Твердые сплавы

Раздел: Учебники

Идея об использовании высокой плотности вольфрама (19,3 г/см3) и псевдосплавов вольфрам — свинец для баллистических целей высказывалась уже в патентах 1902 г.  В дальнейшем возникла мысль об использовании для этих целей значительной твердости и прочности карбида вольфрама, обладающего одновременно достаточной высокой плотностью . Уже в 1929 г. в Германии успешно испытали первые сердечники снарядов из металлокерамического твердого сплава (94% WC и 6% Со) плотностью 14,8 г/см3

Сердечник снаряда должен обладать высокой плотностью, хорошей вязкостью и твердостью -—88—90 HRA (у головки снаряда). Выдержать эти условия одновременно довольно трудно, так как они в известной мере исключают друг друга. Высокую плотность можно получить при возможно низком содержании связки, использовании карбида вольфрама с значительным содержанием углерода и путем горячего прессования детали. Однако при малом содержании связки и высоком содержании W2C, а также двойных карбидов твердый сплав оказывается очень хрупким. Такие твердые, хрупкие и обладающие особо высокой плотностью твердые сплавы можно применять только для малогабаритных сердечников. Сердечники более крупных размеров нужно изготовлять из обычного WC с 6% С и с содержанием связки не менее 3% (желательно 9—13%).

При серийном изготовлении сердечников снарядов приходится пользоваться более дешевыми сырьевыми материалами, чем при обычном изготовлении твердосплавных изделий. Так, приходится мириться с меньшей чистотой и применять вольфрамовый порошок углеродного восстановления, содержащий 99,5—99,7% W.

Вместо кобальта в качестве связки используют никель, а также смеси никель — железо и кобальт — никель, хотя известно, что эти связи могут сильно ухудшить качество используемых твердых сплавов. Вместо дорогостоящего мокрого размола применяют по возможности более дешевый сухой размол.

В Германии во время второй мировой войны фирма «Фридрих Крупп» изготовляла сердечники диаметром 6,13 мм из карбида вольфрама с 4,5% связанного углерода. В качестве связки добавляли 2% Ni. Уменьшая содержание углерода примерно до 1,8% и содержание связки до 1%, удалось повысить плотность сплава с 17,2 до 17,4 г/см3. Полученный таким путем твердый сплав оказывался, однако, чрезвычайно хрупким. Для массового изготовления сердечников диаметром 15—36 мм позднее стали использовать спла^ на основе насыщенного монокарбида вольфрама с 3% Ni в качестве связки. Этот сплав имел плотность 15,1 —15,4 г/см3, твердость 89,8—90,2 HRA и ударную вязкость 0,7— 0,9 кГм/см2.

Все сплавы подвергали горячему прессованию. При этом для снарядов меньшего калибра за один прием односторонним прессованием изготовляли большее количество (4—6) сердечников. Сердечники более тяжелых снарядов изготовляли двусторонним прессованием в прессформе. Расход графита был велик, так как непосредственно соприкасавшиеся с сердечником графитовые пресс- формы использовали только один раз. Применение графитовых втулок и пластинок позволило многократно использовать пуансоны и матрицы. Измельченный в порошок графитовый лом применяли для карбидизации вольфрама.

Отпрессованные сердечники — заготовки до их монтирования в снаряды требовалось подвергать почти всестороннему шлифованию. Из-за высокой твердости и массовости производства деталей это требовало значительного расхода шлифовальных дисков. Шлифование алмазными дисками или заточка алмазными резцами являются дорогостоящими операциями.