Дослідження впливу легуючих добавок на властивості твердих сплавів, отриманих дошихтуванням дорегенерованої суміші ВК6Р серійної суміші ВК6
Дослідження впливу легуючих добавок TaC і VC, уведених в твердосплавну суміш, отриману шихтуванням регенерованої суміші ВК6Р із серійною сумішшю ВК6С, на структурні параметри та фізико-механічні властивості спеченого твердого сплаву. Изучение влияния легирующих добавок ТаС и VC, введенных в твердосп...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения |
|---|---|
| Datum: | 2011 |
| Hauptverfasser: | , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainian |
| Veröffentlicht: |
Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України
2011
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/63279 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Дослідження впливу легуючих добавок на властивості твердих сплавів, отриманих дошихтуванням дорегенерованої суміші ВК6Р серійної суміші ВК6 / В.П. Бондаренко, Л.М. Мартинова, Н.В. Литошенко // Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения: Сб. науч. тр. — К.: ІНМ ім. В.М. Бакуля НАН України, 2011. — Вип. 14. — С. 441-446. — Бібліогр.: 13 назв. — укр. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-63279 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Бондаренко, В.П. Мартинова, Л.М. Литошенко, Н.В. 2014-05-31T09:09:33Z 2014-05-31T09:09:33Z 2011 Дослідження впливу легуючих добавок на властивості твердих сплавів, отриманих дошихтуванням дорегенерованої суміші ВК6Р серійної суміші ВК6 / В.П. Бондаренко, Л.М. Мартинова, Н.В. Литошенко // Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения: Сб. науч. тр. — К.: ІНМ ім. В.М. Бакуля НАН України, 2011. — Вип. 14. — С. 441-446. — Бібліогр.: 13 назв. — укр. 2223-3938 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/63279 669.018.25.002.35 Дослідження впливу легуючих добавок TaC і VC, уведених в твердосплавну суміш, отриману шихтуванням регенерованої суміші ВК6Р із серійною сумішшю ВК6С, на структурні параметри та фізико-механічні властивості спеченого твердого сплаву. Изучение влияния легирующих добавок ТаС и VC, введенных в твердосплавную смесь, полученную шихтовкой регенерированной смеси ВК6Р с серийной смесью ВК6С, на структурные параметры и физико-механические свойства спеченного твердого сплава. The effect of alloying micro-additions of VC and TaC to the WC-6Co regenerated alloy on the structure and properties has been studied. uk Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения Техника и технология производства твердых сплавов и их применение в инструменте для различных отраслей промышленности Дослідження впливу легуючих добавок на властивості твердих сплавів, отриманих дошихтуванням дорегенерованої суміші ВК6Р серійної суміші ВК6 Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Дослідження впливу легуючих добавок на властивості твердих сплавів, отриманих дошихтуванням дорегенерованої суміші ВК6Р серійної суміші ВК6 |
| spellingShingle |
Дослідження впливу легуючих добавок на властивості твердих сплавів, отриманих дошихтуванням дорегенерованої суміші ВК6Р серійної суміші ВК6 Бондаренко, В.П. Мартинова, Л.М. Литошенко, Н.В. Техника и технология производства твердых сплавов и их применение в инструменте для различных отраслей промышленности |
| title_short |
Дослідження впливу легуючих добавок на властивості твердих сплавів, отриманих дошихтуванням дорегенерованої суміші ВК6Р серійної суміші ВК6 |
| title_full |
Дослідження впливу легуючих добавок на властивості твердих сплавів, отриманих дошихтуванням дорегенерованої суміші ВК6Р серійної суміші ВК6 |
| title_fullStr |
Дослідження впливу легуючих добавок на властивості твердих сплавів, отриманих дошихтуванням дорегенерованої суміші ВК6Р серійної суміші ВК6 |
| title_full_unstemmed |
Дослідження впливу легуючих добавок на властивості твердих сплавів, отриманих дошихтуванням дорегенерованої суміші ВК6Р серійної суміші ВК6 |
| title_sort |
дослідження впливу легуючих добавок на властивості твердих сплавів, отриманих дошихтуванням дорегенерованої суміші вк6р серійної суміші вк6 |
| author |
Бондаренко, В.П. Мартинова, Л.М. Литошенко, Н.В. |
| author_facet |
Бондаренко, В.П. Мартинова, Л.М. Литошенко, Н.В. |
| topic |
Техника и технология производства твердых сплавов и их применение в инструменте для различных отраслей промышленности |
| topic_facet |
Техника и технология производства твердых сплавов и их применение в инструменте для различных отраслей промышленности |
| publishDate |
2011 |
| language |
Ukrainian |
| container_title |
Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения |
| publisher |
Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України |
| format |
Article |
| description |
Дослідження впливу легуючих добавок TaC і VC, уведених в твердосплавну суміш, отриману шихтуванням регенерованої суміші ВК6Р із серійною сумішшю ВК6С, на структурні параметри та фізико-механічні властивості спеченого твердого сплаву.
