Если расплавить карбид

В предыдущей главе мы рассказали о твердых сплавах, полученных методом спекания. Но есть и другой способ - литье. Представьте, что вам нужен конструкционный материал, отличающийся высокой твердостью и абразивной стойкостью. А вот ударных нагрузок испытывать ему не придется, и, значит, не страшно, если он окажется хрупким, как керамическая плитка. Тогда нет ничего лучше литого сплава из твердых тугоплавких карбидов.

В некотором отношении литые сплавы превосходят даже металлокерамические. Например, они сохраняют структуру и основные свойства при таких повышенных температурах, когда даже самая жаростойкая металлокерамика начинает "плыть". Объясняется это измененными соотношениями цементирующих связок, а также характером сцепления зерен карбидов.

Дело в том, что благодаря присутствию рекордсмена жаростойкости - углерода - карбиды тугоплавких металлов плавятся при значительно более высоких температурах, чем сами первородные металлы. Скажем, чтобы расплавить карбид титана потребуется нагрев до 3140 градусов, а чистый титан - до температуры вдвое меньшей (карбид вольфрама составляет исключение, оплавляясь при более низкой температуре, чем чистый металл; и все же он очень популярен в технике благодаря другим, не менее ценным качествам, речь о которых пойдет ниже). Поэтому литые карбиды при высокотемпературных нагревах ведут себя значительно лучше, чем металлокерамические твердые сплавы, быстро теряющие жаростойкость из-за необратимых процессов в связывающей прослойке.

Большая часть тугоплавких элементов (титан, тантал и другие) используется в качестве присадок крайне мало. Они пока еще неконкурентоспособны по сравнению с традиционными соединениями. Карбиды неметаллических элементов, вроде кремния или бора, в чистом виде находят применение как абразивный материал при изготовлении шлифовального инструмента и порошка для полировочных работ. Карбиды вольфрама получили довольно широкое применение при изготовлении рабочих поверхностей инструмента, эксплуатируемого в тяжелых условиях, но не испытывающего ударных нагрузок (горноразведочных долот и коронок, фильер и т. д.). Литые карбиды вольфрама в виде спрессованного в металлических трубках порошка или крупки используют, например, при электроимпульсной наплавке твердого сплава для армирования режущего, штампового или бурового инструмента. При этом толщина наносимого на сталь карбидного слоя едва достигает 25 микрон. Чтобы проделать подобную операцию, используется вибрирующее устройство - "пистолет", в котором крепится твердосплавный электрод.

Режущий инструмент, наплавленный карбидом вольфрама, выдерживает в процессе последующей эксплуатации температуру на режущей кромке до 1150 градусов (быстрорежущая сталь - в два с лишним раза меньше). Благодаря твердосплавному покрытию толщиной всего в 0,04 миллиметра и непродолжительности термического воздействия структура и физико-механические свойства основного материала, из которого сделан инструмент, остаются неизменными. Стойкость стальных перфораторных буров, направленных карбидом вольфрама, возрастает в два раза, стойкость резцов для черновой обработки фрез, матриц и штампов - до пяти раз.