Введення у тверді сплави TiCN - Ni - Mo та TiCN - Ni - Mo - WC танталу у вигляді карбіду підвищує їх міцність у процесі згину (що виявлено під час фрезерування сталі). Спікання вихідної суміші порошків супроводжується утворенням так званої К-фази, головним чином у вигляді "оболонки" на зернах TiCN. За даними мікрорентгеноспектрального аналізу ця фаза є складним карбонітридом. Висунуто припущення, що саме К-фаза спричинює підвищення міцності танталвміщуючих твердих сплавів на основі карбонітриду титану із нікель-молібденовою зв'язкою. Для технології виробництва рекомендовано використовувати як вихідний матеріал наперед виготовлений складний танталвміщуючий карбонітрид (замість TiCN).

Изложен алгоритм для вычисления средних остаточных термических микронапряжений в твердом сплаве WC-Co. В основу алгоритма положены уравнения термоупругости и процедура усреднения по объему. Сравнение теоретических и новейших экспериментальных результатов свидетельствуют об их хорошем соответствии.

На основании обработки и анализа результатов, опубликованных в отечественной и зарубежной научно-технической литературе, проспектах ведущих фирм за последние 25 лет представлены данные о прочности при изгибе твердых сплавов на основе карбида титана, отличающихся по составу, структуре, условиям получения как сплавов, так и отдельных компонентов сплавов, условиям испытаний.

Розроблено технологію отримання твердих сплавів з використанням карбонітриду хрому. Досліджено процес спікання нових твердих сплавів і розглянуто механічні, корозійні та триботехнічні властивості карбонітридних сплавів. Наведено приклади застосування твердих сплавів для виготовлення зносостійких деталей (сопел апаратів для піскоструменевої обробки), а також корозійностійких виробів (втулок і перехідних муфт гальванічних ванн для здійснення електротехнічних покриттів).

Встановлено механізми фазових і структурних перетворень в інструментальних матеріалах (сталях, твердих сплавах, наплавленому металі) за поверхневого зміцнення висококонцентрованою плазмовою цівкою та їх вплив на досягнення певного рівня експлуатаційних властивостей. Створені технології комплексного об'ємно-поверхневого зміцнення дозволяють одержати композиційні шарові інструментальні матеріали, які мають не тільки високу твердість, зносостійкість, теплостійкість поверхневого робочого шару, але й високу в'язкість руйнування (тріщиностійкість) всієї композиції. Розроблено методичні засади механічних випробувань поверхнево-зміцнених сталей і сплавів.

Установлены механизмы фазовых и структурных превращений в инструментальных материалах (сталях, твердых сплавах, наплавленном металле) при поверхностном упрочнении высококонцентрированной плазменной струей и их влияние на достигаемый уровень эксплуатационных свойств. Разработанные технологии комплексного объемно-поверхностного упрочнения позволяют получить композиционные слоистые инструментальные материалы, обладающие не только высокой твердостью, износостойкостью, теплостойкостью поверхностного рабочего слоя, но и высокой вязкостью разрушения (трещиностойкостью) всей композиции. Разработаны методические основы механических испытаний поверхностно-упрочненных сталей и сплавов.

The mechanisms of phase and structural transformations in tool materials (steels, firm alloys, added metal) are established at superficial hardening high-concentrated by a plasma jet and their influence on an achievable level of operational properties. The developed technologies of complex volumetric - superficial hardening allow to receive composite layered tool materials having not only high hardness, endurance, heat stability of a superficial working layer, but also high viscosity of destruction (crack resistance) of all composition. The methodical bases of mechanical tests superficially - hardened steels and alloys are developed.

Приведены требования, предъявляемые к инструментальным материалам (ИМ). Предложена классификация ИМ по их свойствам. Охарактеризованы инструментальные стали (ИС), в частности, не- и легированные, быстрорежущие. Освещены основные тенденции совершенствования ИС. Описаны твердые сплавы (вольфрамокобальтовые, титановольфрамокобальтовые, титанотанталовольфрамокобальтовые, безвольфрамовые), режущая керамика, сверхтвердые синтетические поликористаллические ИМ, ИМ с износостойкими покрытиями.

Досліджено вплив дифузійної металізації титаном на поріг міцності в разі згину, зносостійкість за умов тертя ковзанням без змащування, експлуатаційні властивості твердого безвольфрамового сплаву ТН20. Показано, що зносостійкість твердих сплавів після титанування збільшується в 6 - 8 разів. Зазначено, що ресурс роботи титанованих твердих сплавів під час обробки різанням зростає у порівнянні з вихідними в 3,5 рази в разі підвищення швидкості різання, за якою фіксується мінімальне зношення в 2,2 рази.