Изучение влияния легирующих добавок ТаС и VC, введенных в твердосплавную смесь, полученную шихтовкой регенерированной смеси ВК6Р с серийной смесью ВК6С, на структурные параметры и физико-механические свойства спеченного твердого сплава.
The effect of alloying micro-additions of VC and TaC to the WC-6Co regenerated alloy on the structure and properties has been studied.
|
| issn |
2223-3938 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/63279 |
| citation_txt |
Дослідження впливу легуючих добавок на властивості твердих сплавів, отриманих дошихтуванням дорегенерованої суміші ВК6Р серійної суміші ВК6 / В.П. Бондаренко, Л.М. Мартинова, Н.В. Литошенко // Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения: Сб. науч. тр. — К.: ІНМ ім. В.М. Бакуля НАН України, 2011. — Вип. 14. — С. 441-446. — Бібліогр.: 13 назв. — укр. |
| work_keys_str_mv |
AT bondarenkovp doslídžennâvplivuleguûčihdobavoknavlastivostítverdihsplavívotrimanihdošihtuvannâmdoregenerovanoísumíšívk6rseríinoísumíšívk6 AT martinovalm doslídžennâvplivuleguûčihdobavoknavlastivostítverdihsplavívotrimanihdošihtuvannâmdoregenerovanoísumíšívk6rseríinoísumíšívk6 AT litošenkonv doslídžennâvplivuleguûčihdobavoknavlastivostítverdihsplavívotrimanihdošihtuvannâmdoregenerovanoísumíšívk6rseríinoísumíšívk6 |
| first_indexed |
2025-11-26T01:49:19Z |
| last_indexed |
2025-11-26T01:49:19Z |
| _version_ |
1850607022187216896 |
| fulltext |
РАЗДЕЛ 3. ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ТВЕРДЫХ СПЛАВОВ
И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ В ИНСТРУМЕНТЕ ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ ОТРАСЛЕЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
441
Литература
1. Панов В. С. Режущий инструмент с покрытием из нитрида кремния //Породоразрушающий и
металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его применения: Сб. науч. Тр. –
2010. – Вып. 13. – С 441–445.
2. Coating of Cemented Carbide Cutting Tools with alumia by Chemical Vapour Deposition / R. Frunk
et all. // J. Electrochem. Soc. – 1976. – V. – 123. – p. 236–243.
3. Sin-Shong Zin Mass // J. of Electrochem. Soc. – 1978. – V. 124. – N 12. – p. 1340–1346.
4. Шустер Л. Ш. Исследование износа режущего инструмента и формирование поверхности в
связи с адгезионным взаимодействием. Автореф. дис. … канд. техн. наук. – Куйбышев, 1975 –
39 с.
5. Панов В. С., Чувилин А. М., Фальковский В. А. Технология и свойства спеченных твердых
сплавов и изделий из них. – М.: МИСиС, 2004. – 462 с.
Поступила 28.04.11
УДК 669.018.25.002.35
В. П. Бондаренко, член-кор. НАН України;
Л. М. Мартинова, канд. хім. наук; Н. В. Литошенко, канд. техн. наук
Інститут надтвердих матеріалів ім. В. М. Бакуля НАН України, м. Київ
ДОСЛІДЖЕННЯ ВПЛИВУ ЛЕГУЮЧИХ ДОБАВОК НА ВЛАСТИВОСТІ ТВЕРДИХ
СПЛАВІВ, ОТРИМАНИХ ДОШИХТУВАННЯМ ДО РЕГЕНЕРОВАНОЇ
СУМІШІ ВК6Р СЕРІЙНОЇ СУМІШІ ВК6С
Изучение влияния легирующих добавок ТаС и VC, введенных в твердосплавную смесь, получен-
ную шихтовкой регенерированной смеси ВК6Р с серийной смесью ВК6С, на структурные параметры
и физико-механические свойства спеченного твердого сплава.
