Ce poți găti din calmar: rapid și gustos

Pentru grupurile principale materiale superdure include diamante, nitrură de bor, oxid de aluminiu (Al 2 O 3 ) și nitrură de siliciu (Si 3 N 4 )sub formă de monocristal sau sub formă de pulbere (ceramica minerala).

Diamant- modificarea cristalină cubică a carbonului, insolubilă în acizi și alcalii. Mărimea unui diamant se măsoară în carate (un carat este egal cu 0,2 g). Există tehnici naturale (O)și sintetice policristaline (CA) diamante. Diamantele sintetice sunt produse prin transformarea carbonului într-o altă modificare datorită unui volum semnificativ de grafit în condiții de temperaturi ridicate (~2500 0 C) și presiuni (~1.000.000 MPa).

Calitatea diamantelor policristaline sintetice ASB tip balas sunt produse conform TU 2-037-19-76 (ASB-1, ASB-2, ..., ASB-5), diamante policristaline de calitate ASPC tip carbonado - conform TU 2-037-96-73 (ASPK-1, ASPK-2, ASPK-3).

Pe baza de materiale nitrură de bor cubică (KNB) sunt împărțite în două grupe : materiale care conțin peste 95% nitrură de bor cubică și materiale care conțin 75% nitrură de bor cubică cu diverși aditivi (de exemplu, Al 2 O 3). Prima grupă include elbor – R(compozit 01), Gexanite – R(compozit 10), belbor (compozit 02), ismit , PTNB . Al doilea grup include compozitul 05 Cu fracție de masă KNB 75% și Al 2 O 3 25%.

Din ceramică minerală Cele mai utilizate materiale pentru scule sunt următoarele materiale: :

Ceramica oxidică (albă), care constă din oxid de aluminiu (alumină naturală anhidră Al 2 O 3 aproximativ 99%) cu adaosuri minore de oxid de magneziu (MgO) sau alte elemente. Se emit timbre : TsM332, VSh-75 (TU 2-036-768-82 ); VO13 (TU 48-19-4204-2-79).

Oxid de aluminiu – corindon. Se folosesc corindonul tehnic (natural) și sintetic. Corindonul sintetic este utilizat pe scară largă electrocorindon (reprezentând oxidul cristalin A1 2 O 3) gradele 16A, 15A, 14A, 13A, 12A etc. Şi carborundumuri (reprezentând un compus chimic de siliciu cu carbon SiC) gradele 55С, 54С, 53С, 52С, 64С, 63С, 62С.

Oxid-carbură(negru) ceramică constă din Al 2 O 3 (60 - 80%), carburi metalice refractare (TiC) și oxizi de metal. Clasele VOK60, VOK71 și V3 sunt produse în conformitate cu GOST 25003-81.

Ceramica oxid-nitrură constă din nitruri de siliciu (Si 3 N 4) și materiale refractare, inclusiv oxid de aluminiu și alte componente. Acest grup include mărci : cortinită - ONT-20(conform TU 2-R36-087-82) si silinit –R(conform TU 06-339-78).

Proprietățile și aplicarea materialelor pentru scule

Materialele pentru scule sunt utilizate pentru fabricarea de unelte de tăiere, măsurare, ștanțare și alte unelte.

Materialele de scule trebuie să aibă :

duritate ridicată, depășind semnificativ duritatea materialului prelucrat;

rezistență mare la uzură necesară pentru a menține dimensiunea și forma muchiei de tăiere în timpul funcționării;

rezistență suficientă cu o oarecare vâscozitate pentru a preveni ruperea sculei în timpul funcționării;

rezistența la căldură atunci când prelucrarea se realizează cu viteză crescută.

Carbon Oțelurile pentru scule sunt destinate fabricării de scule așchietoare care funcționează fără încălzire semnificativă a muchiei de tăiere (până la 170 ... 200 ° C) și matrițe de deformare la rece.

Oțeluri cu conținut scăzut de carbon (U7, U7A), deoarece sunt mai plastice, sunt folosite pentru fabricarea instrumentelor de percuție : dălți, freze transversale, poansone, baros, topoare, saiare; unelte sanitare : tăietori de sârmă, cleşte, cleşte cu vârf, şurubelniţe, ciocane; pentru matrițe de forjare; sârmă de ac; unelte pentru prelucrarea lemnului : freze, freze, freze etc.

Oţel U8, U8A, U8GA, U9, U9A - plastic și utilizat pentru fabricarea uneltelor care lucrează în condiții care nu provoacă încălzirea tăișului; pentru prelucrarea lemnului: freze, freze, freze, topoare, dalte, dalte, freze longitudinale și cu discuri; pentru role rulante; pentru calibre de formă simplă și clase de precizie inferioare etc.

Oţel U10, U10A - funcționează bine fără sarcini mari de șoc și încălzire a muchiei de tăiere. Se folosesc la fabricarea ferăstraie de dulgher, ferăstrău manual, burghie elicoidal, răzuitoare, pile, robinete de mână mici, matrițe, alezoare, râpă, pile cu ace, matrițe pentru ștanțare la rece, calibre netede și capse etc.

Din oteluri U12, U12A produc scule cu rezistență crescută la uzură, funcționând la presiuni moderate și semnificative fără a încălzi muchia de tăiere : pile, cuțite de ras, lame, instrumente chirurgicale ascuțite, raclete, instrumente de gravură, calibre netede.

Aliat Oțelurile pentru scule, în comparație cu oțelurile carbon, au o duritate roșie mai mare (200...500 °C), rezistență la uzură și o călibilitate mai bună în comparație cu oțelurile carbon.

Oţel 9ХС, ХГС, ХВГ, ХВСГФ utilizate pentru fabricarea sculelor așchietoare (tarode, matrițe, alezoare, broșe, freze etc.), precum și a sculelor de ștanțare în scopuri mai critice decât cele din oțeluri carbon utilizate pentru prelucrarea materialelor moi.

