твердосплавных пластин рекомендуются следующие типы сплавов:
ВК8 и ВК88 – для штрипсовых и дисковых пил, применяемых при распиловке низкопрочного камня;
ВК11—для ручного и механизированного ударного инструмента, применяемого при фактурной обработке камня;
ВК15—для рабочей части буров при бурении высокопрочных и прочных горных пород ручными перфораторами.