Ключевые слова: регенерированный твердый сплав ВК6Р, легирующие добавки TaC и VC, ших-
товка, серийная смесь ВК6С, структурные параметры, физико-механические свойства.
Останнім часом в ІНМ НАН України твердосплавні вироби виготовляються з регенерованого
твердого сплаву за технологією, запропонованою співробітниками інституту [1]. Переваги розробле-
ної технології з точки зору економіки і екології, а саме: екологічна чистота, висока продуктивність,
відсутність технологічних домішок, можливість використання існуючого на підприємствах, що виро-
бляють тверді сплави, промислового обладнання, дозволяють ефективно вирішувати проблему пове-
рнення у виробництво відходів твердосплавного інструменту і оснастки. Проте в результаті тривалої
експлуатації інструменту, виготовленого із регенерованого твердого сплаву, що працює в умовах
ударних навантажень, спостерігається його підвищена крихкість, знижена пластичність та міцність
порівняно з твердосплавним інструментом, виготовленим із серійних сумішей.
Одним з перспективних напрямів поліпшення властивостей регенерованих твердих сплавів є
дошихтування до регенерованої суміші серійних сумішей, але публікацій, що стосуються цього пи-
тання, практично немає. В той же час використання легуючих добавок при виробництві сплавів WC-
6Co різними методами є актуальною темою сучасних публікацій. Так в роботі [2] наведено результа-
ти дослідження впливу добавок карбіду танталу (5 % за масою) і карбіду ванадію (0,4–10 % за масою)
на мікроструктуру, міцність при згині, твердість НV5 і коерцитивну силу ультрадисперсних сплавів
ВК6. В роботі [3] наведено дані про деякі властивості сплавів типу ВК6 з додаванням 0,24% VC.
Сплави спікали при температурі 1400 °С у середовищі водню з гарячим ізостатичним пресуванням.
Тут добавку VC використовували як інгібітор. Експериментальному дослідженню впливу добавки
ТаС на мікроструктуру і високотемпературну деформацію при згині сплаву з об'ємним вмістом
зв’язки 10,2% (ВК6) присвячена стаття [4]. Сучасні тенденції легування вольфрамових твердих спла-
вів, їх недоліки та переваги проаналізовані в статтях [5, 6]. В усіх дослідженнях легування призводи-
ло до позитивних результатів.
Враховуючи наведене вище, мета нашої роботи полягала в дослідженні впливу легуючих добавок
TaC і VC, що вводилися в твердосплавну суміш, отриману шихтуванням регенерованої суміші ВК6Р з
Выпуск 14. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ И МЕТАЛООБРАБАТЫВАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ – ТЕХНИКА
И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ
442
сумішшю ВК6С (виготовленою з високопластичного високотемпературного карбіду вольфраму WC), на
структуру та фізико-механічні властивості твердого сплаву.
Методики експерименту
Для виготовлення зразків твердих сплавів в роботі використовувались регенерована суміш
марки ВК6Р виробництва ДНВП „Алкон–твердосплав” (Україна), отримана термохімічним безсажо-
вим методом [1], та серійна суміш марки ВК6С виробництва ВАТ „КЗТС” (Росія). В якості легуючих
добавок застосовувались карбіди ТаС і VC, виробництва ТОВ „Реактив” (Україна). Для запобігання
утворенню нових фаз, які знижують міцність та пластичність твердого сплаву [7–9], використовува-
лась концентрація легуючих добавок, що не перевищує межі розчинності їх у кобальтовій фазі.
Знімки структури спечених твердих сплавів отримували за допомогою растрового електрон-
ного мікроскопу ZEISS EVO 50XVP з використанням фазочутливого детектора відбитих електронів
СZ BSD при 5000-кратному збільшенні. Фотографування проводилося на шліфах, що попередньо
піддавали стандартному металографічному обробленню. Поля зору вибиралися випадковим чином.