Досліджено зміну структури та деяких механічних характеристик твердого сплаву Т15К6 за умов електронного опромінення з різною енергією та густиною потоку. Структуру сплаву досліджено з використанням електронно-мікроскопічного та дифрактометричного методів. Одержані результати обговорено у припущенні утворення під опроміненням спрямованих потоків радіаційних дефектів і пов'язаних з ними потоків різносортних атомів, що призводить до зміни параметрів грат карбідів WC, (Ti, W)C та кобальтової зв'язки, стану меж розділу між фазами та механічних характеристик, а також релаксації міжфазових мікронапружень, які виникають за рахунок різниці коефіцієнтів термічного розширення кобальту і карбідного скелету та мікронапружень у самому скелеті, утвореному карбідами WC і (Ti, W)C.

Індекс рубрикатора НБУВ: К280.7

Рубрики:

Вплив засобів виробництва і обробки на структуру і властивості твердих сплавів

Шифр НБУВ: Ж29109 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Термогравиметрическим методом в температурном диапазоне 1173 - 1393 К исследован процесс окисления на воздухе твердого сплава на основе карбидов титана и ниобия с никель-хромовой связкой. На начальной стадии кинетический процесс описан логарифмической зависимостью, а затем линейной или параболической. Значения кажущейся энергии активации для логарифмического, линейного и параболического участков кинетических кривых соответственно равны 156, 117 и 218 кДж/моль. Изучены особенности формирования структуры, морфологии и фазового состава поверхностных слоев твердого сплава TiC - NbC - (Ni, Cr) - ALN после высокотемпературного окисления на воздухе. В процессе окисления во внешнем слое окалины формируется плотный промежуточный подслой, приводящий к замедлению диффузии кислорода во внутренний слой окалины, что положительно влияет на ее защитные свойства.

Із використанням рентгеноструктурних методів вивчено зміну структурно-фазового стану карбіду вольфраму та твердого розчину WC в кобальті твердого сплаву ВК6 для різних доз електронного опромінення. Показано, що дозові залежності параметрів гратки і кобальту, та карбіду вольфраму є немонотонними. Опромінення за температур, близьких до кімнатних, призводить до збільшення перенасичення кобальту вольфрамом та вуглецем, що пов'язано з радіаційно обумовленими сегрегаційними процесами. За великих доз опромінення спостерігається перерозчинення карбіду вольфраму в кобальті, внаслідок чого розмір і об'єм первинних зерен зменшується, та в кобальті утворюються дрібні кристалики карбіду вольфраму й інших фаз. Немонотонну зміну параметрів гратки карбіду пояснено процесами його доупорядкування за малих доз опромінення та розупорядкуванням - за великих, а також зміною під час опромінення міжфазових напружень.

Зазначено, що магнітно-абразивна обробка зменшує шорсткість поверхні робочих елементів різальних пластин на 10 - 16 %, підвищує мікротвердість поверхні до 18 - 25 ГПа, в середньому, на глибину 250 - 550 мкм залежно від марки сплаву. Встановлено подрібнення зерен карбідних фаз на глибину до 15 мкм. Основними чинниками зміцнення поверхневого шару є подрібнення зерен карбідних фаз і наклепування усіх фаз, що входять до складу досліджуваних сплавів.

Предложен строгий подход к моделированию нелинейного механического поведения твердого сплава с мезоструктурой, основанный на конечноэлементном решении пространственных модельных краевых задач. На основе численного анализа упругопластической деформации мезосплавов при одноосном сжатии построены диаграммы их деформирования, установлены зависимости модуля Юнга от объемного содержания кобальта. Получено хорошее соответствие расчетных и экспериментальных данных по упругости традиционных твердых сплавов. Для мезосплавов на базе ВК6 и ВК15 определена удельная работа деформации композита в целом и для каждой из фаз, вычислена суммарная работа деформации, ее упругая и пластическая составляющие. Установлено, что при заданном объеме кобальта работа деформации для мезосплава ВК15 + Со в 1,8 раза больше, чем для мезосплава на основе ВК6. На основании предложенного критерия перехода рассматриваемых мезосплавов в предельное состояние дан прогноз для значения пределов из прочности и предельной упругопластической деформации при одноосном сжатии.

