Оренбургский государственный университет, Оренбург, Россия:

С. И. Богодухов, профессор кафедры материаловедения и технологии материалов, докт. техн. наук, профессор, эл. почта: ogu@mailgate.ru
Е. С. Козик, доцент кафедры материаловедения и технологии материалов, канд. техн. наук, эл. почта: ele57670823@yandex.ru
Е. В. Свиденко, преподаватель кафедры материаловедения и технологии материалов, канд. техн. наук, эл. почта: tzvetkova.katia2016@yandex.ru

Проведена ионная имплантация твердых сплавов Т14К8 и Т15К6. Согласно методике, в специальной установке при вакууме 1,33·103 Па в поверхность инструмента имплантируются ионы любого состава (например, бора, азота, титана, вольфрама, молибдена и других элементов), что приводит к повышению стойкости инструмента до 2 раз. Имплантации подвергают, как правило, инструменты из быстрорежущей стали. В настоящее время данный метод не получил широкого распространения ввиду сложности аппаратуры, неравномерности насыщения поверхностного слоя, малой изученности этого процесса. Исследовано влияние процесса азотирования на механические и эксплуатационные свойства твердых сплавов группы ТК (двухкарбидные вольфрамокобальтовые) — Т15К6 и Т14К8. В экспериментальной работе использовали образцы — штабики размером 5×5×35 мм из твердых сплавов марок Т14К8 и Т15К6, трехгранные и треугольные пластины из твердых сплавов Т5К10 и Т15К6 и четырехгранные пластины из твердого сплава марки Т15К6. Отмечено незначительное повышение микротвердости сплавов после 1 ч азотирования: на 7 % для сплава Т15К6 и на 11 % для сплава Т14К8. Твердость твердого сплава Т14К8 увеличилась на 7 % (с 1300 до 1400 HV), а твердость твердого сплава Т15К6 — на 9 % (с 1450 до 1600 HV). У образцов, подвергнутых азотированию, по сравнению с исходными образцами прочностные характеристики увеличились на 25 % для сплава Т14К8 и на 36 % для сплава Т15К6. По сравнению с исходными образцами после азотирования твердых сплавов алмазно-абразивный износ уменьшился в 2 раза. Азотирование твердых сплавов марки Т14К8 и Т15К6 является длительным процессом (около 9 ч), однако оно создает поверхностный слой (глубиной 2,5 мкм для сплава Т14К8 и 2,2 мкм для сплава Т15К6), который влияет на повышение эксплуатационных свойств твердых сплавов. Износ при резании уменьшается в 3 раза.