Визначення мікроструктурних параметрів отриманих сплавів грунтувалося на стандартизова-
ному лінійному методі [10], хоча він займає багато часу і фактично є ”ручним” аналізом [11]. Проце-
дури лінійного аналізу використовувалися в наступному порядку. На мікроструктурні знімки наноси-
ли 9 рівновіддалених горизонтальних січних. Скануючи кожну з них, підраховували кількість карбід-
них зерен NWC та кобальтових включень NCо, через які вони проходять. Далі, застосовуючи формули
лінійного аналізу, обчислювали коефіцієнт суміжності карбідних зерен С, питомі площі міжзеренної
SWC-WC та міжфазової SWC-Co поверхонь, а також середній розмір зерен WC dWC на кожній з січних:
C=1- NCо/ NWC ; SWC-WC=2(NWC - NCо)/l; SWC-Co=4NCо/l; dWC=2C ·VWC/ SWC-WC,.
тут l – довжина січної, що дорівнює 60,8 мкм; VWC – об’ємний вміст карбідної фази, що становить в
нашому випадку 0,9. Середній розмір прошарків кобальтової фази lCo та коефіцієнт варіації розмірів
карбідної фази V знаходили з формул
lCo = dWC ·VCо / ((1-C) VWC), С=1-0,652 (1+2,574·V)·VCо
0,783,
де об’ємний вміст кобальтової фази VCо = 0,1. Остання формула є апроксимаційним виразом, похибка
апроксимації становить 3–5% [12]. Усереднюючи отримані результати для кожної з січних, приймали ці
дані за достовірні значення мікроструктурних параметрів твердого сплаву. Для оцінювання похибки
кількість горизонтальних січних збільшували вдвічі. Крім того, вимірювання проводили використовуючи
15 та 30 вертикальних січних. При цьому значення коефіцієнта суміжності та середнього розміру зерен
WC практично не змінилися (в залежності від напрямку та кількості січних відмінність становила 4 %).
Вміст Со і загального вуглецю Сзаг визначали за міжнародними стандартними методиками
ISO 3907. Фізикомеханічні властивості твердих сплавів – густину r, твердість HRА, границю міцності
при згині Rbm вивчали за методиками ГОСТ 20019–74. Коерцитивну силу Нсм визначали коерцитимет-
ром ИКС–96М за ГОСТ 24916–81, міцність при стисканні Rcm – за допомогою універсальної тестової
машини UТС–100 за ГОСТ 27034–86, коефіцієнт інтенсивності напружень К1С – за ГОСТ 25.506–85.
Вміст Со у вихідних сумішах ВК6Р та ВК6С, становив відповідно 13 % та 6,01 %; а Сзаг –
6,09 %; та 5,76 %. Для проведення досліджень виготовили комбіновану твердосплавну суміш
(ВК6Р+ВК6С) за допомогою сухого змішування регенерованої ВК6Р та серійної ВК6С сумішей в
пропорції 50:50 % (за масою) протягом 5 годин у твердосплавному барабані зі сталевими кулями. З
комбінованої суміші виготовили чотири дослідні партії, використовуючи різні технологічні прийоми.
Першу партію залишили без змін (ВК6Р+ВК6С); другу отримали мокрим розмелом суміші
(ВК6Р+ВК6С) у середовищі спирту у твердосплавному барабані при співвідношенні суміш–
твердосплавні кулі 1:3 протягом 24 годин (ВК6Р+ВК6С)Р; при виготовленні останніх двох партій до
суміші (ВК6Р+ВК6С) перед мокрим розмелом вводили легуючі добавки 0,15 % (за масою) VC
(ВК6Р+ВК6С+VC) і TaC (ВК6Р+ВК6С+TaC).
З отриманих дослідних партій сумішей спресували штапики розміром 5х5х35 мм, які нормалізу-
вали при температурі 1050–1070 оС, а потім спікали при 1420, 1450, 1470, 1500 оС зі швидкістю просуван-
ня човника 5,6 мм/хв, після чого визначали вказані вище їх фізичні і фізико-механічні властивості.
