Научная статья на тему 'Исследование влияния режимов термической обработки с нагревом в среде водорода на свойства твердого сплава марки Т15К6'

Исследование влияния режимов термической обработки с нагревом в среде водорода на свойства твердого сплава марки Т15К6 Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

CC BY
598
40
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА / МИКРОТВЕРДОСТЬ / ТЕПЛОСТОЙКОСТЬ / ПРОЧНОСТЬ / ТВЕРДЫЙ СПЛАВ МАРКИ Т15К6

Аннотация научной статьи по технологиям материалов, автор научной работы — Богодухов Станислав Иванович, Козик Елена Станиславовна, Свиденко Екатерина Валерьевна

В работе исследовали влияние различных охлаждающих сред при закалке на физико-механические и эксплуатационные свойства (твердость и величина износа по задней поверхности) изделий из порошкового твердого сплава. Исследования проводили на пятигранных неперетачиваемых пластинах ГОСТ 19065-80 из двойного твердого сплава марки Т15К6 с механическим креплением, причем параметры определяли как без снятия поверхностного слоя, так и после его снятия. При нагреве под закалку в хлорбариевых ваннах изменение массы образцов практически отсутствует. При закалке и отпуске в селитровых ваннах может происходить частичное растворение твердых сплавов, в связи с чем произвели измерения потери массы образцов. Производили закалку образцов в одном охладителе и изотермическую закалку в соляных ваннах. Для закалки в одном охладителе варьировали: температура нагрева под закалку от 950 до 1150 оС; скорость охлаждения от 10оС/с (воздух) до 110оС/с (масло); температура отпуска от 200 до 600оС; кратность отпуска от 1 до 3 раз со временем одного крата 15 мин. Анализ приведенных результатов термообработанных пластин показал, что в них происходят структурные изменения, наблюдается наличие h-фазы при нагреве до температур 1300 и 1450оС. Режущие свойства пластин определяли путем резания на вертикально-фрезерном станке модели 6Н11. В качестве инструмента использовали торцовую фрезу диаметром 100 мм с механическим креплением испытываемых пластин. Экспериментально установленное изменение свойств твердых сплавов при термической обработке связано либо с изменением фазового состава сплава, состава связующей фазы, либо с более тонкими изменениями структуры карбидной фазы, отвечающей за износостойкость.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по технологиям материалов , автор научной работы — Богодухов Станислав Иванович, Козик Елена Станиславовна, Свиденко Екатерина Валерьевна

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Understanding the Effect of Heat Treatment Involving Heating in Hydrogen Medium on the Properties of Т15К6 Grade Hard Alloy

This research examined the effect of different cooling media applied during heat treatment on the physico-mechanical properties and performance (hardness and back side wear) of parts made of hard powder alloy. The study looked at clamp-on five-sided indexable inserts per GOST 19065-80 made of Т15К6 grade double hard alloy. Characterization was done with the surface layer on and after it had been removed. Heat treatment in chlorine-barium baths had almost no effect on the weight of the specimens. Quenching and tempering in nitre baths may lead to partial dissolution of hard alloys. For this reason, measurements were taken to determine the weight loss in the specimens. The specimens were subjected to single-step hardening and salt-bath isothermal quenching. The following variation ranges were applied in the case of single-step hardening: heating temperature from 950 to 1,150оС; cooling rate from 10оС/sec (air) to 110оС/sec (oil); tempering temperature from 200 to 600оС; tempering cycles from 1 to 3, the time of each cycle being 15 min. Analysis of the heat-treated inserts indicate that structural changes take place in them during heat treatment. When the inserts were heated to 1,300 and 1,450оС, the h-phase was observed in them. The cutting properties of the inserts were determined by cutting on a 6Н11 vertical milling machine. A 100 mm face cutter was used, and the test inserts were clamped. The heat treatment induced changes in the properties of hard alloys established through the above experiments can be linked to either the changing phase composition of the alloy or the composition of the binding phase or some finer changes in the structure of the carbide phase responsible for wear resistance.

Текст научной работы на тему «Исследование влияния режимов термической обработки с нагревом в среде водорода на свойства твердого сплава марки Т15К6»

МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ И ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ

УДК 621.78 https://doi.org/10.18503/1995-2732-2019-17-3-46-53

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ РЕЖИМОВ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ С НАГРЕВОМ В СРЕДЕ ВОДОРОДА НА СВОЙСТВА ТВЕРДОГО СПЛАВА МАРКИ Т15К6

Богодухов С.И., КозикЕ.С., Свиденко Е.В.