1. Zhang Li, Wang Yuan-jie, Yu Xian-wang, Chen Shu et al. Crack propagation characteristic and toughness of functionally graded WC – Co cemented carbide // Int. J. Refract. Met. Hard Mater. 2020. Vol. 26, No. 4. P. 295–300.
2. Colovcan V. T. Some analytical consequences of experiment data on properties of WC – Co hard metals // Int. J. Refract. Met. Hard Mater. 2021. Vol. 26, No. 4. P. 301–305.
3. Guo Zhixing, Xiong Ji, Yang Mei, Jiang Cijin. WC – TiC – Ni cemented carbide with enhanced properties // J. Alloys and Compound. 2020. Vol. 465, No. 1-2. P. 157–162.
4. Креймер Г. С. Прочность твердых сплавов. — М. : Металлургия, 1971. — 247 с.
5. Панов В. С., Чувилин А. М. Технология и свойства спеченных твердых сплавов и изделий из них. — М. : МИСИС, 2001. — 428 с.
6. Bock H., Hoffman H., Blumenauer H. Mechanische eigenschaften von wolframkarbid-kobalt legierugen // Technik. 1976. Vol. 31, No. 1. P. 47–51.
7. Gurland J. The fracture strength of sintered WC – Co alloys in relation to composition and particle spacing // Trans. Met. Soc. AIME. 1963. Vol. 227, No. 1. P. 28–43.
8. Suzuki H., Hayashi K. Strenght of WC – Co cemented carbides in relation to their fracture sources // Planseeber. Pulverment. 1975. Vol. 23, No. 1. P. 24–36.
9. Tokova L. V., Zaitsev A. A., Kurbatkina V. V., Levashov E. A. et al. Features of the influence of ZrO₂ and WC nanodispersed additives on the properties of metal matrix composite // Russ. J. Non-Ferr. Met. 2019. Vol. 55, No. 2. P. 186–190.
10. Богодухов С. И. Материаловедение. — М. : Старый Оскол, 2021. — 536 с.
11. Бондаренко В. А. Обеспечение качества и улучшение характеристик режущих инструментов. — М. : Машино строение, 2000. — 428 с.
12. Либенсон Г. А. Процессы порошковой металлургии. — М. : Изд-во МИСиС, 2001. Т. 1. — 320 с.
13. Kim C. S., Massa T. P., Rohrer G. S. Modeling the relationship between microstructural features and the strengh of WC – Co composites // Int. Journal of Refractory Metals and Hard Materials. 2020. Vol. 24, Iss. 1. P. 89–100.
14. Yamamoto T., Ikuhara Y., Watanabe T. et al. High resolution microscopy study in Cr₃C₂ – doped WC – Co // Journal of Materials Science. 2001. Vol. 36. P. 3885–3890.
15. Jaensson B. O. Die untersuchung von verformungsersheinungen in hochfeste WC – Co Legierungeenmit hilfeeinesneuen locali sierung sverfahrens fur die abdruckelektronenmicroscopie // Pract. metallogr. 1972. Vol. 9, No. 11. P. 624– 641.
16. Богодухов С. И. Определение модуля упругости различных материалов с применением средств тензометрии // Вестник Оренбургского государственного университета. 2014. № 4. С. 289–295.
17. Третьяков А. Ф., Тарасенко Л. В. Материаловедение и технология обработки материалов. — М. : Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2019. — 541 с.
18. Пат. 2679026 РФ. Способ получения спеченного твердого сплава / Гордеев Ю. И., Ясинский В. Б., Бинчуров А. С. ; заявл. 21.12.2017; опубл. 05.02.2019.
19. Пат. 2509173 РФ. Способ обработки твердосплавного инструмента / Соколов А. Г. ; заявл. 12.02.2013 ; опубл. 10.03.2014.
20. Пат. 2693238 РФ. Способ упрочнения твердых сплавов / Богодухов С. И., Козик Е. С., Свиденко Е. В. ; заявл. 18.10.2018 ; опубл. 01.07.2019.
21. Пат. 2398046 РФ. Способ поверхностного упрочнения вольфрамокобальтового твердосплавного инструмента / Осколкова Т. Н., Будовских Е. А. ; заявл. 27.08.2009; опубл. 27.08.2010.
22. Пат. 2536014 РФ. Пластина с покрытием для режущего инструмента для обточки сталей / Хиндрик Э. ; заявл. 29.06.2010; опубл. 20.12.2014.
23. Слесарчук В. А. Материалов едение и технология материалов. — Минск : РИПО, 2019. — 391 с.
24. ГОСТ 3882–74. Сплавы твердые спеченные. Марки. — Введ. 01.01.1976.
25. ГОСТ 3647–80 (взамен ГОСТ 3647–71). Материалы шлифовальные. Классификация. Зернистость и зерновой состав. Методы контроля. — Введ. 01.01.1982.
26. ГОСТ 9206–80. Порошки алмазные. Технические условия. — Введ. 01.07.1981.
27. ГОСТ 4728–2010. Заготовки осевые для железнодорожного подвижного состава. — Введ. 01.09.2011.
28. ГОСТ 17367–71. Металлы. Метод испытания на абразивное изнашивание при трении о закрепленные абразивные частицы. — Введ. 01.01.1973.