Результати досліджень і їх обговорення
Результати дослідження фізико-механічних властивостей отриманих твердих сплавів наведені в
табл. 1. Слід зазначити, що для сплавів (ВК6Р+ВК6С) при всіх температурних режимах отримані середні
значення К1С, Rbm та Rсm знаходяться в досить широких 95%-их довірчих інтервалах, тому не можуть вва-
жатися надійними. Можливо, це пов’язано з недостатньою однорідністю комбінованої суміші.
РАЗДЕЛ 3. ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ТВЕРДЫХ СПЛАВОВ
И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ В ИНСТРУМЕНТЕ ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ ОТРАСЛЕЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
443
Таблиця 1. Фізико-механічні властивості регенерованих твердих сплавів, отриманих за різних
умов спікання
Марка
сплаву
r,
г/см3
Нс,
кА/м
НRA K1C,
МПа
Rсm,
ГПа
Rbm,
ГПа
Тсп =1420 °С
(ВК6Р+ВК6С) 14,73 7,7 88,6 – – –
(ВК6Р+ВК6С)Р 14,68 8,0 88,7 13,6 3,68 –
(ВК6Р+ВК6С+VС)Р 14,76 8,1 89,2 13,1 3,67 –
(ВК6Р+ВК6С+ТаС)Р 14,70 8,7 89,1 13,5 3,67 –
Тсп =1450 °С
(ВК6Р+ВК6С) 14,61 8,85 88,5 – – –
(ВК6Р+ВК6С)Р 14,55 8,85 88,7 13,9 3,68 1,44
(ВК6Р+ВК6С+VС)Р 14,65 8,85 88,7 13,9 3,77 1,62
(ВК6Р+ВК6С+ТаС)Р 14,62 9,85 88,8 13,1 4,14 1,57
Тсп =1470 °С
(ВК6Р+ВК6С) 14,64 8,9 89,2 – – –
(ВК6Р+ВК6С)Р 14,59 9,1 88,8 13,7 3,57 1,54
(ВК6Р+ВК6С+VС)Р 14,66 9,0 88,8 13,6 3,77 1,62
(ВК6Р+ВК6С+ТаС)Р 14,62 9,9 89,1 13,1 3,43 1,56
Тсп =1500 °С
(ВК6Р+ВК6С) 14,57 8,55 89,0 13,2 3,38 –
(ВК6Р+ВК6С)Р 14,60 8,45 88,7 13,5 3,36 1,31
(ВК6Р+ВК6С+VС)Р 14,62 9,55 88,9 13,3 – 1,58
(ВК6Р+ВК6С+ТаС)Р 14,61 9,55 89,0 12,9 3,51 1,32
ГОСТ 3882 для ВК6 14,6–15,0 – 88,5 – – ³ 1,52
Як видно з таблиці, при температурі Тсп=1420 °С вплив легуючих добавок на властивості
сплавів практично відсутній. За температури спікання 1450 °С встановлено підвищення границь міц-
ності при згині і стиску та тріщиностійкості сплавів, спечених з використанням зазначених техноло-
гічних прийомів (табл. 1). При введенні 0,15% (по масі) добавки VC в спеченому сплаві при цій тем-
пературі Rbm підвищується від 1,44 до 1,61 ГПа (приблизно на 12 %), значення Rсm змінюється з 3,68
на 3,77 ГПа (збільшується на 3%), а К1С не змінюється. При цьому формується середньозерниста
структура (рис.1в), що нагадує структуру сплаву ВК6С. Ступінь пористості значно зменшується.
При введенні в такій самій кількості ТаС Rbm зростає до 1,57 ГПа (на 9 %), а Rсm складає 4,14 ГПа
(збільшується на 13%), коефіцієнт тріщиностійкості К1С зменшується на 6%. При цьому структура стає
більш дрібнозернистою (рис.1г), але ступінь пористості не знижується.
Підвищення температури спікання до 1470 °С практично не впливає на значення досліджува-
них властивостей. Спікання ж при температурі 1500 °С призводить до зменшення значення тріщино-
стійкості та границь міцності.