Оренбургский государственный университет, Оренбург, Россия

Аннотация В работе исследовали влияние различных охлаждающих сред при закалке на физико-механические и эксплуатационные свойства (твердость и величина износа по задней поверхности) изделий из порошкового твердого сплава. Исследования проводили на пятигранных неперетачиваемых пластинах ГОСТ 19065-80 из двойного твердого сплава марки Т15К6 с механическим креплением, причем параметры определяли как без снятия поверхностного слоя, так и после его снятия. При нагреве под закалку в хлорбарие-вых ваннах изменение массы образцов практически отсутствует. При закалке и отпуске в селитровых ваннах может происходить частичное растворение твердых сплавов, в связи с чем произвели измерения потери массы образцов. Производили закалку образцов в одном охладителе и изотермическую закалку в соляных ваннах. Для закалки в одном охладителе варьировали: температура нагрева под закалку - от 950 до 1150 °С; скорость охлаждения - от 10°С/с (воздух) до 110°С/с (масло); температура отпуска - от 200 до 600°С; кратность отпуска - от 1 до 3 раз со временем одного крата 15 мин. Анализ приведенных результатов термообработанных пластин показал, что в них происходят структурные изменения, наблюдается наличие г| -фазы при нагреве до температур 1300 и 1450°С. Режущие свойства пластин определяли путем резания на вертикально-фрезерном станке модели 6Н11. В качестве инструмента использовали торцовую фрезу диаметром 100 мм с механическим креплением испытываемых пластин. Экспериментально установленное изменение свойств твердых сплавов при термической обработке связано либо с изменением фазового состава сплава, состава связующей фазы, либо с более тонкими изменениями структуры карбидной фазы, отвечающей за износостойкость.

Ключевые слова: термическая обработка, микротвердость, теплостойкость, прочность, твердый сплав марки Т15К6.

Введение

Наиболее применимыми методами повышения стойкости твердых сплавов является алмазная обработка, нанесение износостойких плёнок и покрытий.

Наряду с преимуществами, такие методы упрочнения инструмента имеют и недостатки, основные из которых их высокая себестоимость и нестабильность получаемых свойств.

Механические (эксплуатационные) свойства инструмента определяют твёрдость, микротвёрдость, прочность, теплостойкость, теплопроводность, ударная вязкость, стойкость против окисления при повышенных температурах, коррозионная стойкость, и от этих свойств зависят режущие свойства инструментов [110].

В связи с этим поиск новых методов и режимов нагрева твердых сплавов в защитных средах,

© Богодухов С.И., Козик Е.С., Сввденко Е.В., 2019

сокращение длительности термической обработки и уход от специального оборудования представляется весьма целесообразным, на что и направлена наша работа.

Целью работы является исследование влияния различных охлаждающих сред при закалке на физико-механические и эксплуатационные свойства твердых сплавов.

Материалы и методы исследования

В данной работе исследовали влияние различных охлаждающих сред при закалке на физико-механические и эксплуатационные свойства (твердость и величина износа по задней поверхности) изделий из порошкового твердого сплава. Исследования проводили на пятигранных неперетачиваемых пластинах ГОСТ 19065-80 из двойного твердого сплава марки Т15К6 (рис. 1) с механическим креплением, причем параметры определяли как без снятия поверхностного слоя, так и после его снятия. Пластины, прошедшие терми-

ческую обработку, и пластины в исходном состоянии подвергались стойкостным испытаниям на токарно-винторезном станке модели 16К20 и 1А616 путем торцевого точения заготовки из стали марки ОС (близкой по структуре и свойствам к Ст45). заготовка осевая 210x1650, HJI3 ГОСТ 4728-2010. Заготовку вытачивали из вагонной оси марки ОС, наружный 0 160 мм, внутренний 0 20 мм, длина 200 мм. Точение осуществлялось от центра к периферии без применения смазочной охлаждающей жидкости (СОЖ). Резец с неперетачиваемой пластиной устанавливался на линии центров станка, вылет его из резцедержателя принимался 40 мм. Геометрические параметры резца следующие: передний угол 15°, задний 12°, радиус при вершине 0,5 мм. Режимы резания: глубина резания t = 1; подача - S=0,1 мм; частота вращения шпинделя станка п = 400 и 355 мин"1. Скорость резания при этом изменялась от 25 (22) до 200 (178) м/мин. Резание производилось методом поперечного точения твердосплавными пластинами по 5 и 10 проходов. После то-

Таблица 1

Значения исследованных параметров пластин TI5K6 после термической обработки (режим охлаждения: в масле при 20 °С)

Температура нагрева, °С Твердость пластин, HRA Величина износа по задней поверхности при резании, мм

без заточки после заточки

£ « S Испытание

под закалку для отпуска без снятия поверхностнс слоя после сняти поверхностнс слоя 1 2 Сред, знач. 1 2 Сред, знач.

