Сплав ВК8

Состав ВК8 – особый сплав, в котором, в отличие от большинства аналогичных стальных составов, изменено процентное соотношение в пользу специфических добавок, например, повышено содержание кобальта. Это позволяет применять изделия из ВК8 только для конкретных задач.

Сокращение «ВК» означает, что в данном сплаве содержатся вольфрам и кобальт. Состав этот не относится к группе обычных быстрорежущих сталей. Поскольку содержание легирующих присадок ниже 1% или строго в данном количестве (а также при значительном преобладании по процентному соотношению) не указывается, даже неспециалист может догадаться, что расшифровка состава ВК8 звучит как «8% кобальта».

Однако, в отличие от большинства железосодержащих сплавов, железа содержится в нём всего 0,3%, а вот 92% – чистый карбид вольфрама. Это ставит сплав ВК8 в ряд с такими составами, как победитовый, который часто применяют при разрушении бетона особой прочности, обожжённого (по традиционной старой технологии) глиняного кирпича, гранитных глыб, базальта и других стройматериалов, о которые простые быстрорежущие стали тут же затупились бы, едва нагревшись до температуры отпускания в 200-350 градусов по Цельсию.

Маркировка также дополняется в зависимости от зернистости: «М» – мелкозернистый сплав, «В» – «высокозернистый» (зёрна или гранулы повышенной крупности). Если дополнительная маркировка отсутствует, то зернистость сплава усреднённая. Указанные характеристики регламентируются на основании ГОСТа 3882-1974.

Кроме вольфрама и кобальта, в сплаве ВК8 содержатся также примеси оксидов железа – не более 4 промилле. Угля в сплаве примерно 6,3 промилле. Кобальт связывает воедино структуру карбида вольфрама. За счёт указанных свойств сплав напоминает сталь, но на изломе он тёмный, подобный графиту.

Именно на карбиде вольфрама построены структуры всех модификаций победита, однако из-за дороговизны вольфрама и кобальта свёрла, даже изготовленные не из цельного стержня, а с приваренным разрезающим концом, дёшево стоить не могут. Разрезать победитообразные сплавы сможет лишь алмаз, остальные материалы бессильны против составов, львиную долю которых составляет именно вольфрам. А особо твёрдая и прочная структура сплава достигается за счёт тугоплавкости вольфрама – 3387 градусов.

Для выделки вольфрамсодержащих деталей делают следующее: измельчают исходное сырьё, выделяют нужные фракции, мешают последние в соответствии с планом технологии, добавляют клей и прессуют, а затем дорабатывают в воздушной камере при 300 атмосферах и при 1400 градусах жара. В итоге кобальт отдаёт небольшое количество влаги, которое смачивает поверхность детали. Кристаллизуясь, заготовка проходит через стадию соединения карбидных наногранул друг с другом. Полученная заготовка отличается особой прочностью и износоустойчивостью.

Итак, ВК8 – чрезвычайно твёрдый, тягучий и прочный сплав, заметно обходящий по этим показателям любую быстрорежущую сталь. Жаростойкость и жаропрочность дают возможность сверлить и разрезать изделия из ВК8, не ожидая технологических перерывов. Сплав легко выдерживает 900-градусный жар при непрерывном режиме работы. Свёрла и режущие коронки способны проработать значительное количество времени (час и более) без технологических перерывов.

Износоустойчивость при перегреве у карбидного вольфрама вчетверо больше, чем, к примеру, у быстрорежущих сталей типа Р-12. Коронка свободно может за минуту проходить траекторию, равную в пересчёте длине повторяющихся друг за другом дуг окружностей в 200 м. Сплав ВК-8 вибрационноустойчив, что обусловлено его химическим составом. Чем выше зернистость ВК8, тем прочнее и изделия и тем дольше они служат.

Теплопроводность ВК8 составляет 50,2 Вт/м из расчёта нагрева на один К. Теплостойкость – примерно 900 градусов, при такой температуре закаляется большинство обычных сталей. Разрешённое давление при обрабатывании деталей – до 300 атмосфер. Коэффициент вязкости – 35 кДж/м2, трение в воде составляет лишь 1%. Твёрдость по шкале Роквелла – 88 единиц, у лучших сталей, для сравнения, она равна 74. Однако прочность обусловлена высокоплотным составом – 14,8 г/см3. Состав тонет в ртути (её плотность – 13,6 г/см3). Предельная прочность на слом, потерю формы – 16660 атмосфер.

За рубежом в Чехии производят аналогичные марки CSN, G1.1, G2, в Польше – PN, H30. В Венгрии это сплавы MSZ, DR30, DR40, в Болгарии – BDS, в Швеции – SS, MC241, в Германии – DIN, WNr, HG30, HG40. Наконец, российские заводы специализируются на заменителях В95, Д16Т. Вместо победитообразных составов коронки и свёрла могут выпускаться из сталей 14Х17Н2 и М390.

Сверло и сверлящая коронка – самые распространённые варианты, для которых применяется сплав ВК8. Производить из него детали широкого потребления ни одна компания не станет: кобальта и вольфрама на планете не так много, как железа и алюминия.

Отдельные тестировщики пытались расплавить испорченные расходники из ВК8, однако ничего это не дало: наконечник с режущей кромкой раскалялся добела, а расплавлялась лишь сталь, в основу из которой был вварен или впаян сам наконечник. Тот, в свою очередь, оставался целым. Сверло с наконечником из ВК8 проработает тысячи циклов, прежде чем сама режущая часть выпадет из него.

Кроме производства слесарных инструментов, сплав ВК8 используется в медицине и ювелирном деле. Обработка сплава ВК8 производится без образования стружки и разными механическими способами (лазерная и алмазная резка), а также при помощи газотермического устройства, наносящего напыление из карбида вольфрама. Сплав нашёл применение в изготовлении зенковок и фрез, валов, штампователей, скоблящих расходников для чистовой обработки сталей, сложных в работе, а также любого цветмета, композитных материалов и неломкого пластика высокого качества.

Изготовление цельных резаков из карбида вольфрама также практиковалось несколько десятилетий назад, однако из-за дороговизны вольфрама и сложности производства такое сверло стоило бы раз в сто (как минимум) дороже.

И хотя оно прослужило бы в течение многих лет, производителям это невыгодно, так как старые свёрла не заменялись бы долгие годы, не было бы спроса. Что касается небольшого затупления, то обычные точильные диски и круги, шлифовальные расходники и напильники не справились бы с карбидом вольфрама: пользователь с большей вероятностью испортит тот же напильник, чем подточит подтупленное сверло.