Oţel 8ХФ, 9ХФ, 11ХФ, 9ХФМ, 5ХНМ iar altele sunt folosite pentru a face unelte pentru prelucrarea lemnului (8HF), cutite pentru taierea la rece a metalelor (9HF), ferăstraie pentru construcții, matrițe de tăiat și poanson pentru debavurare la rece, instrumente chirurgicale etc.

De mare viteză oțelurile au rezistență crescută la uzură și rezistență la căldură (600 ... 650 °C), ceea ce permite utilizarea unor viteze de tăiere semnificativ mai mari decât atunci când se folosesc unelte din oțeluri carbon și aliate , rezistență ridicată la încovoiere și șlefuire bună în comparație cu aliajele de carbură sinterizată.

Oțelurile de mare viteză sunt unul dintre principalele materiale pentru fabricarea sculelor cu mai multe muchii, care sunt greu de șlefuit și ascuțit.

Oţel P18 Şi R6M5 utilizat pentru fabricarea tuturor tipurilor de scule așchietoare pentru prelucrarea oțelului de structură.

Oţel R6M5F3 Şi R12F3 – pentru unelte de finisare si semifinisare (freze, freze, alezoare, burghie, brose, freze etc.) de prelucrare a otelurilor de structura si pentru scule.

Oţel R9K5, R6M5K5, R18K5F2 – pentru scule de degroşare şi semifinisare (freze, freze, robinete, burghie etc.) destinate prelucrării oţelurilor de construcţii.

Oţel P9 Şi 11R3AM3F2 – pentru scule de formă simplă, de prelucrare a oțelurilor carbon și slab aliate.

Oţel R9M4K8 Şi R2AM9K5 – pentru toate tipurile de scule utilizate la prelucrarea oțelurilor și aliajelor de înaltă rezistență la coroziune și la căldură.

Carbură sinterizată au o serie de proprietăți valoroase : duritate ridicată, combinată cu rezistență ridicată la uzură în timpul frecării atât cu materialele metalice, cât și cu cele nemetalice; rezistență crescută la căldură (până la 800 ... 900 ° C).

Aliajele dure sunt utilizate pe scară largă în diverse industrii : unealtă de tăiere pentru prelucrarea cu lame a materialelor; burghie pentru prelucrarea rocilor dure; dinții mașinilor de tuns și combinelor din industria cărbunelui; piese de lucru ale timbrelor.

Înlocuirea sculelor din oțel de mare viteză cu scule din carbură oferă o creștere dramatică a productivității.

Grupa aliaje TK mai dure, rezistente la căldură și rezistente la uzură decât aliajele din grupa corespunzătoare conținutului de cobalt VK, dar în același timp mai fragil și mai puțin durabil. Prin urmare, nu suportă sarcini de șoc, tăiere întreruptă și prelucrare cu secțiuni variabile de forfecare.

T30K4– pentru finisarea strunjirii cu o secțiune mică tăiată;

T15K6– pentru strunjire semi-degroșată în timpul tăierii continue , strunjire de finisare cu tăiere întreruptă , semifinisat și măcinare fină , găurirea și forarea găurilor prelucrate ;

T14K8– pentru strunjire brută, frezare și frezare în timpul prelucrării continue, semifinisare și strunjire de finisare în timpul tăierii intermitente;

T5K10– pentru strunjire grosieră, frezare, rindeluire de finisare.

Grupa aliaje VK caracterizat prin cea mai mare rezistență, dar duritate scăzută.

Scopul principal al aliajelor dure de wolfram (grup VK) - prelucrarea fontei, a metalelor neferoase și a aliajelor acestora, a materialelor nemetalice, a aliajelor de titan, a unor grade de oțeluri și aliaje rezistente la coroziune, de înaltă rezistență și la căldură. Aliaje cu cantități mici de cobalt și carburi de tungsten cu granulație fină (VK3, VK6-OM) folosit pentru finisare si semifinisare materiale. Aliaje cu conținut mediu de cobalt (VK6, VK8)– pentru degroșare și semidegroșare, și cu un conținut ridicat de cobalt (VK10)– în timpul prelucrării brute a materialelor. Tip aliaj VK15 fabrica unelte de tăiere pentru prelucrarea lemnului.

Înlocuirea unor carburi de titan cu carburi de tantal în aliaje de grup TTK le mărește rezistența (tenacitatea), rezistența la crăpare în timpul schimbărilor bruște de temperatură și tăierea intermitentă. Din punct de vedere al rezistenței, acestea ocupă o poziție intermediară între aliajele grupelor TKŞi VK.

Grupa aliaje TTK sunt folosite atât la prelucrarea oțelurilor, cât și a fontelor. S-au dovedit bine la degroșare cu o secțiune mare de tăiere, atunci când se lucrează cu impact (rindeluire, frezare) și găurire.

Fara tungsten aliaje dure Ele se caracterizează prin rezistență mare la scară, rezistență la adeziv și un coeficient scăzut de frecare, dar au rezistență și conductivitate termică reduse.

Aliajele dure fără wolfram prezintă rezultate bune la finisarea și tăierea semifinisată a metalelor și oțelurilor ductile în locul aliajelor T15K6, T14K8. Aceste aliaje oferă un efect semnificativ la înlocuire oteluri pentru sculeîn matrițe, instrumente de măsurare: matrițe, matrițe de trefilare, matrițe, calibre de instrumente de măsurare etc. De asemenea, sunt utilizate eficient ca instrumente de tăiere pentru prelucrarea metalelor și aliajelor neferoase.