Без отпуска 88.5 90 слом - -

200 82.5 93 0.89 1.25 1.07

1450 400 87 93.5 0.70 слом - Не испытывали

600 84 92 слом - -

800 87.5 92.7 0.97 слом -

Без отпуска 90 92.7 Слом 0.63 -

200 90 94 0.44 0.49 0.465

1300 400 93 91.5 0.34 0.46 0.40 Не испытывали

600 89.5 93 0.44 0.47 0.455

800 91.5 91.5 0.53 0.51 0.52

Без отпуска 85 89 0.25 0.20 0.225 0.13 0.15 0.14

200 93 95 0.46 0.36 0.41 0.23 слом -

1150 400 93 93 0.53 0.33 0.43 0.13 выкр -

600 95 95 0.42 0.40 0.41 0.12 0.15 0.135

800 93 94 0.81 0.67 0.74 0.17 0.15 0.16

Без отпуска 93.7 93.7 слом 0.7 -

200 94.2 94 слом - -

1000 400 92.5 93.7 0.65 0.58 0.615 Не испытывали

600 93 93 0.27 0.44 0.355

800 94 94.5 0.76 слом -

800 Без отпуска 92 93 - - -

чения на пластинах измеряли величину износа по передней и задней поверхностям.

Результаты исследования приведены в табл. 1.

Рис. 1. Внешний вид пластины из твердого сплава TI5K6

Результаты исследования и их обсуяуцение

Как видно из табл. 1, после снятия верхнего слоя (окисленный слой), величина которого составила 0,01-0,02 мм; как правило, твердость повышается на 2-4 ед. НИА за счет дробления конгломератов карбидов, установленного методом рентгеноструктурного анализа.

Результаты макро- и микроанализа показали, что резкое охлаждение в 10% водном растворе №С1 и в воде при температуре 20°С в ряде случаев приводит к снижению механических свойств в результате образования микротрещин [11-25]. Результаты микроанализа, фрактографии и рент-геноструктурного анализа приведены на рис. 2, 3 и в табл. 2.

Таблица 2

Характеристики тонкой структуры твердого сплава Т15К6

Анализ приведенных результатов термооб-работанных пластин показал, что в них происходят структурные изменения, наблюдается дробление конгломератов карбидов, наличие Т]-фазы при нагреве до температур 1300 и 1450 °С, а при охлаждении в воде, на воздухе (спокойном и при обдуве) и при обдуве азотом наблюдается наличие дефектного слоя.

Испытаниям на износостойкость при резании подвергали пластины:

а) без термообработки (исходные);

б) после термообработки;

в) после снятия верхнего слоя (заточки).

Режущие свойства пластин определяли путем резания на вертикально-фрезерном станке модели 6Н11. В качестве инструмента использовали торцовую фрезу диаметром 100 мм с механическим креплением испытываемых пластин.

Анализ показал повышенный износ по задней поверхности для пластин, закаленных с температур 1300 и 1450°С, причем в процессе резания часть пластин треснула и из дальнейших исследованиях они были исключены.

Пониженный износ пластин по задней поверхности (до 40%) при резании можно объяс-

нить образованием упрочненного слоя и за счет увеличения микронапряжений до 20% и уменьшения размера блоков до 60%. При пониженных температурах закалки от 1150 до 800°С наблюдается снижение износа по сравнению с исходным. Отпуск незначительно влияет на износ. Анализ результатов показал, что наилучшие результаты получены при температурах отпуска 400°С, наименьший износ после термообработки без снятия поверхностного слоя составил 0,18-0,21 мм, а после удаления верхнего слоя составил 0,1-0,12 мм. Износ при резании по задней поверхности для исходных пластин соответственно 0,43 и 0,21 мм (при времени испытания 1Исп=Ю мин).

