Сравнительные свойства коррозионной стойкости инструментальных материалов разного назначения Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

МАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕ

УДК 621.762:621.7.011 В. В. АКИМОВ

А. Ф. МИШУРОВ Ю. К. КОРЗУНИН М. С. КОРЫТОВ

Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия,

г. Омск

СРАВНИТЕЛЬНЫЕ СВОЙСТВА КОРРОЗИОННОЙ СТОЙКОСТИ ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ РАЗНОГО НАЗНАЧЕНИЯ_

Исследованы инструментальные материалы различных групп по назначению (углеродистые, быстрорежущие, твердосплавные вольфрамосодержащие и безвольфрамовые) в различных агрессивных средах. Новые твердосплавные композиционные материалы (ТСКМ) показали удовлетворительные результаты по коррозионной стойкости в сравнении со сплавами ВКЗМ, Т15К6.

Ключевые слова: коррозионная стойкость, агрессивные среды, изменение массы, твердый сплав.

Развитие современной техники и производства Высокой износостойкостью в агрессивной среде ставит перед исследователями задачу создания новых может обладать материал, все структурные компо-маториалов или покрытий с определенным набором менты которого (зерно и связка) проявляют достаточ-свойств. Например, требуется получить высокую из- ную устойчивость к ее действию. Анализ поведения носостойкость инструмента, работающего в arpee- различных инструментальных материалов в агрессивных средах при различных температурах (1|. сивных средах и созданного нового безвольфра-

Таблиц«! I

Изменение массы образцов при выдержке в разных агрессивных средах

Материал Изменение массы К. за 72 ч в средах, г/мм1 Изменение массы К. за 144 ч в средах, г/мм1 Изменение массы К. за 240 ч в средах, г/мм1

HCl HjSO, H.PO. HCl HjSO, Н.РО. HCl H,SO. Н,РО,

ТС'КМ (50TIC -50T1NI) об.% -8,283 10' -32,134 •10' •1,62 ■10' •8.149 •10' •40,031 ■10' •1,901 10' •10,104 10' -74.326 10' •2,307 10

ВКЗМ •3.968 10' -1,403 10' •26,983 •10' -4.022 10' •1,386 •10' •18,908 •10' -8,577 10' -0,794 •104 •15,561 •10»

TI5K6 •1,421 10' -1.066 10' -9.382 10' -2.913 10' •1,00 10' •12,308 •10' • 17,888 10' •2,114 10' •26,352 10'

Сталь У8 3.244 10' 10.796 10' 15,841 •10' 1,924 10' 10,179 •10' 15,737 •10' 0.460 •10" 15,145 10' 14,213 •10'

Столь Р6М5 4,305 •10' 74,034 10' 26,929 10' 24,014 •10' 73.387 •10' 20,860 10' 18,079 10' 60.362 10' 17.958 10'

Л_ г/мм1

■Ulff4 •НО" •8 10' ■610'' -4 10' ■210'* о

И

144 г.ч 240

г/мм1

•МО-4 •МО"1 •4I0J •210" О

Л'_ г/мм1

-3 10 * • -2.5 10* •210* -• 110'' ■ •510* • О •

144 г,ч 240

71

Я 0 1

< /

г

К £

72 4 Г.ч 240

Рнс. 1. Отрицательное изменение массы образцов из твердого сплава (50TIC-50TINI) об.% в агрессивных средах: а - 10 %-ный раствор HCl, в - 10 %-ный раствор H,SO,, в - 10 %-ный раствор Н,РО,

Л_ г/мм1

•2.5IO" •2-10"* -I ю-1 -510'

си

72

J

144 г.ч 240

Кт г/мм5

•310' -2.5 10' •210'' • МО' •5-10* 0

72

Кш г/мм1

•З.ЯО"' •310'' •2.510* ■2I0-1 • МОГ* •510' О

72

i!

144 г.ч 240

Рис

а о »

'. 2. Отрицательное изменение массы образцов из твердого сплава Г15К6 в агрессивных средах: л - 10 %-ный раствор НС1, б - 10 %-ный раствор Н^О,, в - 10 %-ный раствор Н,РО,

Л._ г/мм1

4 1ff' 3lff' 210' Mff' о

1

144

и

240

А'» г/мм1

210' 1

1.5 10'-

1 Ю'1 ■

Я(Г' ■

0 ■

144

г/мм1

210'1 1.5 10'

на1 51<Г' о

240

Рнс. 3. Положительное изменение массы образцов стали У8 в агрессивных средах: а - 10 %-ный раствор HCl, б - 10 %-ный раствор HjSO,. в - 10 %-ный раствор Н,РО(

мового сплава н сравнении с ними являлись задачей нашего исследования.

В качестве основы нового материала Пыл выбран карбид титана TiC()1)li, который имеет высокие служебные характеристики. Связующей фазой являлся интерметаллид TiNi, который достаточно хорошо смачивает карбид титана, имея краевой угол смачивания 18*.

Образцы для исследования получали методом порошковой металлургии в специальных пресс-формах при давлении (150±10) МПа с последующим жидко-фазным спеканием в вакуумной печи (2|.

Испытания проводили согласно методике определения коррозионной стойкости металлов в электро-

лиге при полном погружении образца в коррозионную среду. В качестве агрессивной среды использовали 10 %-ные растворы серной (Н.^О,), соляной (НС1),ортофосфорпой (Н.,Р04) кислот. Контроль стабильности растворов производили но показателю рН, величину которого определяли на приборе ЭВ-74. При отклонении от нормы на 15%, среду меняли |3, 4|.

Для проведения испытаний гравиметрическим методом использовали образцы размером 5X5X20 мм для сплавов "ПС-ТСМ и ВКЗМ, а для сплавов Т15К6, стали У8 и Р6М5 - размером 6X4X20 мм. Перед испытанием образцы промывали, обезжиривали и сушили. Образцы, подвешенные на нихромовых проволочках, выдерживали в коррозионной среде в стек-

лянных стаканах на достаточном удалении друг от друга. После извлечении образцы очищали от продуктов коррозии деревянными шпателем и щеточкой, промывали горячей водой и сушили в сушильном шкафу. Изменение массы определяли на весах ВАР-200 с точностью ±0,05 мг. Расчет отрицательного изменения массы определяли по формуле

т„- т

л,„ = —~—< [г/мм']

где /п0 — масса образца до испытания, г; ш - масса образца после выдержки в коррозионной среде, г; 5 - площадь образца, мм2.

Изменение массы испытуемого образца определяли как среднее арифметическое трех параллельных опытов. Общее время испытаний определяли исходя из времени наработки оборудования и технологической оснастки в эксплуатации.

В табл. 1 приведены результаты изменения массы Кт образцов материалов из сплавов (50"ПС — 50Т|N1) об.%, ВКЗМ, Т15К6, сталей марок У8 и Р6М5.

Из табл. 1 видно, что образцы из твердых сплавов (50Т|С — 50Т1Ы1) об.%, ВКЗМ, Т15К6 имеют отрицательное изменение массы. Образцы материалов из сталей У8, Р6М5 имеют всегда положительное изменение массы, которое по величине значительно больше, чем у безвольфрамовых и вольфрамосодержа-щих твердых сплавов (см. табл. I). Анализ экспериментальных данных показывает, что у безвольфра-мового твердого сплава (50"ПС — 50Т1NI) об.% и вольф-рамосодержащих твердых сплавов типа ВКЗМ и Т15К6 образуется защи тная пленка, предохраняющая материал от коррозии в агрессивных средах.

В 10%-ном растворе серной кисло ты состав сплава (50"ПС - 50"ПЫО об.% подвергается коррозии сильнее, чем в аналогичных растворах соляной и ортофос-форной кислот.

Твердый сплав (50"ПС-50'ПМО об.% имеет похожий характер коррозионной стойкости со сплавом Т15К6 и сплавом ВКЗМ (рис. 16, 26), проявляя ухудшение стойкости в рас творе серной кислоты. В растворах же соляной и ортофосфорпой кислот стойкость нового твердосплавного композиционного материала выше (рис. 1а, 1и).

В сталях У8 и Р6М5 коррозионная стойкость значительно более худшая, идет сильное уменьшение

массы образцов с положи тельным знаком (см. табл. 1, рис. За, 36, Зв).

Таким образом, проведенные испытания на коррозионную стойкость нового твердосплавного композиционного материала показали, что данный материал, как и сплавы Т15Кб и ВКЗМ коррозионно устойчив в агрессивных средах по сравнению с инструментальными и легированными сталями У8 и Р6М5. Это дает возможность использовать новый твердосплавный композиционный ма териал в агрессивных средах при повышенных температурах.

Библиографически А список

1. Шлямнев, Л.П. Коррознонностойкие, жаростойкие и высокопрочные стали и сплавы / А.П. Шлямнев, T.B. Свистуном, О.Б. Лапшина и др. - М.: Интермет Инжиниринг. 2000. - 232с.

2. Акимов В.В. Механизм жидкофлзного спекании твердосплавных композитов TIC-TINt // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. — 2006. - N«6. - С. 33-35.

3. Кайдаш, О.Н. Коррозионная стойкость керметов на основе нитрилатитана/О.Н. Кайдаш, М.А. Марннич, М.А. Кузенкова и др. // Порошковая металлургия. - 1991. - № I. - С. 77-81.

4 Иванов, С.Г. Разработка состава насыщающей смеси и технологии диффузионного борохромировании тяжелонагружен-ных деталей машин и инструмента : автореф. дис ... канд. техн. наук/ Иванов С. Г. - Барнаул, 2007. -18 с.

АКИМОВ Валерий Викторович, док тор технических наук, доцент кафедры «Конструкционные материалы и специальныетехнологии».

МИШУРОВ Александр Федорович, старший преподаватель кафедры «Конструкционные материалы и специальныетехнологии».

КОРЗУНИН Юрий Константинович, кандидат технических наук, доцент кафедры «Конструкционные материалы и специальныетехнологии». КОРЫТОВ Михаил Сергеевич, кандидаттехнических наук, доцент кафедры «Конструкционные материалы и специальныетехнологии».

Статья поступила в редакцию 13.11.08г.

© В. В. Акимов, А. Ф. Мншуров, Ю. К. Корзунин, М. С. Коры юн

Книжная полка

Проектирование технологий машиностроения на ЭВМ (Текст). - М.: МГИУ, 2006. - 519с. - ISBN 5-276-00877-9.

В книге комплексно изложены основные положения о построении технологических процессов в машиностроении; приведены основные ме тодики решений технологических задач с применением ЭВМ.

Рассмотрен ряд практических положений, использование которых создает предпосылки для разработки изделия с заданными техническими параметрами. Предназначена для подготовки специалистов конструкторских и технологических специальностей высших учебных заведений. Может быть полезна технологам и конструкторам машиностроительных предприятий.