Аналізуючи представлені в табл. 2 параметри мікроструктури отриманих при температурі
спікання 1450 °С твердих сплавів, можна зазначити наступне. В сплавах, легованих карбідом танталу,
середній розмір карбідного зерна WCd зменшився на 8% в порівнянні зі сплавом (ВК6P+BK6C)Р, при
цьому коефіцієнт варіації розмірів карбідних зерен незначно зменшився, а коефіцієнт суміжності
зерен WC збільшився. Водночас легування карбідом ванадію призвело до збільшення коефіцієнта
суміжності С на 25 %, і зменшення коефіцієнта варіації розмірів карбідних зерен на 28 %, тобто сплав
став значно однорідніший. Збільшення середнього розміру зерна при цьому (на 5 %), ймовірно,
пов’язане з похибкою розрахунків.
В статті [13] також відзначено підвищення суміжності карбідної фази в стандартних сплавах
ВК6, легованих VC. Цей факт пояснюється тим, що змочуваність WC розплавом, який містить VC
погіршується. Розмір зерна в такому сплаві змінюється незначно.
Выпуск 14. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ И МЕТАЛООБРАБАТЫВАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ – ТЕХНИКА
И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ
444
а б
в г
Рис. 1. Структура твердих сплавів, спечених при температурі 1450 °С:
а – (ВК6Р+ВК6С); б – (ВК6Р + К6С)Р; в – (ВК6Р+ВК6С+VC)Р; г – (ВК6Р+ВК6С+ТаС)Р при збіль-
шенні у 5000 разів
Таблиця 2. Структурні параметри регенерованих твердих сплавів, спечених при
температурі 1450 °С
Марка сплаву NWC NCo
dWC,
мкм
lCo,
мкм V C SWC-WC,
мкм-1
SWC-Cо,
мкм-1
(ВК6P+BK6C) 585 270 2,19 0,52 1,36 0,53 0,44 0,77
(ВК6P+BK6C)Р 616 314 2,04 0,44 1,48 0,49 0,43 0,91
(ВК6Р+ВК6С+VC)Р 588 236 2,15 0,61 1,06 0,61 0,51 0,61
(ВК6P+BK6C+TaC)Р 679 642 1,88 0,44 1,40 0,52 0,50 0,91
Узагальнюючи дані табл. 1 і 2, слід відзначити також наступне:
1. Густина всіх сплавів практично не залежить від температури спікання і знаходиться на
нижній границі значень, наведених в ГОСТ 3882, для сплаву ВК6.
2. Коерцитивна сила має найбільші значення у легованих сплавів. При цьому у випадку легу-
вання добавкою ТаС високе значення Нс спостерігається у більш широкому інтервалі зміни темпера-
тури спікання (1450–1500 оС), ніж у сплавів, легованих VC (1470–1500 оС).
3. Підвищення Нс у легованих сплавів не зумовлює підвищення твердості. Вона незначно
перевищує мінімальні значення HRA за ГОСТ 3882, для сплаву ВК6 і практично не залежить ні від
способу приготування сплаву, ні від температури спікання. Тобто твердість HRA меншою мірою чут-
лива до структурних змін, що відбуваються при легуванні, ніж коерцитивна сила.
4. Легування добавками ТаС і VC по-різному впливає на тріщиностійкість. Найменші значен-
ня K1C (12,9–13,1 МПа) мають сплави, леговані ТаС. У сплавів, легованих VC, тріщиностійкість прак-
тично співпадає з K1C нелегованих сплавів (див. табл.1).
5. Легування найістотніше впливає на міцність при стиску та згині за умов спікання при
температурі спікання 1450 °С.
6. Змішування сумішей ВК6Р і ВК6С призводить до зменшення SWC-WC і коефіцієнта
суміжності С порівняно з серійним сплавом ВК6. Водночас значення SWC-Cо значно більші, ніж у
сплавів ВК6 і ВК6С. Такі результати свідчать про те, що при змішуванні ВК6Р і ВК6С формується
РАЗДЕЛ 3. ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ТВЕРДЫХ СПЛАВОВ
И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ В ИНСТРУМЕНТЕ ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ ОТРАСЛЕЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
445
деякою мірою специфічна структура. Наявність у комбінованій суміші вихідної суміші ВК6С призво-
дить до зменшення SWC-WC, а наявність ВК6Р до збільшення SWC-Cо, утворенню міжкарбідних
контактів заважають розподілені крупніші зерна WC із суміші ВК6С. Легування карбідом ТаС хоча і
призводить до деякого зменшення dWC, але не впливає на площі питомих поверхонь SWC-WC і SWC-Cо.