Таким образом, приведенные результаты исследования показали возможность снижения износа неперетачиваемых пластин из твердого сплава Т15К6. Для проверки и уточнения режимов были проведены дополнительные более длительные испытания. При резании с большей продолжительностью (30 мин) было установлено, что величина износа практически прямо пропорциональна длительности резания, и при 30 мин резания для исходных пластин (без снятия поверхностного слоя) износ по задней поверхности составил 1,15-1,0 мм. Все режимы резания были приняты, как и в предыдущих испытаниях. Результаты стойкостных испытаний приведены в табл. 3.

Таким образом, термообработка твердосплавных пластин из сплава Т15К6 возможна, и при этом закалка пластин от температур 800-1150°С при различной скорости охлаждения (в масле с начальной температурой 60-80°С, воде) приводит к повышению их стойкости в 1,5-2 раза.

Из табл. 3 видно, что пластины из твердого сплава Т15К6, подвергнутые термической обработке, характеризуются стабильным уменьшением износа, что обеспечивает повышение стойкости режущего инструмента.

На основании экспериментальных исследований износа неперетачиваемых пластин Т15К6 при фрезеровании определены режимы термической обработки (закалка в масле), повышающие стойкость в 1,5-2 раза.

Экспериментально установленное изменение свойств твердых сплавов при термической обработке связано либо с изменением фазового состава сплава, состава связующей фазы, либо с более

Режим термической обработки Структурные характеристики

Закалка Отпуск Фазовый состав; тип кристаллической решетки Микронапряжения — х 1СГ3 а Размер блоков Д ю-5 см

Температура нагрева, °С

Исходный НС; Со -ГПУ 0,64 0,93

1150 600 ЖС- НС; Со -ГПУ 0,84 0,47

1150 400 \УС; ПС; Со -ГПУ 0,80 0,37

тонкими изменениями структуры карбидной фазы, отвечающей за износостойкость. Значительный объем информации о тонкой структуре твердых сплавов возможно получить, используя методы рентгеносгруктурного анализа, что позволяет определять структурно чувствительные параметры, оказывающие существенное влияние на прочность сплава. Это такие параметры как величина микронапряжений, размер блоков когерентного

рассеяния, плотность дислокаций, которые могут изменяться в зависимости от режимов проведения термической обработки.

Установлено, что термическая обработка не способствует изменению фазового состава твердых сплавов. Так дифрактограмма отожженного твердого сплава Т5К10, сплава в состоянии поставки и после термической обработки не изменяются.

Рис. 2. Микроструктура твердого сплава Т15К6, х 1000: а - исходная; б - после закалки с выдержкой при температуре 1150°С - 20 мин в масле 60°С и отпуска 600°С - 60 мин; в - после закалки с выдержкой при температуре 1150°С - 20 мин в масле 60 °С, без отпуска

Рис. 3. Фрактографии изломов твердого сплава Т15К6, х 15500: а - исходный, без термообработки. Излом: смешанное хрупко-вязкое разрушение; б - после закали при температуре 1150°С с выдержкой 20 мин, закалка в масло; отпуска при температуре 400°С с выдержкой 60 мин. Излом: смешанное хрупко-вязкое разрушение; в - после закалки при температуре 1150°С с выдержкой 20 мин, закалка в масло; отпуск при температуре 600°С с выдержкой 60 мин. Излом: хрупкое разрушение по межкристаллитным границам

Таблица 3

Результаты стойкостных испытаний пластин Т15К6 после термообработки (режим резания V = 385 м/мин, I = 1,5 мм, Э = 125 мм/мин, Т= 30 мин)

Режим термообработки Твердость, HRA Износ по задней поверхности, мм

Температура нагрева под закалку, °С Закалочная среда Температура отпуска, °С

после закалки после отпуска

1300 400 92,5 94 0,95

1150 Вода, 40°С Без отпуска 93,5 - 0,85

800 92,5 93,5 1,07

600 92,5 94,5 1,01

400 92 94 1,01

200 92,5 93 0,74

Масло, 80°С 200 92,5 93 1,08

Масло, 100°С 600 92 93 1,39

400 92,5 94 0,90

200 92,5 - 1,00

Сж. воздух 600 92,5 94,5 1,41

600 92 94 0,70

200 92 93 0,81

На воздухе Без отпуска 92 - 0,70

1000 Вода, 20°С " - 1,06

600 92 92,5 0,62

400 92 93 0,87

200 92 95 0,84

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Вода, 40°С 600 92,5 93,5 0,87

