МИРЭА – Российский технологический университет (Москва, Россия)

Е. С. Козик, доцент кафедры инженерии материалов, канд. техн. наук, ele57670823@yandex.ru

Оренбургский государственный университет имени В. А. Бондаренко, (Оренбург, Россия)
Е. В. Свиденко, доцент кафедры материаловедения и технологии материалов, канд. техн. наук, tzvetkova.katia2016@yandex.ru

Эксплуатационные свойства твердых сплавов можно повысить такими методами, как термическая, лазерная, химико-термическая обработка, нанесение покрытий. Изучено влияние лазерной обработки твердого сплава на износостойкость сменных многогранных пластин из сплава марки ВК8. Лазерную обработку осуществляли на станке ЛК-3015-ЛС-07, который может быть применен для разных промышленных целей, включая раскрой тонколистовых материалов (лазерную резку), гравировку, локальный отжиг, закалку. Лазерный станок ЛК-3015-ЛС-07 обладает высокой мощностью и хорошей производительностью, а выходное излучение волоконного лазера отличается очень высоким качеством и стабильностью параметров луча. Лазерная обработка поверхности пятигранной пластины из твердого сплава ВК8 состава WC – Co была проведена в широком диапазоне параметров лазерного луча: диаметр пятна фокусировки – 1,5 мм, мощность лазерного излучения – 200–300 Вт, скорость перемещения лазерного луча – 10–30 мм/с. Исследования включали лазерную обработку твердосплавных пластин, определение механических свойств, проведение испытаний на износостойкость, а также анализ полученных результатов и микроструктуры. Увеличение мощности лазерного воздействия повышает твердость, а с увеличением его скорости твердость уменьшается. После непрерывной лазерной обработки микротвердость повысилась на 15 %. В результате испытаний на алмазно-абразивный износ установлено, что изностойкость твердого сплава марки ВК8 после лазерной обработки увеличилась в 1,5 раза. Анализ микроструктур твердого сплава марки ВК8 после непрерывного лазерного воздействия показал уменьшение размера карбидных включение и измельчение структуры.

1. Креймер Г. С. Прочность твердых сплавов. – М. : Металлургия, 1971. – 247 с.
2. Либенсон Г. А., Лопатин В. Ю., Комарницкий Г. В. Процессы порошковой металлургии. Том 1. Производство металлических порошков. – М. : Изд-во МИСиС, 2001. – 368 с.
3. Панов В. С., Чувилин А. М. Технология и свойства спеченных твердых сплавов и изделий из них. – М. : МИСИС, 2001. – 428 с.
4. Богодухов С. И., Козик Е. С. Материаловедение. – М. : Машиностроение, 2015. – 504 с.
5. Бондаренко В. А., Богодухов С. И. Обеспечение качества и улучшение характеристик режущих инструментов. – М. : Машиностроение, 2000. – 144 с.
6. Третьяков В. И. Металлокерамические твердые сплавы. – М. : Металлургиздат, 1962. – 592 с.
7. Пат. 2509173 РФ. Способ обработки твердосплавного инструмента / Соколов А. Г. ; заявл. 12.02.2013 ; опубл. 10.03.2014.
8. Пат. 2398046 РФ. Способ поверхностного упрочнения вольфрамокобальтового твердосплавного инструмента / Осколкова Т. Н., Будовских Е. А. ; заявл. 27.08.2009 ; опубл. 27.08.2010.
9. Козик Е. С., Свиденко Е. В. Влияние термообработки токами высокой частоты на структуру и свойства двухкарбидного твердого сплава марки Т15К6 // Цветные металлы. 2025. № 5. С. 75–79.
10. Pinahin I. A., Yagmurov M. A., Vrublevskay S. S., Shpack M. A. The effect of volumetric pulsed laser hardening of carbide cutting tools on the metal cutting efficiency // Materials Today: Proceedings. 2021. Vol. 38, Part 4. Р. 1291–1293.
11. Bogodukhov S. I., Kozik E. S., Svidenko Е. V., Semagina Yu. V. Effect of continuous laser treatment on the wear resistance of hard alloy WCo8 // Materials Science Forum. 2023. Vol. 1083. Р. 210–216.
12. Марущенко Н. О. Лазерное упрочнение твердосплавных штампов // Молодой ученый. 2025. № 20. С. 104–106.
13. Han X., Zhang D., Song G. Review on current situation and development trend for ultrasonic vibration cutting technology // Materials Today: Proceedings. 2020. Vol. 22, Part 2. P. 444–455.
14. Kozakov A. T., Yares’ko S. I., Sidashov A. V. Manturov D. S. et al. Surface properties of heat-resistant W9Mo4Co6Si tool steel after laser heat treatment and their correlation with material properties in a nanoloaded tribosystem // Materials Chemistry and Physics. 2025. Vol. 344. 131082. DOI: 10.1016/j.matchemphys.2025.131082
15. Kim C. S., Massa T. P., Rohrer G. S.Modeling the relationship between microstructural features and the strengh of WC – Co composites // International Journal of Refractory Metals and Hard Materials. 2006. Vol. 24, Iss. 1. P. 89–100.

