Элементно-фазовый состав и свойства диффузионных титановых покрытий на режущем твердосплавном инструменте типа ТК и ВК

Э.Э. Бобылёв1, А.Г. Соколов1
1ФБГОУ ВО Кубанский государственный технологический университет. Краснодар, ул. Московская, д.2.
Аннотация
Описана технология нанесения диффузионных титановых покрытий из среды легкоплавких жидкометаллических растворов на твердые сплавы типа ТК и ВК. Показано, что при диффузионном насыщении твердосплавного инструмента типа ТК и ВК титаном из расплава Pb-Bi-Li в диапазоне температур 1000-1100°С и последующей его термической обработке, износостойкость инструмента увеличивается до 7 раз за счет формирования на его поверхности диффузионного покрытия. Толщина покрытия варьируется в зависимости от температуры и времени выдержки, и составляет от 2,6 до 6 мкм на сплавах типа ТК; от 2 до 5,4 мкм на сплавах типа ВК. При этом выявлено, что покрытия состоят из двух слоев — поверхностного и переходного. Приведены результаты элементного и металлографического анализов. Микротвердость покрытия на твердом сплаве Т15К6 составляет до 30000 МПа, на сплаве ВК8 до 25000 МПа. Высокая микротвердость покрытия обеспечивается его формированием на базе карбида титана TiC, при этом, остальные элементы оттесняются вглубь покрываемого материала. Выявлено, что элементный состав покрытия зависит от состава твердого сплава, на который оно наносится. Концентрация титана в поверхностном слое инструмента составляет 87,6 % для сплавов типа ВК и 93 % для сплавов типа ТК. Переходный слой характеризуется примерно равной концентрацией титана и вольфрама на уровне 20 – 25 %, а также снижением микротвердости. Полученные диффузионные покрытия характеризуются плавным изменением концентрации элементов по толщине и высокой степенью адгезии с материалом-основой.
Получена: 03 апреля 2017   Исправлена: 13 июня 2017   Принята: 15 июня 2017
Просмотры: 25   Загрузки: 6
Ссылки
1.
A. G. Sokolov, V. V. Iosifov, A. G. Shirtladze, The technologies of formation of the required mechanical and physical-chemical properties of surfaces (coating engineering): a textbook for students, masters and postgraduates of the direction «Design and technological ensuring of engineering industries». Krasnodar, «Publishing House — South». 2016. 212p. (in Russian) [А. Г. Соколов, В. В. Иосифов, А. Г. Схиртладзе, Технологии формирования требуемых механических и физико-химических свойств поверхности изделий (покрытия в машиностроении): учебное пособие для студентов, магистров и аспирантов направления «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств». Краснодар, Издательский Дом — Юг. 2016. 212с.]
2.
S. N. Grigor’ev. The methods of increasing the life of cutting tools: textbook for students of technical colleges. M.: Mechanical Engineering. 2011. 368p. (in Russian) [С. Н. Григорьев, Методы повышения стойкости режущего инструмента: учебник для студентов втузов. — М.: Машиностроение. 2011. 368с.]
3.
Sokolov A. G., Bobylyov, E. E. Obrabotka metallov. Metal working and material science. № 2 (71), p. 59 – 69. (2016) (in Russian) [Соколов А. Г., Бобылёв Э. Э. Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). № 2 (71), с. 59 – 69. (2016)]
4.
Patent RF № 2451108, 20.05.2012. (in Russian) [Патент РФ № 2451108, 20.05.2012.]
5.
Sokolov A. G., Artem’ev V. P. The increase of efficiency of the tool because of the methods of the diffusion metallization. Rostov-on-Don, SFEDU. 2006. 228 p. (in Russian) [Соколов А. Г., Артемьев В. П., Повышение работоспособности инструмента методами диффузионной металлизации. Ростов-на-Дону, СКНЦ ВШ. 2006. 228 с.]
6.
Patent RF № 2521187, 27.06.2014. (in Russian) [Патент РФ № 2521187, 27.06.2014.]
7.
Kiparisov S. S., Levinskij Ju. V., Petrov A. P. The titanium carbide: preparation, properties, application. M.: Metallurgy. 1987. 216 p. (in Russian) [Кипарисов С. С., Левинский Ю. В., Петров А. П. Карбид титана: получение, свойства, применение. М.: Металлургия. 1987. 216 с.]
8.
Sokolov A. G. Razrabotka teoreticheskih i tehnologicheskih osnov povyshenija stojkosti rezhushhego i shtampovogo instrumenta za schet diffuzionnoj metallizacii iz sredy legkoplavkih zhidkometallicheskih rastvorov: Dissertacija na soiskanie stepeni doktora tehnicheskih nauk. Krasnodar. (2008) 369 c. (in Russian) [Соколов А. Г. Разработка теоретических и технологических основ повышения стойкости режущего и штампового инструмента за счет диффузионной металлизации из среды легкоплавких жидкометаллических растворов: Дисc. д-ра техн. наук. Краснодар. 2008. 369 с.]
9.
Panov V. S., Chuvilin A. M. The technology and properties of sintered hard alloys and products from them. The textbook for high school. M: MISIS. 2001. 428p. (in Russian) [Панов В. С., Чувилин А. М. Технология и свойства спеченных твердых сплавов и изделий из них. Учебное пособие для вузов. М.: МИСИС. 2001. 428 с.]
10.
Sokolov A. G., Bobylyov E. E. Materials of 17‑th international scientific-practical conference «technologies of hardening, coating and repair: theory and practice». Saint-Petersburg. 2015. c. 446 – 451. (in Russian) [Соколов А. Г., Бобылёв Э. Э. Материалы 17‑й международной научно-практической конференции «Технологии упрочнения, нанесения покрытий и ремонта: теория и практика». Санкт-Петербург. 2015. с. 446 – 451.]
11.
Sokolov A. G., Bobyljov E. E., Aref’eva S. A. Journal perspektivnie materialy. № 12, p.45 – 51. (2016). (in Russian) [Соколов А. Г., Бобылёв Э. Э., Арефьева С. А. Перспективные материалы. № 12, p.45 – 51. (2016).]