Легування карбідом VC навпаки зумовлює збільшення середнього розміру зерна WC і суттєве зни-
ження коефіцієнта варіації V і SWC-Cо. Такі результати, можливо, пояснюються тим, що легуючі до-
бавки по-різному впливають на зерна WC, що знаходяться в регенерованій суміші ВК6Р і серійній
суміші ВК6С.
Висновки
Встановлено, що шихтування регенерованої і серійної сумішей з використанням легуючих
добавок дозволяє впливати на структуру і фізико-механічні властивості твердого сплаву ВК6Р. Для
виготовлення твердосплавного інструменту, що працює в умовах циклічного і ударного навантажень,
можна рекомендувати до регенерованої суміші ВК6Р додавати суміш серійного сплаву ВК6С в кіль-
кості 50% (за масою) та легуючі добавки VC чи ТаС (0,15% за масою). В таких сплавах, спечених за
оптимальною температурою (1450–1470 оС), зерна високотемпературного та високоплас-тичного
карбіду WC, що містяться у ВК6С, більшу частину навантаження перебирають на себе. Це сприяє
підвищенню як міцності, так і пластичності твердого сплаву. Легуючі добавки розчиняються в рідкій
фазі і при охолодженні “заліковують” дефекти субмікрорівня, які знаходяться в зернах регенеровано-
го WC, призводячи, таким чином, до додаткового підвищення міцності сплаву в цілому.
Дослідження впливу легуючих добавок TaC і VC, уведених в твердосплавну суміш, отриману
шихтуванням регенерованої суміші ВК6Р із серійною сумішшю ВК6С, на структурні параметри та
фізико-механічні властивості спеченого твердого сплаву.
Ключові слова: регенерований твердий сплав ВК6Р, легуючі добавки TaC і VC, шихтування,
серійна суміш ВК6С, структурні параметри, фізико-механічні властивості.
The effect of alloying micro-additions of VC and TaC to the WC-6Co regenerated alloy on the struc-
ture and properties has been studied.
Key words: WC-6Co regenerated alloy, micro-additions of VC and TaC, structure, properties.
Література
1. Патент 2624, Україна, МПК В22 Г 9/16, с. 22, В 7/00. Спосіб переробки вольфрамокобальто-
вих твердих сплавів /В.П. Бондаренко, Е.Г. Павлоцька, Л.М. Мартинова та ін. – Опубл.
26.12.94, Бюл. № 5–1. – С. 285.
2. Multi-carbide hardmetals/ V. A. Falkovsky. et al.// Proc. 15th int. Plansee Seminar. – 2001. – V.2.– P. 29–34.
3. Grain growth control in microwave sintering of ultrafine WC–Co composite powder com-
pacts/D.Agraval et al. // Proc. Europ. Conf. on Advances in Hard Mater. Prod. – 1999. – P. 151–158.
4. Effect of TaC on plastic deformation of WC–Co and Ti(C,N)–WC–Co / G.Osterg et al. // Int. J. Refr.
Met. Hard Mater. – 2006. –V. 24.– P. 145–154.
5. Бондаренко В.П., Мартынова Л.М., Галков А.В. Современные тенденции легирования вольф-
рамовых твердых сплавов добавками карбидов (Обзор) //Породоразрушающий и металлооб-
рабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения: /Сб. науч.
тр.– К.: Ин-т сверхтвердых матер. НАН Украины, Вып. 9. – 2006. – С. 310–317.
6. Бондаренко В.П., Лошак М.Г., Александрова Л.И. и др. Влияние легирующих макродобавок
на долговечность вольфрамовых твердых сплавов //Породоразрушающий и металлообраба-
тывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения: /Сб. науч. тр.–
К.: Ин-т сверхтвердых матер. НАН Украины, Вып. 10.– 2007. – С. 478–481.
7. Сафронов И.И. Основы рационального легирования сплавов/.– Ин-т приклад. физики АН
МССР, – Кишенев; Штинца, 1991. – 278 с.
8. Приходько Э.В. Металлохимия комплексного легирования. – М.: Металлургия, 1983. – 184 с.
9. Приданцев М.В. Влияние примесей и редкоземельных элементов на свойства сплавов. – М.:
Металлургиздат, 1962. – 208 с.