За допомогою методів потенціометрії та вольтамперометрії, рентгенофазового і металографічного аналізів вивчено анодну поведінку сплаву ВК-6 у розчинах фосфорної кислоти. Визначено область потенціалів, у якій фаза кобальт-вольфрамового сплаву селективно розчиняється з утворенням розчинних сполук цих металів, а фаза карбіду вольфраму залишається в осаді. Одержані результати можуть бути використані для переробки лому твердих сплавів.

Показана возможность повышения прочностных и эксплуатационных свойств карбидовольфрамового твердого сплава с никелевой связкой ВН8 за счет улучшения его структурного состояния. Приведены результаты испытания сплава при токарной обработке стали. Установлена реальная возможность использования сплава ВН8 как материала для лезвийного режущего инструмента.

Досліджено ерозійні властивості твердих сплавів за умов електроіскрового легування та їх зв'язок з фізичними та механічними властивостями. Сплави WC - 16 % Co одержували спіканням у вакуумі в інтервалі температур 950 - 1 350 <$E symbol Р>C та спіканням з наступною високоенергетичною обробкою тиском за цих же температур. Показано, що ерозійна стійкість сплавів неоднозначно залежить від пористості, міцності під час згину, але досить однозначно пов'язана з тріщиностійкістю, величиною питомого електричного опору, який, в свою чергу, обумовлюється якістю міжфазних і міжзеренних границь. Уточнено залежність ерозійної стійкості твердосплавних електродів від їх структури. Ця залежність проявляється тією мірою, якою електроопір залежить від структури матеріалу.

Рассмотрены процессы зарождения, роста и самоорганизации дефектов в спеченных твердых сплавах. Установлена корреляция между структурой, физико-механическими свойствами и развитием дефектов. В твердых сплавах, имеющих высокие значения вязкости разрушения, работы деформации и усталостной трещиностойкости, скорость процессов зарождения, роста и самоорганизации дефектов уменьшается в 10 - 30 раз. Этот результат достигнут увеличением энергопоглощаемости связующей и карбидной фаз, снижением напряжений в связующей фазе и увеличением адгезии контактных и межфазных поверхностей.

Досліджено механічні властивості сплаву WC - 24% (мас.) Ni, одержаного суміщенням в одну стадію синтезу металічної фази і ущільнення ультратонкої суміші порошків WC - Ni високоенергетичним пресуванням та спіканням. Вихідними порошками були карбід вольфраму, оксид нікелю та вуглець. Після попереднього та спільного розмолу вихідних порошків у кульовому барабані середній розмір частинок дорівнював 200 - 300 нм. Попередньо спресовані брикети WC + NiО + C нагрівали, спікали та пресували в діапазоні температур 950 - 1 300 <$E symbol Р>C у вакуумі 0,133 Па. Для порівняння брикети також спікали в рідкій фазі за умов 1 350 <$E symbol Р>C. Визначали межу міцності в разі згину, в'язкість руйнування, межу міцності під час стискання та твердість за Віккерсом зразків, одержаних за умов різних температур. Вивчено залежності механічних властивостей від температури консолідації зразків. Показано, що для пресованих зразків ці залежності мають максимум за умов 1 200 - 1 250 <$E symbol Р>C. Високий рівень властивостей (границя міцності в разі згину 2 500 МПа, межа міцності під час стискання 3 100 МПа, в'язкість руйнування 19 <$E roman {МПа~cdot~м} sup {1 "/" 2}>, твердість 10,0 ГПа) мають зразки із суміші порошків WC + NiО + C, в яку вуглець додавали у вигляді рідкої сполуки. Введення в суміш технічного вуглецю марки П803 спричинило низькі механічні властивості зразків. Вивчено вплив пористості та розміру пор, а також якості границь між частинками на механічні властивості сплавів.

Досліджено триботехнічні параметри твердих сплавів типу КХН і КХНФ. Установлено, що сплави КХН і КХНФ мають низький коефіцієнт тертя (f = 0,21 - 0,17) та мале зношування (<$E I~symbol Ы~5,7~-~7,0> мкм/км) за умов швидкості ковзання 15 м/с і навантаження 7 МПа. Це забезпечує перспективність їх застосування як антифрикційних матеріалів для навантажених вузлів сухого тертя. Оксидні плівки, що утворюються на поверхні твердих сплавів, зменшують витрати на тертя та виконують роль твердих мастил.

Досліджено вплив температури та тривалості взаємодії на процеси змочування і структуроутворення, що протікають на межах поділу між твердими сплавами Fe-C, W-C і Cr-Ti-C та рідкими сплавами на мідній основі. Запропоновано механізм формування міжфазних меж поділу.