Duritate diamante Duritatea de 6 ori mai mare a carburii de tungsten și de 8 ori duritatea oțelului de mare viteză. Conductivitatea termică a diamantului este de câteva ori mai mare decât conductibilitatea termică a altor materiale de scule, ceea ce compensează rezistența la căldură relativ scăzută - până la 800 ° C (cu încălzire mai mare, diamantul devine grafitizat). Diamantele mari naturale și sintetice de până la 120 mm sunt folosite pentru a realiza: freze, vârfuri pentru măsurarea durității metalelor, matrițe, tăietori de sticlă, vârfuri pentru netezire etc. Sculele diamantate din diamante naturale și sintetice pot fi folosite eficient pentru strunjire. și produse de foraj din metale și aliaje neferoase, precum și din materiale nemetalice și materiale plastice. Nu sunt recomandate pentru prelucrarea oțelului din cauza interacțiunilor chimice puternice.

nitrură de bor cubică ( KNB ) are o duritate apropiată de cea a diamantului, este mai rezistent la căldură și mai inert din punct de vedere chimic în comparație cu diamantul, deși mai puțin conductiv termic și are suficientă rezistență la impact. Lipsă KNB afinitatea chimică pentru fier îi permite să fie utilizat eficient pentru prelucrarea diferitelor oțeluri greu de tăiat, inclusiv cele călite și călite, viteze mari tăiere și grosimi mici ale așchiilor tăiate, ceea ce face posibilă înlocuirea șlefuirii cu strunjire sau frezare.

Corindon– un mineral al doilea numai după diamant ca duritate, având un punct de topire de 1750–2050 ° C . Cele mai pure corindonuri transparente sunt pietrele prețioase - rubin roșu și safir albastru. Corindonul tehnic este folosit ca abraziv în producția de optică. Corindonurile sintetice - electrocorindonul - sunt folosite pentru șlefuirea oțelurilor și fontelor, pentru ascuțirea sculelor așchietoare din oțel pentru scule și pentru finisarea sculelor din carbură.

Ceramica oxid și oxid-carbură Are duritate și rezistență la uzură suficient de mare, dar rezistența sa este semnificativ mai mică decât cea a aliajelor dure, motiv pentru care este utilizat în primul rând pentru finisarea și semifinisarea parțială a oțelului și a fontei.

Ceramica oxid-nitrură Proiectat pentru prelucrarea oțelurilor călite, a fontelor modificate ductil și albite, a oțelurilor tratate termic.

Ce materiale sunt considerate superdure? Care este domeniul lor de aplicare? Există materiale mai dure decât diamantul? Profesorul, doctor în cristalografie Artem Oganov vorbește despre asta.

Materialele superdure sunt materiale care au o duritate peste 40 gigapascali. Duritatea este o proprietate care se măsoară în mod tradițional prin zgâriere. Dacă un material zgârie pe altul, se consideră că are o duritate mai mare. Aceasta este duritatea relativă, nu are caracteristici cantitative stricte. Caracteristicile cantitative stricte ale durității sunt determinate cu ajutorul unui test de presiune. Când luați o piramidă, de obicei făcută din diamant, aplicați puțină forță și apăsați piramida pe suprafața materialului de testat, măsurați presiunea, măsurați aria adânciturii, se aplică un factor de corecție și această valoare va fi duritatea materialului dvs. Are dimensiunea presiunii deoarece este forța împărțită pe suprafață, deci gigapascali (GPa).

40 GPa este duritatea nitrurii cubice de bor policristalin. Acesta este un material clasic super dur, care este utilizat pe scară largă. Cel mai dur material cunoscut de omenire până acum este diamantul. De multă vreme au existat încercări, care continuă până în zilele noastre, de a descoperi un material mai dur decât diamantul. Până acum, aceste încercări nu au dus la succes.

De ce sunt necesare materiale superdure? Numărul de materiale superdure este mic, aproximativ zece, poate cincisprezece materiale cunoscute astăzi. În primul rând, materialele superdure pot fi folosite pentru tăiere, lustruire, șlefuire și găurire. Pentru sarcini legate de construcția de mașini-unelte, fabricarea de bijuterii, prelucrarea pietrei, minerit, foraj și așa mai departe, toate acestea necesită materiale super-dure.

Diamantul este cel mai dur material, dar nu este cel mai... material optim. Faptul este că diamantul, în primul rând, este fragil, iar în al doilea rând, diamantul arde într-o atmosferă de oxigen. Imaginați-vă un burghiu care se încălzește până la o temperatură ridicată într-o atmosferă de oxigen. Diamantul, fiind carbon elementar, va arde. Și în plus, un diamant nu poate tăia oțelul. De ce? Deoarece carbonul reacționează cu fierul pentru a forma carbură de fier, ceea ce înseamnă că diamantul tău se va dizolva pur și simplu în oțel la o temperatură suficient de ridicată, așa că trebuie să cauți alte materiale. În plus, diamantul este, desigur, destul de scump, chiar și diamantul sintetic nu este un material suficient de ieftin;

Mai mult decât atât, materialele superdure pot fi în continuare utile în armurile de corp și alte dispozitive militare de protecție. În special, un material precum carbura de bor, care este, de asemenea, foarte dur și destul de ușor, este utilizat pe scară largă. Aceasta este gama de aplicare a materialelor superdure.

Se știe că materialele superdure se formează în substanțe cu legături covalente puternice. Legatura ionică reduce duritatea. Legătura metalică reduce, de asemenea, duritatea. Legăturile trebuie să fie puternice, direcționate, adică covalente și cât mai scurte posibil. De asemenea, densitatea substanței ar trebui să fie cât mai mare, densitate în sensul numărului de atomi pe unitate de volum. Și dacă este posibil, simetria substanței ar trebui să fie, de asemenea, foarte mare, astfel încât substanța să fie la fel de puternică în această direcție, și în aceasta și în aceasta. Altfel, povestea va fi aceeași ca și în grafit, unde legăturile sunt foarte puternice, dar numai în două direcții, iar în a treia direcție legăturile dintre straturi sunt extrem de slabe, drept urmare substanța este și moale.