16. Gurland J. The fracture strength of sintered WC – Co alloys in relation to composition and particle spacing // Trans. Met. Soc. AIME. 1963. Vol. 227, № 1. P. 28–43.
17. Yamamoto T., Ikuhara Y., Watanabe T., Sakuma T. et al. High resolution microscopy study in Cr3C2-doped WC – Co // Journal of Materials Science. 2001. Vol. 36. P. 3885–3890.
18. Sidashov A. V., Kozakov A. T., Yares’ko S. I., Manturov D. S., Marunevich O. V. Effect of Nd: YAG pulsed laser radiation on oxidation and segregation processes in the surface layers of T8 high speed tool steel: tribological consequences // Applied Surface Science. 2021. Vol. 564. 150434. DOI: 10.1016/j.apsusc.2021.150434
19. Sidashov A. V., Kozakov A. T., Yaresko S. I., Kakovkina N. G., Manturov D. S. Phase composition and tribological characteristics of the surface layers of carbon tool steels after laser processing in air // Journal of Surface Investigation: X-ray, Synchrotron and Neutron Techniques. 2021. Vol. 15, № 2. P. 350–360.
20. Jaensson B. O. Die untersuchung von verformungsersheinungen in hochfeste WC – Co legierungeenmit hilfeeinesneuen localisierung sverfahrens fur die abdruckelektronenmicroscopie // Pract. metallogr. 1972. Vol. 9, № 11. P. 624–641.
21. Яресько С. И., Балакиров С. Н., Осколкова Т. Н. Предельные энергетические характеристики при лазерной импульсной обработке вольфрамокобальтовых твердых сплавов // Известия вузов. Черная металлургия. 2025. Т. 68, № 4. С. 357–365.

22. Moradi M., Fallah M. M., Jamshidi Nasab S. Experimental study of surface hardening of AISI 420 martensitic stainless steel using high power diode laser // Transactions of the Indian Institute of Metals. 2018. Vol. 71. P. 2043–2050.
23. Бровер Г. И., Щербакова Е. Е. Структурная организация и свойства поверхностных слоев твердых сплавов системы WC – Со после импульсной лазерной обработки // Известия вузов. Черная металлургия. 2023. Т. 66, № 2. С. 177–183.
24. Brackmann L., Röttger A., Weber S., Theisen W. Subcritical crack growth in hard alloys under cyclic loading // Fatigue & Fracture of Engineering Materials and Structures. 2021. Vol. 44, Iss. 2. Р. 349–365.
25. Bogodukhov S., Kozik E., Svidenko Е., Ovechkin M. Effect of laser hardening on operational properties of single-carbide hard alloys // Networked Control Systems for Connected and Automated Vehicles. NN 2022. Lecture Notes in Networks and Systems. 2023. Vol. 509. P. 805–812. DOI: 10.1007/978-3-031-11058-0_81
26. Богодухов С. И., Козик Е. С., Свиденко Е. В. Структурообразование твердого сплава ВК8 при лазерной
обработке // Цветные металлы. 2024. № 7. С. 74–79.
27. ГОСТ 17367–71. Металлы. Метод испытания на абразивное изнашивание при трении о закрепленные абразивные частицы. – Введ. 01.01.1973.