10. ISO 449–2:2008.Hardmetal-metallographic determination of microstructure P.2. Measurement of
WC grain sise// –Intarn. standart Organization, Geneva. – 2008.
11. A straightforward method for analyzing the grain-size distribution in WC-Co hardmetals/
M.Brieseck, B.Gneis, K.Wagner, et. аl. –7-th Plansee Seminar, Tyrol, Austr. –2009. – PAT13/1–9.
Выпуск 14. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ И МЕТАЛООБРАБАТЫВАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ – ТЕХНИКА
И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ
446
12. Литошенко Н.В. Закономірність впливу залишкових термічних мікронапружень та дисперсії
розмірів карбідних зерен на деформаційні характеристики твердих сплавів WC-Co: Автореф.
Дис.- К.:ІНМ ім..В.М.Бакуля НАН України, 2002.
13. Исследование механизма разрушения твердосплавных деталей камер высокого давления
//Исследование и разработка твердых сплавов. Сб. науч. т./ И.В. Кобицкой, В.И. Третьяков,
Т.А. Емельянов и др. –К.: ВНИИЕС, 1988.– С. 14–18.
Надійшла 28.04.11
УДК 621.9
К. В. Баннов, А. В. Градобоев, д-р техн. наук, В. С. Матвеев
Юргинский технологический институт (филиал) Томского политехнического университета,
Российская Федерация
ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О НАПРАВЛЕННОМ РАЗРУШЕНИИ МЕТАЛЛОВ ПРИ РЕЗАНИИ
ТВЕРДОСПЛАВНЫМ ИНСТРУМЕНТОМ
Предложена физическая модель направленного разрушения металлов резанием. Оценены
скорость деформации металла и температура, развивающиеся в зоне разрушения.
Ключевые слова: направленное разрушение, скорость деформации, резание металлов, стружка.
Результаты анализа многочисленных исследований по деформированию и разрушению ме-
таллов позволяют убедиться в следующем:
· любые твердые тела при воздействии на них больших давлений и температуры приобретают
высокую пластичность, а в отдельных случаях сверхпластичность;
· если в процессе воздействия скорость деформации металла превышает пороговое значение éi
≥ 103 c-1, поведение металла в зоне воздействия можно описать с позиций гидродинамики;
· при определенной критической температуре, давлении и скорости деформации могут проис-
ходить фазовые превращения и изменения агрегатного состояния металла.
Проблема разрушения металлов довольно актуальна. Поскольку процесс резания является яр-
ким примером управляемого разрушения, перечисленные явления наблюдаются и в этом случае.
Цель настоящей работы – на основе наблюдаемых при разрушении металлов гидродинамических
представлений, [1; 2], разработать физическую модель разрушения металлов резанием.
В целях проверки возможности применения такого подхода оценивали скорость деформации
металла éi и температуры, развивающиеся в зоне разрушения. Решение этой задачи позволит разрабо-
тать корректную теплофизическую модель разрушения металлов резанием, а также оценить коэффи-
циент полезного действия этого процесса.
Процесс резания металлов следует рассматривать как направленное разрушение, происходя-
щее по поверхностям резания, определяемых кинематикой процесса [1]. Процесс разрушения проис-
ходит в две стадии:
· накопление энергии в зоне направленного разрушения металла;
· разрушение доведенного до псевдожидкого состояния металла, при котором происходит
взрывной сброс накопленной энергии.
Под псевдожидким состоянием металла следует понимать его состояние в виде жидкости вы-
сокой вязкости, с фрагментами твердого тела.
Схема примененного для расчетов сливного стружкообразования показана на рис. 1. Принципи-
альное отличие этой схемы от схемы, представленной в [2] состоит в том, что стружка движется от зо-
ны направленного разрушения под углом Δγхв (точки 15–11–13, на рис. 1) к передней поверхности ме-
таллорежущего инструмента. Кроме того, очертания контактной пластической области содержат лобо-
вой и хвостовой участки. При этом положение лобового участка задается углом ug, а хвостового – уг-
лом Δγхв. Максимальная высота лобового участка, отсчитываемая по перпендикуляру к передней по-
верхности, определяется величиной hS, толщина модифицированного слоя в стружке задается как h2.
|