Multe institute, multe laboratoare din întreaga lume sunt angajate în sinteza și dezvoltarea materialelor superdure. În special, acesta este Institutul de fizică de înaltă presiune din regiunea Moscova, Institutul de Superhard și New materiale de carbonîn regiunea Moscovei, Institutul de Materiale Superhard din Kiev și o serie de laboratoare din Vest. Dezvoltarea activă în acest domeniu a început, cred, în anii 50, când diamantele artificiale au fost produse pentru prima dată în Suedia și America. La început, aceste evoluții au fost secrete, dar destul de curând sinteza diamantelor artificiale a fost stabilită și în Uniunea Sovietică, tocmai datorită muncii cercetătorilor de la Institutul de Fizică de Înaltă Presiune și Institutul de Materiale Superhard.

Au existat diverse încercări de a crea materiale mai dure decât diamantul. Prima încercare s-a bazat pe fullerene. - sunt molecule asemanatoare unei mingi de fotbal, molecule goale, rotunde sau oarecum alungite. Legăturile dintre aceste molecule sunt foarte slabe. Adică este un cristal molecular format din molecule sănătoase. Dar legăturile dintre molecule sunt slabe, van der Waals. Dacă acest tip de cristal este stors, atunci vor începe să se formeze legături între molecule, între aceste bile, iar structura se va transforma într-o structură covalentă foarte dură conectată tridimensional. Acest material a fost numit tisnumite în onoarea Institutului Tehnologic al Materialelor Superhard și Noi Carbon. S-a presupus că acest material este mai dur decât diamantul, dar cercetările ulterioare au arătat că cel mai probabil nu a fost cazul.

Au existat propuneri și discuții destul de active conform cărora nitrururile de carbon ar putea fi mai dure decât diamantul, dar în ciuda discuțiilor active și a cercetării active, un astfel de material nu a fost încă prezentat lumii.

A avut destul muncă distractivă Cercetătorii chinezi, în care au sugerat, pe baza calculelor teoretice, că o altă modificare a carbonului este similară cu diamantul în multe privințe, dar este ușor diferită de acesta și se numește lonsdaleit. Conform acestei lucrări, lonsdaleitul este mai dur decât diamantul. Lonsdaleitul este un material interesant; lamelele subțiri ale acestui material au fost găsite în diamantul comprimat la șoc. Acest mineral a fost numit după celebra femeie Kathleen Lonsdale, o mare cristalografă britanică care a trăit în anii 50-70 ai secolului al XX-lea. Ea a avut o extrem de interesanta biografie, ea a stat chiar în închisoare când a refuzat să stingă incendiile în timpul celui de-al Doilea Război Mondial. Ea a fost Quaker prin religie, iar Quakerilor li s-a interzis orice activitate legată de război, chiar și să stingă incendii. Și pentru asta au băgat-o într-un cărucior. Dar, cu toate acestea, totul a fost bine cu ea, ea a fost președintele Uniunii Internaționale de Cristalografie, iar acest mineral a fost numit în cinstea ei.

Lonsdaleitul, judecând după toate datele experimentale și teoretice disponibile, este încă mai moale decât diamantul. Dacă te uiți la munca acestor cercetători chinezi, poți vedea că chiar și după calculele lor, lonsdaleitul este mai moale decât diamantul. Dar cumva concluzia a fost trasă contrar propriilor lor rezultate.

Astfel, se dovedește că nu există un candidat real pentru a înlocui diamantul ca substanță cea mai dură. Dar, cu toate acestea, problema merită explorată. Cu toate acestea, multe laboratoare încă încearcă să creeze un astfel de material. Folosind metoda noastră de predicție a structurilor cristaline, am decis să punem această întrebare. Iar problema poate fi formulată astfel: nu cauți o substanță care are stabilitate maximă, ci o substanță care are duritate maximă. Dați o gamă largă de compoziții chimice, de exemplu, de la carbon pur la azot pur și tot ceea ce este între ele, toate nitrururile de carbon posibile, sunt incluse în calculul dvs. și, evolutiv, încercați să găsiți compoziții și structuri din ce în ce mai dure.

Cea mai dură substanță din acest sistem este același diamant, iar adăugarea de azot la carbon nu îmbunătățește nimic în acest sistem.

Astfel, ipoteza nitrurilor de carbon ca substanțe mai dure decât diamantul poate fi îngropată.

Am încercat tot ce a fost sugerat în literatură, diferite forme de carbon și așa mai departe - în toate cazurile, diamantul a câștigat întotdeauna. Deci, se pare că diamantul nu poate fi scos de pe acest piedestal. Dar este posibil să se inventeze noi materiale care sunt preferabile diamantului în o serie de alte aspecte, de exemplu, în sensul rezistenței la fisuri sau în ceea ce privește rezistența chimică.

De exemplu, bor elementar. Am descoperit structura, o nouă modificare a borului. Am publicat acest articol în 2009 și a provocat un răspuns extraordinar. Structura se obține prin aplicarea unei ușoare presiuni asupra borului obișnuit și încălzirea acestuia la temperaturi ridicate. Am numit această formă gamma-bor și s-a dovedit că conține o legătură chimică ionică parțială. De fapt, acesta este ceva care va reduce ușor duritatea, dar datorită densității sale mari, această modificare se dovedește totuși a fi cea mai grea modificare cunoscută a borului, duritatea sa este de aproximativ 50 GPa. Presiunile pentru sinteză sunt mici și, prin urmare, în principiu, se poate chiar gândi la sinteza sa în volume destul de mari.