400 92,5 94 0,93

200 92 94 1,02

50%масла + + 50% воды Без отпуска 91 - 1,01

Масло, 80°С Без отпуска 92,5 - 1,15

400 92,5 93,5 0,86

200 92,5 - 1,00

На воздухе Без отпуска 90,5 - 0,75

600 91 93 1,25

400 91 94 0,99

200 91 93 1,08

800 Вода + 10% №С1 Без отпуска 95 - 1,13

На воздухе Без отпуска 91 - 0,96

Исходные, без термообработки 89-91 90-91 1,3-1,5

Заключение

В результате проведенной научно-исследовательской работы по упрочнению изделий из твердых сплавов с использованием нагрева в водороде до различных температур и охлаждением в различных закалочных средах с применением отпуска от 200 до 800°С и без отпуска установлено, что:

- твердость термообработанных изделий повышается 2-3 ед. по сравнению с исходными в состоянии поставки;

- пониженный износ пластин по задней поверхности (до 40%) при резании можно объяснить образованием упрочненного слоя и за счет

увеличения микронапряжений до 20%, уменьшения размера блоков до 60%;

- проведено исследование тонкой структуры твердых сплавов с использованием просвечивающей электронной микроскопии и методов рентгеноструктурного анализа, позволяющее установить дробление конгломератов карбидов и изменение микронапряжений карбидной фазы после проведения термической обработки с нагревом в водороде;

- на основании экспериментальных исследований износа неперетачиваемых пластин Т15К6 при фрезеровании определены оптимальные режимы термической обработки (закалка в масле), позволяющие понизить износ до 40%.

Список литературы

1. Методы повышения эксплуатационных свойств твердосплавного режущего инструмента / Богодухов С.И., Гарипов С.И., Калмыков Е.В., Шейнин Б.М.; ГОУ ОГУ. Оренбург, 2004. 27 с Деп. в ВИНИТИ 11.10.04 №, 1583-В2004.

2. Третьяков В.И., Клячко Л.И. Твердые сплавы, тугоплавкие металлы, сверхтвердые материалы. М.: ГУП Издательство Руда и металлы, 1999. 264 с.

3. Пат. 2113532 Российская Федерация, МПК С 22 С 29/08. Твердый сплав / Гнюсов С.Ф.; заявитель и патентообладатель Институт физики прочности и материаловедения СО РАН. №96113793/02; заявл. 08.07.1996; опубл. 20.06.1998.

4. Пат. 2294261 Российская Федерация, МПК В 22 F 3/24, С 22 С 29/00. Способ закалки твердого сплава / Оскол-кова Т.Н.; заявитель и патентообладатель Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Сибирский государственный индустриальный университет». №2005118570/02; заявл. 15.06.2005; опубл. 27.02.2007.

5. Пат. 2355513 Российская Федерация, МПК В 22 F 3/24, С 22 С 29/08. Способ закалки твердого сплава на основе карбида вольфрама / Осколкова Т.Н., Щеглова A.B.; Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Сибирский государственный индустриальный университет». №2007133961/02; заявл. 11.09.2007;опубл. 20.05.2009.

6. Пат. 2356693 Российская Федерация, МПК В 22 F 3/24, С 22 С 29/00. Способ закалки твердого сплава / Осколкова Т.Н.; заявитель и патентообладатель Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Сибирский государственный индустриальный университет». №2007139225/02; заявл. 22.10.2007; опубл. 27.05.2009.

7. Пат. 2392342 Российская Федерация, МПК С 22 С 29/00, В 22 F 3/24. Способ закалки твердого сплава на основе карбида вольфрама / Осколкова Т.Н.; заявитель и патентообладатель Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Сибирский государственный индустриальный университет». № 2009116915/02; заявл. 04.05.2009; опубл. 04.05.2009.

8. Коваленко B.C. Обработка материалов импульсным излучением лазеров. Киев: Высшая школа, 1985.144 с

9. Клебанов Ю.Д., Григорьев С.Н. Физические основы применения концентрированных потоков энергии в технологиях обработки материалов. М.: Машиностроение, 2005. 220 с.

10. Коваленко B.C. Упрочнение деталей лучом лазера. Киев: Техника, 1981. 131 с

11. Осколкова Т. Н., Каськова Н.К. Изменение структуры и свойств твердого сплава после закалки // Вестник горно-металлургической секции РАЕН. Отделение металлургии. 2005. №14.

12. Смольников, Е.А. Термическая и химико-термическая обработка инструментов в соляных ваннах. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1989. 312 с.

