Каменное литье, Ситаллы, Металлокерамические твердые сплавы, Минеральная керамика

Каменное литье

Каменное литье — силикатный закристаллизованный материал, обладающий комплексом ценных физико-химических и механических свойств (табл. 1 и 2). В этом материале с кристаллическим плотным строением (плотность 3 г/см3) сочетаются отсутствие пористости— водопоглощение 0,2%; высокая прочность при сжатии — 3000—5000 кгс/см2 (300—500 МПа), прочность при изгибе — 400— 800 кгс/см2 (40—80 МПа); большое сопротивление истиранию; химическая стойкость ко всем агрессивным средам (в H2SO4—99,8%; в НСl —98,9%).

Каменное литье — высококачественный кислотоупорный и износостойкий материал, все шире применяемый в цементопроводах. Для производства каменного литья используют недефицитное сырье: изверженные горные породы (диабазы, базальты, трасы и т. п.), шихту из осадочных пород (песок, доломит, глина), отвальные и огненно-жидкие металлургические шлаки с соответствующими добавками.

Ситаллы

Технические ситаллы — это продукт кристаллизации стекол особых составов, обладающих способностью при термообработке превращаться в микрокристаллический материал.

Износоустойчивые ситаллы (табл. 3) используют для изготовления трубопроводов, пар трения, плунжеров и других деталей химических насосов, реакторов, мешалок, насадочных изделий, запорных клапанов. Такое направление использования обусловлено высокой термостойкостью и непроницаемостью ситаллов для жидкостей и газов.

Отверстия в ситаллах сверлят с помощью алмазных инструментов разных размеров типа АЗК или А4К с использованием обычных сверлильных станков. Конические отверстия обрабатывают специальными алмазными инструментами.

Детали из ситалла соединяют между собой и с другими материалами (стеклом, керамикой, металлами) с помощью стеклокристаллического цемента или клеев и замазок на основе эпоксидной смолы и жидкого стекла.

ТАБЛИЦА 1. Физические свойства каменного литья

Показатели КЛ-1 КЛ-2 КЛ-3 КЛ-4 КЛ-5 КЛ-6 КЛ-7 КЛ-8
Плотность, г/см 2,89-3 2,88 2,91 3,08 2,97 2,75-3 3,01 2,98
Водопоглощение, % 0,13 1,09 0,13 0,015 0,042 0,08 0,05 0,006
Температура начала размягчения, °С 979 1039 906 972 1107 1007 782 1052
Температура жаропрочности,  °С 1009 1075 937 1050 1118 1028 859 1104
Температура текучести, °С 1082 1195 1125 1100 1143 - 1051 -
Сопротивление истиранию (извос), г/см2 0,05 0,064 0,043 0,05 0,047 0,05 0,058 0,07

                               
ТАБЛИЦА 2. Механическая прочность каменного литья

Показатели КЛ-1 КЛ-2 КЛ-3 КЛ-4 КЛ-5 КЛ-6 КЛ-7 КЛ-8
Предел прочности при сжатии (размер образца 4X4X4), кгс/мм2 (МПа) 44,20  (442) 33,11  (331) 33,10  (331) 37,65  (376,5) 38,80  (388) 49,4  (494) 45,23  (452,3) 25,00  (250)
Предел прочности при поперечном изгибе (размер образца 120Х25Х6), кгс/мм2 (МПа) 6,53  (65,3) 4,00  (40) 5,86  (58,6) 6,67  (66,7) 7,14  (71,4) 5,82  (58,2) 6,20—6,40  (62—64) 5,50  (55)
Удельная ударная вязкость по ГОСТ 11067—85 (размер образцов 120X25X6), кгс*см/см2 (Дж/м2) 1,195  (127) 1,31  (128) 1,18  (118) 2,49  (245) 1,275  (127) 1,125  (108) 2,16 (208) 2,46  (240)
Коэффициент Пуассона (размер образца 120X25X6) 0,210 0,145 - 0,236 0,252 0,214 0,283 0,241

                               
ТАБЛИЦА 3 Механические свойства ситаллов

Марка ситалла Предел прочности Коэффициента Пуассона Микротвердость
при изгибе при сжатии
кгс/мм2 МПа кгс/мм2 МПа кгс/мм2 МПа
СТЛ-1 10,4 104 68,1 681 0,26 744 7440
СТЛ-2 11,6 116 79,9 799 0,29 765 7650
СТЛ-3 10 100 65,2 652 0,28 725 7250
СТЛ-4 11,5 115 69 690 0,29 690 6900
СТЛ-5 10,9 109 95 950 0,29 836 8360
СТЛ-6 12,5 125 60 600 0,25 870 8700
СТЛ-7 11,6 116 80,6 806 0,27 830 8300
СТЛ-8 10 100 45,5 455 0,3 865 8650
СТЛ-9 13,9 139 73,4 734 0,23 - -
СТЛ-10 22,5 225 100 1000 0,2 627 6270
СТМ-1 17,9 179 45,3 453 0,34 967 9670
СТМ-2 13,9 139 90,5 905 0,25 705 7050
СТМ-3 - - 103,5 1035 0,27 790 7900
СТБ-1 10,7 107 87,8 878 0,27 599 5990
СТБ-2 13,5 135 40,7 407 0,25 583 5830
Стекло 13-в 9,6 96 66,6 666 0,26 643 6430

Металлокерамические твердые сплавы

Применяют для изготовления режущего инструмента. Их получают путем прессования и спекания порошков тугоплавких металлов. Основными компонентами для изготовления твердых сплавов являются карбиды вольфрама, титана в тантала. Кобальт в составе твердых сплавов является связующим.

Стандарт (ГОСТ 3882-74) устанавливает марки твердых сплавов по следующим группам:   

а) вольфрамовые твердые сплавы: ВК3, ВК3-М, ВК4, ВК4-В, ВК6-М, ВК6, ВК6-В, ВК10, BK15, ВК20 и ВК25;
б) титано-вольфрамовые твердые сплавы: 730К4, Т15К6, Т14К8, Т5К10 и Т5К12;
в) титано-тантало-вольфрамовые твердые сплавы: ТТ7К12 и ТТ10-К8-Б

Сплавы группы ВК как более вязкие применяют при обработке чугунов и других хрупких материалов. Сплав ВК6-М используют при чистовой обработке чугунов и нержавеющих сталей. Сплав ВК8-В рекомендуется при обработке жаропрочных сталей аустенитного класса. Твердые сплавы Т5К12, ТТ7К12 обладают высокой износоустойчивостью, прочностью, сопротивлением удару, вибрациям и  выкрашиванию.  

Примерное назначение твердых сплавов приведено в приложении к ГОСТ 3882-74.

Минеральная керамика

Основу минеральной керамики составляет технический глинозем (оксид алюминия Al2O3), подвергнутый спеканию при температуре более 1750°С. Инструмент с минералокерамической приставкой может работать при более высоких режимах резаяия, чем металлокерамика, и используется при получистовом и чистовом точении чугуна, конструкционных легированных сталей, но из-за хрупкости применяется пока ограниченно.

 

Предметный указатель: