CC BY
33
Установлено, что при умеренных скоростях резания и действии гидроабразивной струи стойкость деталей из твердого сплава на основе "ПС со связующей фазой "ПМ1 определяется не только скоростью износа карбидной фазы, но и износом связующей фазы Т1№. Причем зависимость теплопроводности твердых сплавов Т1С-Т1Ы1 в зависимости от концентрации состава хорошо совпадает с концентрационной зависимостью износа твердых сплавов при трении о мерзлый грунт при 298 К.
Библиографический список
1. Платунов Е.С. Теплофизические измерения в монотонном режиме. М.: Энергия, 1979. С. 170.
2. Попов М.М. Термометрия и калориметрия. М.: Изд-во Мое к. ун-та, 1954. С. 560.
3. Акимов В.В. Исследование теплофизическихсвойств твердых сплавов TiC-TiNi в зависимости от температуры и состава связующей фазы // Теплофизика и аэромеханика. 2003, TIO. Na 1. С. 113-116.
4. Акимов В В. Характер износа поверхности композиционных материаловкарбид-никелидтитана с добавлением бораитита-на при резании мерзлого грунта // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. 2003. №4. С. 51 -53.
АКИМОВ Валерий Викторович, кандидат технических наук, доцент кафедры конструкционных материалов и специальных технологий.
УДК 621.762:536.2 В.В.АКИМОВ
М. С. КОРЫТОВ
Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия
ВЛИЯНИЕ СОСТАВА ТВЕРДЫХ СПЛАВОВ ТГС - Т'|ЬП НА ИХ ТВЕРДОСТЬ ПРИ ПОВЫШЕННЫХ ТЕМПЕРАТУРАХ
Проведены исследования по влиянию состава сплавов НС —ТМ на изменение твердости при комнатной температуре и динамике изменения твердости композиционных материалов при нагревании до 1073 К.
Под твердостью твердосплавных композиционных материалов (ТСКМ) можно понимать сопротивление материала при определенной нагрузке внедрению в него более твердого тела. Твердость по Рок-веллу для ТСКМ определялась по шкале А твердомера путем вдавливания в поверхность испытуемого образца алмазного конуса с силой 490 Н. Единицей твердости по Роквеллу (безразмерной) считается величина, соответствующая перемещению индентора на 0,002 мм. Отсчет производился по шкале твердомера, Обычно ТСКМ обладают высокой твердостью, которая сохраняется при нагревании до высоких температур. Поэтому исследования по изменению твердости HRA твердосплавных композиционных материалов на основе карбида титана (TiC) со связующей интерметаллидной фазой из никелида титана (TiNi) проводились как при комнатной температуре, так и при нагревании ТСКМ от 373 до 1073 К. Исследуемые образцы готовили из смеси спрессованных порошков карбида титана (ТУ - 48 - 19 - 73) и никелида титана (ТУ - 14 - 127 - 104 - 48) с добавлением 6 % раствора каучука в чистом бензине. Размер исходных частиц карбида титана составлял от 1 до 10 мкм, никелида титана — от 10 до 50 мкм. Полуфабрикаты получали холодным односторонним прессованием при давлении 150 МПа и спекали в вакуумной печи при давлении не выше 7-Ю"2 Па и температуре 1623 К с выдержкой от 3 до 15 мин. для разных концентрационных составов по методике (1, 2|. Объемное содер-
жание связующей фазы Т1№ изменяли в пределах от 30 до 70 % об. Спеченные образцы диаметром 20 мм и высотой 20 мм имели пористость от 1 до 8 %, с шероховатостью поверхности Яа 1,25 — 0, 63.
Результаты измерений твердости сплавов разных составов при комнатной температуре (табл. 1) показывают, что с увеличением концентрации связующей фазы Т1№ твердость ТСКМ уменьшается. Это связано с тем, что твердость связующей фазы значительно меньше, чем твердость карбида титана.
В табл. 2 представлены результаты измерения твердости четырех составов при нагревании их от 373 до 1073°С. Твердость средняя — по пятиточкам. Нагрев образцов ТСКМ проводили в печи СНО- 2,55.1,7/12. Измерение температуры проводили контактным методом термопарой «хромель — алюмель» на столике прибора определения твердости по Роквеллу. Потом в образец внедряли алмазный конус при нагрузке весом в 60 кг, продолжительностью 10 с, с последующим снятием нагрузки и определением твердости НЯА твердого сплава. Видно, что с увеличением температуры происходит монотонное снижение твердости НЯА примерно на 20 — 25 единиц.
Известно, что в твердых сплавах данных композиций присутствуют три фазы: Т1С, Т1№ и небольшое количество хрупкой фазыТ1№3 [3,4]. Спеченные твердые сплавы практически не содержат кислорода (О.,), поэтому можно предполагать, что в процессе нагрева до 1073 К происходит упорядочение в связующей
Таблица I
Твердость и пористость сплавов (TiC - TiNi) при 293 К
Состав сплава, % Твердость сплава по шкале HRA Пористость П, %
70 TiC - 30 TiNi 87 8
60 TiC - 40 TiNi 86 2,5
50 TiC — 50 TiNi ' 85 1
40 TiC - 60 TiNi 83,5 2
30 TiC - 70 TiNi 78 3
Таблица 2
Изменение твердости ТСКМ (TiC - TiNi) при (373 - 1073) К
Состав сплава, %об. Температура нагрева сплава, К
373 423 473 523 573 623 673 773 873 973 1073
Твердость сплава (HRA)
60 TiC - 40 TiNi 82,8 80 76,7 74,6 74 69,3 66,3 65,3 65,2 61 60
50 TiC - 50 TiNi 84,7 81,5 79 77,5 75,5 73,5 68,5 65,2 63,3 62 60,5
40 TiC - 60 TiNi 83,6 82 80,3 80 76,3 74,6 71,5 68 66,5 63 60
30 TiC - 70 TiNi 79 76,8 75,2 74,8 72 71,1 70,2 67,5 66,3 62,5 59
фазе "ПЬИ сверхструктуры с утроенным параметром решетки СэС1 [3]. Это как раз приводит к снижению твердости сплавов ("ПС — Т1№) разных объемных составов. Аналогичные результаты изменения твердости были получены в вольфрамосодержащих твердых сплавах при нагреве их до 1073 К [5].
Вывод: твердость ТСКМ на основе карбида титана со связующей фазой из никелида титана при нагреве до 1073 К уменьшается примерно на 20 — 25 единиц НЯА в результате упорядочения сверхструктуры в связующей фазе "П№ при сохранении достаточно высоких вязкоупругих свойств. Поэтому ТСКМ можно использовать для изготовления конструкционных изделий и обрабатывающих инструментов в условиях интенсивного износа и при динамическом нагру-жении.
Библиографический список
1. Акимов В.В. Изучение процессов спекания и формирование структуры сплавов на основе ТЮ с неравновесным состоянием связующей фазы Т1№/ В.В. Акимов, Б,А. Калачевский, М.В. Плас-
тинина и др. // Омский научный вестник. — 2002. - Вып. 19. — С. 76-78.
2. Акимов В.В. Термический и термогравиметрический анализ процессов, происходящих при нагревании порошковой смеси TiC-TiNi / В.В. Акимов, В.В. Горлач, H.A. Иванов и др. // Порошковая металлургия. - 1989. - № 1. - С. 8-9.
3. Чуприна В.Г. Изучение процесса окисления никелида тита на //Порошковая металлургия. — 1989. -№4. — С.75-80.
4. Акимов В.В., Горлач В.В. Окисление композиционных материалов на основе TiC со структурно-неустойчивой связкой TiNi при повышенных температурах // Известия вузов. Черная металлургия. - 2002.-№8. - С. 18-19,
5. Геллер Ю.А. Инструментальные стали, — М.: Металлургия, 1975. С. 580.
АКИМОВ Валерий Викторович, кандидат технических наук, доцент кафедры конструкционных материалов и специальных технологий. КОРЫТОВ Михаил Сергеевич, кандидат технических наук, доцент кафедры конструкционных материалов и специальных технологий.