13. Бернштейн М.Л., Рахштадт А.Г. Металловедение и термическая обработка стали. М.: Металлургия, 1991. 451 с.

14. Анциферов В.Н. Термохимическая обработка порошковых сталей. Екатеринбург: УрО РАН, 1997. 421 c.

15. Смирнова А.В., Кокорин Г.А. Электронная микроскопия в металловедении. М.: Металлургия, 1985. 192с.

16. Хает Г.Л., Гах В.М., Громаков К.Г. Сборный твердосплавный инструмент. Издательство: Машиностроение, 1989. 360 с

17. Лошак, М.Г. Прочность и долговечность. Киев: Наукова думка, 1984.148 с.

18. Чапорова И.Н., Щетилина Е.А., Сереброва О.И. II Металловедение и термическая обработка металлов. 1961. №7. С. 44-46.

19. Хрущев М.М., Бабичев М.А. Исследование изнашивания материалов. М.: Изд-во Ан СССР, 1960. 350 c.

20. Кан Р.У., Хаазен П.Т. Физическое металловедение, физико-механические свойства металлов и сплавов. -М.: Металлургия, 1987. 663 c.

21. Li Zhang, Yuan-Jle Wang., Yu Xian-wang., Shu. Chen, Xlong Xiang-JIn. Crack propagation characteristic and toughness of functionally graded WC-CO cemented carbide. Int. J. Refract. Met. Hard Mater. 26 (2008) 295-300.

22. L.J. De Ollveira, S.C. Cabral, M Fllguelra. Study hot pressed Fe-dlamond composites graphltlzatlon. Int. J. Refract. Met. Hard Mater. 35 (2012) 228-234.

23. J. Hell, M. Chlrtoc, C. Elsenmenger-Slttner, H. Hutter , N. Kornfelnd , P. Kljamnajsuk , M. Kltzmantel, E. Neubauer, К Zellhofer. Characterisation of sputter deposited niobium and boron Interlayer In the copper-diamond system. Surf. Coat. Technol. 208 (2012) 24-31.

24. W.Q. Qlu, ZW. Liu, L.X. He, D.C. Zeng, Y.-W. Mai. Improved Interfadal adhesion between diamond film and copper substrate using a Cu(Cr)-dlamond composite Interlayer. Mater. Lett. 81 (2012) 155-157.

25. E.A. Levashov, V.V. Kurbatklna, A.A. Zaytsev. Improved mechanical and trlbologlcal properties of metal-matrix composites dispersion-strengthened by nanopartldes. Materials. 3(2010)97-109.

26. A.A. Zaltsev, D.A. Sldorenko, E.A. Levashov, V.V. Kurbatklna, V.A. Andreev, S.I. Rupasov, P.V. Sevast'yanov. Diamond tolls In metal bonds dispersion-strengthened with nanoslzed particles for cutting highly reinforced concrete. J. Superhard Mater. 34 (2010) 423^131.

Поступила 22.05.19 Принята в печать 25.06.19

INFORMATION ABOUT THE PAPER IN ENGLISH

https://doi.org/10.18503/1995-2732-2019-17-3-46-53

Institute, Orenburg State University,

Institute, Orenburg State University.

UNDERSTANDING THE EFFECT OF HEAT TREATMENT INVOLVING HEATING IN HYDROGEN MEDIUM ON THE PROPERTIES OF T15K6 GRADE HARD ALLOY

Stanislav I. Bogodukhov - Dr.Sci. (Eng.), Professor Department of Materials Science and Technology, Aerospace Orenburg, Russia. E-mail: oguf/ niailgatc.ru Elena S. Kozik-Cand.Sci. (Eng.), Associate Professor Department of Materials Science and Technology, Aerospace Orenburg, Russia. E-mail: ele57670823@yandex.ru Ekaterina V. Svidenko - Cand.Sci. (Eng.), Senior Lecturer Department of Materials Science and Technology, Aerospace Orenburg, Russia. E-mail: tzvetkova.katia2016@yandex.ru Abstract. This research examined the effect of different cooling media applied during heat treatment on the phys-ico-mechanical properties and performance (hardness and 3. back side wear) of parts made of hard powder alloy. The study looked at clamp-on five-sided indexable inserts per GOST 19065-80 made of T15K6 grade double hard alloy. Characterization was done with the surface layer on and ^ after it had been removed. Heat treatment in chlorine-barium baths had almost no effect on the weight of the specimens. Quenching and tempering in nitre baths may lead to partial dissolution of hard alloys. For this reason, 6. measurements were taken to determine the weight loss in the specimens. The specimens were subjected to singlestep hardening and salt-bath isothermal quenching. The 7. following variation ranges were applied in the case of single-step hardening: heating temperature - from 950 to 1,150°C; cooling rate - from 10°C/sec (air) to 110°C/sec (oil); tempering temperature - from 200 to 600°C; tem- ^ pering cycles - from 1 to 3, the time of each cycle being 15 min. Analysis of the heat-treated inserts indicate that g structural changes take place in them during heat treatment. When the inserts were heated to 1,300 and 1,450°C, the r| -phase was observed in them. The cutting properties of the inserts were determined by cutting on a 6H11 vertical milling machine. A 100 mm face cutter was used, and the test inserts were clamped. The heat treatment 10. induced changes in the properties of hard alloys established through the above experiments can be linked to either the changing phase composition of the alloy or the ^ composition of the binding phase or some finer changes in the structure of the carbide phase responsible for wear resistance.

Keywords: Heat treatment, microhardness, heat resistance, strength, T15K6 grade hard alloy.

References

1. Bogodukhov S.I., Garipov S.I., Kalmykov E.V., Sheynin B.M. Metody povysheniya ekspluatatsionnykh svoystv tverdosplavnogo rezhushchego instrumenta [Raising the performance of hard-alloy cutting tools], Orenburg State University. Orenburg, 2004, 27 p. (In Russ.)

2. Tretlakov V.I., Klyachko L.l. Tverdye splavy, tugoplavkie metally, sverkhtverdye inaterialy [Hard alloys, refractory

12.

14.

Institute, Orenburg State University.

metals, ultra-hard materials], Moscow: "Ore and Metals" Publishing House, 1999, 264 p. (In Russ.) Gnyusov S.F. Tverdyi splay [Hard alloy]. Patent RF, No. 2113532. Applied: 08.07.1996. Published: 20.06.1998. Oskolkova T.N. Sposob zakalki tverdogo splava [A method for quenching hard alloys]. Patent RF, No. 2294261. Applied: 15.06.2005. Published: 27.02.2007. Oskolkova T.N., Shcheglova A.B. Sposob zakalki tverdogo splava na osnove karbida volfraina [A method for quenching hard tungsten carbide alloys]. Patent RF, No. 2355513. Applied: 11.09.2007. Published: 20.05.2009. Oskolkova T.N. Sposob zakalki tverdogo splava [A method for quenching hard alloys]. Patent RF, No. 2356693. Applied: 22.10.2007. Published: 27.05.2009. Oskolkova T.N. Sposob zakalki tverdogo splava na osnove karbida volfraina [A method for quenching hard tungsten carbide alloys]. Patent RF, No. 2392342. Applied: 04.05.2009. Published: 04.05.2009. Kovalenko V.S. Obrabotka materialov impulsnym izlu-cheniem lazerov [Pulsed laser materials processing], Kiev: Vysshaya shkola, 1985, 144 p. (In Russ.) Klebanov Yu.D., Grlgorlev S.N. Fizicheskie osnovy prime-neniya kontsentrirovannykh potokov energii v tekhnologiyakh obrabotki materialov [The physical basis behind the application of concentrated energy streams In materials processing], Moscow: Mashlnostroenle, 2005, 220 p. (In Russ.)

Kovalenko V.S. Uprochnenie detaley luchom lazera [Laser beam hardening of parts], Kiev: Tekhnlka, 1981, 131 p. (In Russ.)

Oskolkova T.N., Kaskova N.K. The structure and properties of hard alloy changed by quenching. Vestnik gorno-metallurgicheskoy sektsii RAEN. Otdelenie metallurgii [Bulletin of the Mining and Metallurgical Section of the Russian Academy of Natural Sciences. Department of Metallurgy], 2005, No 14. (In Russ.)

Smolnlkov E.A. Termicheskaya i kHmiko-termicheskaya obrabotka instrumentov v sotyanykh vannakh [Thermal and thermochemlcal processing of tools In salt baths], 2nd revised edition. Moscow Mashlnostroenle, 1989, 312 p. (In Russ.) Bernshteyn M.L., Rakhshtadt A.G. Metallovederie i termicheskaya obrabotka stali [Science of metals and heat treatment of steel], Moscow Metallurgiya, 1991,451 p. (In Russ.) Antsiferov V.N. Termokhimicheskaya obrabotka porosh-kovykh staley [Thermochemlcal processing of powder steels], Yekaterinburg: Ural Branch of the Russian Acade-

my of Sciences, 1997, 421 p. (In Russ.)