Am prezis o serie de alte faze superdure, cum ar fi fazele din sistemul tungsten-bor, crom-bor și așa mai departe. Toate aceste faze sunt foarte dure, dar duritățile lor sunt încă la capătul inferior al acestui interval. Ele sunt mai aproape de marcajul de 40 GPa decât de marcajul de 90–100 GPa, care corespunde durității diamantului.

Dar căutarea continuă, nu disperăm și este foarte posibil ca noi sau ceilalți colegi care lucrează pe această temă din întreaga lume să reușim să inventăm un material care poate fi sintetizat la presiuni scăzute și care va fi aproape de diamant în duritate. Noi și alți colegi am făcut deja ceva în acest domeniu. Dar cum se aplică acest lucru tehnologic nu este încă pe deplin clar.

Vă voi spune despre o nouă formă de carbon, care a fost de fapt produsă experimental în 1963 de către cercetătorii americani. Experimentul a fost conceptual destul de simplu: au luat carbon sub formă de grafit și l-au comprimat la temperatura camerei. Faptul este că nu puteți obține un diamant în acest fel, un diamant necesită o încălzire puternică. În loc de diamant, în experimentele lor s-a format o fază nemetalic superdură transparentă, dar cu toate acestea nu a fost diamant. Și acest lucru nu a fost în niciun fel în concordanță cu caracteristicile oricăreia dintre formele cunoscute de carbon. Ce se întâmplă, ce fel de structură este aceasta?

Din întâmplare, în timp ce studiam diferite structuri de carbon, am dat peste o structură care era doar puțin inferioară diamantului ca stabilitate. La numai trei ani după ce am văzut această structură, ne-am uitat la ea, chiar am publicat-o undeva între rânduri, ne-am dat seama că ar fi frumos să comparăm proprietățile acestei structuri cu ceea ce a fost publicat de toți acei cercetători din 1963 și corect. până în anii foarte recenti. Și s-a dovedit că există o coincidență totală. Ne-am bucurat, am publicat rapid un articol într-una dintre cele mai prestigioase reviste, Scrisorile de revizuire fizică, iar un an mai târziu un articol în aceeași jurnală a fost publicat de cercetători americani și japonezi care au descoperit că o structură complet diferită a carbonului a descris, de asemenea, aceleași date experimentale. Problema este că datele experimentale au avut o rezoluție destul de slabă. Deci cine are dreptate?

În curând, cercetătorii elvețieni și chinezi au propus o serie de modificări. Și spre final, un cercetător chinez a publicat aproximativ patruzeci de structuri de carbon, dintre care majoritatea descriu, de asemenea, aceleași date experimentale. Mi-a promis că, dacă nu e prea leneș, o să mai ofere vreo sută de structuri. Deci, care este structura corectă?

Pentru a face acest lucru, a trebuit să studiem cinetica transformării grafitului în diferite structuri de carbon și s-a dovedit că am fost foarte norocoși. S-a dovedit că structura noastră este cea mai preferată din punctul de vedere al cineticii transformării.

La o lună de la publicarea articolului nostru, a fost publicată o lucrare experimentală în care experimentatorii au făcut cel mai precis experiment cu date cu o rezoluție mult mai bună decât înainte și s-a dovedit că din toate acele zeci de structuri publicate, doar o singură structură explică datele experimentale - aceasta este încă structura noastră. Acest material nou l-am numit M-carbon deoarece simetria sa este monoclinica, de la prima litera M.

Acest material este doar puțin inferior ca duritate față de diamant, dar nu este încă clar dacă există vreo proprietate în care este superior diamantului.

Până acum este, s-ar putea spune, un „lucru în sine”. Ne continuăm căutarea și sperăm că vom putea inventa un material care, deși nu este cu mult inferior diamantului ca duritate, îl va depăși semnificativ în toate celelalte caracteristici.

Una dintre modalitățile de îmbunătățire a caracteristicilor mecanice ale substanțelor este nanostructurarea acestora. În special, duritatea aceluiași diamant poate fi crescută prin crearea de nanocompozite de diamant sau nanopolicristale de diamant. În astfel de cazuri, duritatea poate fi crescută chiar și de 2 ori. Și asta a fost făcut de cercetătorii japonezi, iar acum puteți vedea produsele pe care le produc, destul de mari, de ordinul unui centimetru cub, nanopolicristale de diamant. Principala problemă cu aceste nanopolicristale este că sunt atât de dure încât este aproape imposibil să le lustruiești și este nevoie de un întreg laborator pentru a le lustrui săptămâni întregi.

În acest fel, puteți modifica atât chimia, cât și structura unei substanțe în căutarea îmbunătățirii durității și a altor caracteristici, cât și dimensiunea.

Cea mai eficientă utilizare a sculelor diamantate este în operațiunile de finisare și finisare la prelucrarea pieselor din metale neferoase și aliajele acestora, precum și a materialelor nemetalice și compozite. Diamantul, ca material pentru scule, are două dezavantaje semnificative - rezistența la căldură relativ scăzută și dizolvarea prin difuzie în fier la temperaturi ridicate, ceea ce exclude practic utilizarea uneltelor diamantate la prelucrarea oțelurilor și aliajelor capabile să formeze carburi. În același timp, datorită conductibilității termice foarte ridicate, muchia de tăiere a lamei este răcită intens, făcând sculele diamantate potrivite pentru lucrul la viteze mari de tăiere.

Tipurile de STM-uri pe bază de diamante existente în practica mondială sunt prezentate în Fig. 6.23.

Orez. 6.23 Materiale superdure pentru unelte cu lame diamantate

Uneltele cu lame diamantate monocristaline sunt utilizate pentru prelucrarea ceramicii radio, materialelor semiconductoare și prelucrarea de înaltă precizie a aliajelor neferoase. Sculele diamantate monocristaline se caracterizează printr-o rezistență record la uzură și o rază minimă de rotunjire a muchiei de tăiere, care asigură calitate superioară suprafata tratata. Trebuie luat în considerare faptul că costul unui instrument cu lamă diamantată cu un singur cristal este de câteva ori mai mare decât costul unui instrument cu diamant policristalin. Avantajele diamantelor policristaline instrumentale (PCD, PCD în străinătate), în comparație cu diamantele monocristaline, sunt asociate cu orientarea arbitrară a cristalelor în stratul de lucru al inserțiilor de tăiere, ceea ce asigură uniformitate ridicată în duritate și rezistență la abraziune în toate direcțiile cu valori ridicate de rezistență. Din diamantele policristaline obținute pe baza unei tranziții de fază, gradele ASPC, care sunt obținute din grafit în timpul sintezei în prezența solvenților metalici, au devenit larg răspândite pentru uneltele cu lamă. Calitățile ASPC sunt produse sub formă de cilindri cu un diametru de 2, 3 și 4 mm și o lungime de până la 4 mm.

Dintre toate tipurile de PCD, cele mai comune sunt sculele diamantate obținute prin sinterizarea pulberilor de diamant (dimensiune 1...30 microni) în prezența unui catalizator de cobalt. Un exemplu ar fi CMX850 cu granulație fină sau marca universală CTM302 de la ElementSix, inserții diverse forme VNIIALMAZ, SA "MPO VAI". Avantajele semnificative în ceea ce privește rezistența plăcilor și comoditatea fixării lor prin lipire în corpul sculei sunt oferite de plăci cu două straturi cu un strat de diamant pe un substrat de carbură, numite și ATP - plăci de carbură de diamant. De exemplu, astfel de plăci de diferite dimensiuni sunt produse în străinătate de Diamond Innovations sub marca Compax. Element Six produce inserții Sindite cu grosimi ale stratului de diamant de la 0,3 la 2,5 mm și diferite dimensiuni ale granulelor de diamant. SVBN cu două straturi producția internă lipite în partea superioară a unei plăci de carbură de dimensiune standard. Clasa compozitelor include materiale care conțin diamante pe bază de aliaje dure, precum și compoziții pe bază de diamante policristaline și nitrură de bor hexagonală. Dintre compozitele din aliaje dure de diamant care s-au dovedit în funcționare, ar trebui să remarcăm „Slavutich” (din diamante naturale) și „Tvesal” (din diamante sintetice).

Policristalele de diamant obținute prin depunere chimică în vapori (CVD-diamond) reprezintă un tip fundamental nou de STM pe bază de diamant. În comparație cu alte tipuri de diamante policristaline, acestea se caracterizează prin puritate ridicată, duritate și conductivitate termică, dar rezistență mai mică. Ele reprezintă pelicule groase și de fapt - plăci cu o grosime de 0,3...2,0 mm (grosimea cea mai tipică este de 0,5 mm), care, după creștere, sunt dezlipite de pe substrat, tăiate cu laser și lipite la carbură. inserții. Atunci când se prelucrează materiale foarte abrazive și dure, acestea au o durabilitate de câteva ori mai mare decât alte PCD-uri. Potrivit ElementSix, care produce astfel de PCD-uri sub denumirea generală CVDite, acestea sunt recomandate pentru strunjirea continuă a ceramicii, aliajelor dure și compozițiilor cu matrice metalică. Nu este utilizat pentru prelucrarea oțelului. ÎN ultimii ani Au apărut publicații despre creșterea industrială a diamantelor monocristaline folosind tehnologia CVD. Astfel, ar trebui să ne așteptăm să apară pe piață în viitorul apropiat acest tip de unelte cu diamant monocristal.

Tehnologia CVD produce nu numai sculele cu lame diamantate descrise mai sus, ci și acoperiri diamantate pe carbură și unele materiale ceramice pentru scule. Deoarece temperatura procesului este de 600...1000 0 C, astfel de acoperiri nu pot fi aplicate pe sculele din oțel. Grosimea acoperirilor de pe scule, inclusiv cele cu profil complex (burghie, freze, SMP), este de 1...40 microni. Regiunile utilizare rațională acoperirile de diamant sunt similare cu uneltele cu diamant CVD.

Acoperirile cu diamante ar trebui să fie distinse de acoperirile asemănătoare diamantului. Învelișurile amorfe Diamond-LikeCoating (DLC) constau din atomi de carbon cu legături atât de diamant, cât și de grafit. Acoperirile de tip diamant aplicate prin depunere fizică de vapori (PVD) și depunere chimică de vapori activată cu plasmă (PACVD) au o grosime de 1...30 microni (de obicei aproximativ 5 microni) și se caracterizează printr-o duritate ridicată și un coeficient de frecare record scăzut. . Deoarece procesul de aplicare a unor astfel de acoperiri se efectuează la temperaturi nu mai mari de 300 0 C, acestea sunt, de asemenea, utilizate pentru a crește durabilitatea sculelor de mare viteză. Cel mai mare efect al acoperirilor asemănătoare diamantului este obținut la prelucrarea cuprului, aluminiului, aliajelor de titan, materialelor nemetalice și materialelor foarte abrazive.

Compozite superdure pe bază de nitrură de bor. STM pe bază de nitrură de bor cubic policristalin (PCBN în Rusia și PCBN în străinătate), duritate ușor inferioară diamantului, se caracterizează prin rezistență ridicată la căldură, rezistență la expunerea ciclică la temperaturi ridicate și, cel mai important, interacțiune chimică mai slabă cu fierul, prin urmare cea mai mare eficiență de utilizare Uneltele pe bază de BN apar la prelucrarea fontelor și a oțelurilor, inclusiv a celor cu duritate ridicată.

În străinătate, conform ISO 513, împărțirea gradelor de PCBN se realizează în funcție de conținutul de nitrură de bor cubică din material: cu un conținut ridicat de BN (70...95%) (indice „H”) și un conținut relativ mic. cantitate de liant și cu un conținut scăzut de BN (40...70 %) (indice „L”). Pentru clasele PCBN cu conținut scăzut, se folosește liant ceramic TiCN. Calitățile cu conținut ridicat de BN sunt recomandate pentru prelucrarea de mare viteză a tuturor tipurilor de fontă, inclusiv călită și albită, precum și pentru strunjirea aliajelor de nichel rezistente la căldură. PCBN-urile cu conținut scăzut de BN au o rezistență mai mare și sunt utilizate în principal pentru prelucrarea oțelurilor întărite, inclusiv prelucrarea întreruptă. Sumitomo Electric produce, de asemenea, inserții PCBN acoperite cu ceramică (tip BNC), care au rezistență crescută la prelucrarea de mare viteză a oțelurilor și oferă finisaje de suprafață de înaltă calitate.

Pe lângă o structură omogenă, PCBN sunt produse sub formă de plăci cu două straturi cu o bază de carbură (similar cu PKA). PCBN compozit este produs prin sinterizarea unui amestec de pulberi de diamant sintetice și nitrură de bor cubică sau wurtzită. ÎN ţări străine materialele pe bază de nitrură de bor wurtzită nu sunt utilizate pe scară largă.

Scopul STM pe bază de nitrură de bor cubică:

Compozit 01 (Elbor R), Compozit 02 (Belbor R) - strunjire fină și de finisare fără impact și frezare frontală a oțelurilor călite și a fontelor de orice duritate, aliaje dure cu un conținut de liant de peste 15%.

Compozit 03 (Ismit) - finisare si prelucrare semifina a otelurilor calite si a fontelor de orice duritate.

Compozit 05, compozit 05IT, compozit KP3 - strunjire preliminară și finală fără impact a oțelurilor călite până la 55HRC și fontă cenușie cu duritate 160...600HB, adâncime de tăiere până la 0,2...2 mm, frezare frontală a fontei.

Compozit 06 - strunjirea fină a oțelurilor întărite până la 63HRC.

Compozit 10 (Hexanit R), compozit KP3 - strunjire preliminară și finală cu și fără impact, frezare frontală a oțelurilor și fontelor de orice duritate, aliaje dure cu un conținut de liant de peste 15%, strunjire intermitentă, prelucrare a pieselor depuse. Adâncime de tăiere 0,05...0,7 mm.

Tomal 10, Compozit 10D - strunjire brută, semi-degroșată și finisare a fontei de orice duritate, strunjire și alezarea oțelurilor și aliajelor pe bază de cupru, tăiere pe crusta de turnare.

Compozit 11 (Kiborit) - strunjirea preliminară și finală, inclusiv strunjirea prin impact, a oțelurilor călite și a fontelor de orice duritate, suprafața cu plasmă rezistentă la uzură, frezarea frontală a oțelurilor călite și a fontelor.

În străinătate, sculele cu lamă bazate pe PCBN sunt produse de ElementSix, Diamond Innovations, Sumitomo Electric Industries, Toshiba Tungalloy, Kyocera, NTK Cutting Tools, Ceram Tec, Kennametal, Seco Tools, Mitsubishi Carbide, Sandvik Coromant, ISM (Ucraina), Widia, Ssangyong Corporația de materiale etc.

Zona principală aplicare eficientă unealtă de tăiere cu lamă de la STM – producție automatizată bazat pe mașini CNC, mașini multifuncționale, linii automate, mașini speciale de mare viteză. Datorită sensibilității crescute a sculelor STM la vibrații și sarcini de șoc, mașinile sunt impuse cerințe sporite în ceea ce privește precizia, rezistența la vibrații și rigiditatea sistem tehnologic. Diverse tipuri CBN (compozite cu nitrură de bor cubică) este utilizat pentru prelucrarea oțelurilor călite și a fontei, care au duritate și rezistență ridicate. Compozitele prezintă performanțe excelente în timpul procesării și oferă de bună calitate suprafata, datorita acestuia compozitia chimicaŞi tehnologie modernă sinterizarea (Fig. 6.24).

Figura 6.24 – Imagini tipice ale microstructurii unui compozit pe bază de CBN

Utilizarea sculelor STM face posibilă creșterea productivității prelucrării de mai multe ori în comparație cu sculele din carbură, îmbunătățind în același timp calitatea suprafețelor prelucrate și eliminând necesitatea prelucrării ulterioare. prelucrare abrazivă. Alegerea vitezei optime de tăiere este determinată de cantitatea de alocație eliminată, de capacitățile echipamentului, de avans, de prezența sarcinilor de șoc în timpul procesului de tăiere și de mulți alți factori (Fig. 6.25, 6.26).

Figura 6.26 – Domenii de aplicare ale unor grade de compozite

Figura 6.26 – Exemplu de prelucrare a oțelurilor călite cu scule STM

7 PRINCIPII DE CONSTRUCȚIE A PROCESELOR TEHNOLOGICE LA PRELUCRAREA MATERIALELOR PRIN TĂJERE.

Materialele cu duritate mare sunt utilizate în principal în mecanismele supuse uzurii abrazive.

Din substanțe simple Numai diamantele și borul au duritate mare.

Marea majoritate a substanțelor cu duritate mare sunt compuși chimici refractari (carburi, nitruri, boruri, siliciuri).