15. Smlrnova A.V., Kokorln G.A. Elektronnaya mikroskopiya v inetallovedenii [Electron microscopy In metals science]. Moscow: Metallurgiya, 1985,192 p. (In Russ.)

16. Khaet G.L., Gakh V.M, Gromakov K.G. Sbornyy tver-dosplavnyy instrument [Split-design carbide tools], Moscow Mashinostroenle, 1989, 360 p. (In Russ.)

17. Loshak M.G. Prochnost i dolgovechnost [Strength and durability], Kiev: Naukova dumka, 1984, 148 p. (In Russ.)

18. Chaporova I.N., Shchetlllna E.A., Serebrova O.I. Metallovedenie i terinicheskaya obrabotka inetallov [Metals science and heat treatment of metals], 1961, no. 7, pp. 44-46. (In Russ.)

19. Khrushchev M.M., Bablchev M.A. Issledovanie iznashivaniya inaterialov [Understandng wear of materials], Moscow Publishing House of the USSR Academy of Sciences, 1960, 350 p. (In Russ.)

20. Kan R.U., Khaazen P.T. Fizicheskoe metallovedenie, fizi-ko-mekhanicheskie svoystva metallov i splavov [Physical metallurgy, physlco-mechanical properties of metals and alloys], Moscow Metallurgiya, 1987, 663 p. (In Russ.)

21. Li Zhang, Yuan-Jle Wang., Yu Xian-wang., Shu. Chen, Xlong Xiang-Jin. Crack propagation characteristic and toughness of functionally graded WC-CO cemented car-

bide. International Journal of Refractory Metals and Hard Materials. 26 (2008) 295-300.

22. L.J. De Olivelra, S.C. Cabral, M Fllguelra. Study hot pressed Fe-diamond composites graphltizatlon. International Journal of Refractory Metals and Hard Materials. 35 (2012) 228-234.

23. J. Hell, M. Chlrtoc, C. Eisenmenger-Slttner, H. Hutter, N. Kornfeind, P. Kljamnajsuk, M. Kltzmantel, E. Neubauer, K Zellhofer. Characterisation of sputter deposited niobium and boron Interlayer In the copper-diamond system. Surface and Coatings Technology. 208 (2012) 24-31.

24. W.Q. Qiu, ZW. Uu, L.X. He, D.C. Zeng, Y.-W. Mai. Improved interfadal adhesion between diamond film and copper substrate using a Cu(Cr)-dlamond composite Interlayer. Materials Letters. 81 (2012) 155-157.

25. E.A. Levashov, V.V. Kurbatklna, A.A. Zaytsev. Improved mechanical and trlbdogical properties of metal-matrix composites dispersion-strengthened by nanopartldes. Materials. 3 (2010) 97-109.

26. A.A. Zaltsev, D.A. Sidorenko, E.A. Levashov, V.V. Kurbatklna, V.A. Andreev, S.I. Rupasov, P.V. Sevastyanov. Diamond tolls In metal bonds dispersion-strengthened with nanosized particles for cutting highly reinforced concrete. Journal of Superhard Materials. 34 (2010) 423-431.

Received 22/05/19 Accepted 25/06/19

Образец для цитирования

Богодухов СЛ.. Козик Е.С.. Свиденко Е.В. Исследование влияния режимов термической обработки с нагревом в среде водорода на свойства твердого сплава марки Т15К6 // Вестник Магнитогорскогогосударственного технического университета им. Г.И. Носова. 2019. Т. 17. №3. С. 46-53. https://doi.org/10.18503/1995-2732-2019-17-3-46-53 For citation

Bogodukhov S.I.. Kozik E.S.. Svidenko E.V. Understanding the Effect of Heat Treatment Involving Heating in Hydrogen Medium on the Properties of T15K6 Grade Hard Alloy. Vestrrik Magrritogorskogo Gosudarsh'eniiogo Tekhnicheskogo Unh'ersilela im. G.I. Nosova [Vestllik of No-sovMagnitogorsk State Technical University], 2" I') vul r no.\ pp. 46-53. https://doi.org/10.lS503/1995-2732-2019-17-3-46-53

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.