Datorită fragilității ridicate a compușilor solizi și a dificultății de prelucrare a acestora, fabricarea pieselor din aceștia este în majoritatea cazurilor nepractică sau neeconomică. Domeniul lor principal de aplicare sunt componentele solide ale materialelor compozite și acoperirile aplicate în diferite moduri.

Materiale superdure

Acestea includ modificări cubice de carbon (diamant) și nitrură de bor.

Diamantele sintetice sub formă de pulberi sunt folosite pentru prepararea sculelor abrazive și a crustelor abrazive, sub formă de formațiuni policristaline dense (Ballas, Carbonado) pentru producerea de scule abrazive, tăietori, matrițe.

Prin sinterizarea unui amestec de micropulberi de diamante sintetice și naturale se obțin formațiuni dense de diamant policristalin - SV și Dismit.

Diamantele de calitate SV sunt folosite pentru burghie și burghie, precum și pentru tăierea materialelor nemetalice.

Dismite este utilizat pentru fabricarea sculelor de foraj minier, unelte de tăiere (freze, burghie și altele) utilizate pentru prelucrarea metalelor și aliajelor neferoase, materiale plastice, fibră de sticlă.

Nitrură de bor cubică

Obținut numai sintetic din modificarea hexagonală. Este folosit în principal pentru fabricarea de scule abrazive. Este inferioară ca duritate diamantului, dar semnificativ superior acestuia ca rezistență la căldură.

În SUA, nitrura de bor cubică este produsă sub denumirea de Borazon, în CSI - Elbor și Cubonite. Notele lor sunt LO și, respectiv, KO, cu rezistență normală și LR și KR cu rezistență crescută.

Soiuri de material policristalin pe baza de Elbor si Cubonite - Elbor-R, Hexanit-R, ISMIT, PNTB, COMPOSITE si altele... se produc sub forma de placi de diverse forme. Se folosesc la fabricarea sculelor de tăiere a metalelor folosite la prelucrarea oțelurilor călite greu de tăiat, fontelor și aliajelor cu duritate HRC>40. Durabilitatea unei astfel de scule este de 10...20 de ori mai mare decât cea a unei scule din carbură, iar productivitatea crește de 2...4 ori.

Materiale superdure

Materiale superdure- un grup de substanțe cu duritatea cea mai mare, care include materiale a căror duritate și rezistență la uzură depășește duritatea și rezistența la uzură a aliajelor dure pe bază de tungsten și carburi de titan cu liant de cobalt, aliaje de carbură de titan pe un liant de nichel-molibden. Materiale superdure utilizate pe scară largă: electrocorindon, oxid de zirconiu, carbură de siliciu, carbură de bor, borazon, diborură de reniu, diamant. Materialele superdure sunt adesea folosite ca materiale abrazive.

În ultimii ani, mare atenție industria modernă care vizează găsirea de noi tipuri de materiale superdure și asimilarea materialelor precum nitrură de carbon, aliaj de bor-carbon-siliciu, nitrură de siliciu, aliaj de carbură de titan-carbură de scandiu, aliaje de boruri și carburi din subgrupa de titan cu carburi și boruri de lantanide.

Fundația Wikimedia.

2010.

Vedeți ce sunt „materiale superhard” în alte dicționare: Materiale ceramice super dure

- – materiale ceramice compozite obținute prin introducerea diverșilor aditivi de aliere și umpluturi în nitrura de bor originală. Structura unor astfel de materiale este formată din cristalite minuscule legate strâns și, prin urmare, sunt... ...

Un grup de substanțe cu cea mai mare duritate, care include materiale a căror duritate și rezistență la uzură depășește duritatea și rezistența la uzură a aliajelor dure pe bază de tungsten și carburi de titan cu un liant de cobalt... ... Wikipedia Plăci de fibre superhard SM-500 - - sunt realizate prin presarea pulpei de lemn măcinate, tratate cu polimeri, cel mai adesea fenol-formaldehidă, cu adaos de uleiuri sicative și alte componente. Sunt produse în lungimi de 1,2 m, lățimi de 1,0 m și grosimi de 5–6 mm. Podelele sunt realizate din......

Enciclopedie de termeni, definiții și explicații ale materialelor de construcție materiale pulbere - materiale consolidate obtinute din pulberi; în literatură este adesea folosit împreună cu „ materiale pulbere » termenul „materiale sinterizate”, deoarece Una dintre principalele metode de consolidare a pulberilor este sinterizarea. pulbere...... Dicţionar Enciclopedic

în metalurgie

Wikipedia are articole despre alte persoane cu acest nume de familie, vezi Novikov. Wikipedia conține articole despre alte persoane pe nume Novikov, Nikolai. Novikov Nikolay Vasilievich ... Wikipedia

Slefuirea este o operatie de prelucrare mecanica sau manuala. material dur(metal, sticlă, granit, diamant etc.). Un tip de prelucrare abrazivă, care, la rândul său, este un tip de tăiere. Măcinarea mecanică este de obicei... ... Wikipedia

- (din Evul Mediu, lat. detonatio explozie, lat. deton® tunet), propagarea unei zone de exotermă rapidă la viteză supersonică. chimic. radio urmând frontul undei de șoc. Unda de șoc inițiază radioul, comprimând și încălzind apa care detonează... ... Enciclopedie chimică

Chimia anorganică este o ramură a chimiei asociată cu studiul structurii, reactivității și proprietăților tuturor elemente chimiceși compușii lor anorganici. Această zonă acoperă toți compușii chimici, cu excepția celor organici... ... Wikipedia

- ... Wikipedia

Cărți

• Materiale de scule în inginerie mecanică: manual. Grif Ministerul Apărării al Federației Ruse, Adaskin A.M.. Manualul prezintă materiale pentru fabricarea instrumentelor de tăiere, ștanțare, instalații sanitare, auxiliare, de control și de măsurare: instrumentale, de mare viteză și...