автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.01, диссертация на тему:Разработка жаро- и износостойких безвольфрамовых твердых сплавов на основе карбидов титана и ванадия

РГ6 од

4 ». 1НЛ1! '.ПОЛ

1 ■ АКАДЕН1Я НАУК УКРАТНИ

ОРДЕНА ПУДОВОГО ЧЕРВОЙОГО ПРАПОРА 1НСШ7Т НАЛТВЕРДИХ МАТЕР1АЛ1В

1М. В.М.БАШЯ

На правах рукопису

УДК. 821.762.4 : 548.261'821

К Р А М А Р ГАЛИНА МЙХАЯЛ1ВНА

РОВРОБКА ЖАРО- Г ШОСОСИШШ БЕЗВОЛЬФРАМОВИХ ТВЕРДЯХ СШ1АВ1В НА ОСНОВ1 КАРБЩВ ТИТАНУ I ВА5ОДШ

Сшц1аяьв1сть СВ.02.01 - КатдрХалзоязйство в назтодудувашИ

(ПрОКИСЛОВ1СТЬ)

Автореферат

диеертац11 йа здобуття вченого стушпя кандидата тогвЗлиюс наук

Кл1в - 1993

Робота виконана в ордена Трудового Черзоного Прапора 1нсли-тутI надтвврдих катер1ад1з 1и. В.И.Бокала АкадекП наук Укра1ни, и.КиТв та Терноп1льському приладобуд!вноыу 1нститут1

Науковий кер1вник

Йкадем1н ОН Укра1ни. доктор твхн1чних наук, професор П.С.Кислий

0<р1 м1йн 1 опоненти ' доктор твхн1чнкх наук

Панасик Й.Д., кандидат техн!чних наук Гриценко ЕЛ.

ПровЦиа орган1зац1£ - ВО "ТернопЫьський комОайновий

Захист вШудвться "24 "чорвня 1393 р. в 13.30 год.

на засЦанн! спец1ал1зовано! ради Д 016.10.01 при 1нститут1 надтвврдих ыатер1ал1в 1и. В.М.Бакуля ОН Укра1ни.

В1дгук на автореферат, зав!рений печатной, просимо над!сла-ти на адресу;

завод

автореферат роэ!слано

1993 р.

Вчений секретар спец!ал1зовано1 ради, доктор техн!чних наук

А.Л.Майстрвнко

йнтуальн!сть работи. Рсззкток паиинобудувлння, електро-гехи1 чно! та 1 нетрумояталь;:о'3 промисловост 1 винагае створення нови* мат ер!ал 1 в з висоиош м1ци1с та. яаро-, эносо- та тер-аост1йн1с7й, иалоя густиною та регульованими в вироких межах тепло- 1 елоктропров 1д«1 сти. Як ьшер!ал оормоутворпвчих та р 1 ацчих -1нструнеит1в " зараз иироко Еикористовуить вольфрамокобальтов! тверд! сплави. В зв"язку з деф1цктои вольфраму в останн! роки все • б!лы1 актуальниа ь з'евдаачз розробки бозпольфраиових тверди*-'-сплав!в (Б6ТС5.

Як тугоплавки складову доц!льно використовувати карб1ди титану 1 ванзд!в. При введен! карб!ду ванад!п внаслЦок утпорення ив-перервного ряду твердих розчин!в, п1двицуаться ¡твердость, м1ин 1 сть та эносост1йк1сть, Практична вс1 БВТС, . цо'випцскавться проиислов!ств мктять дорогий 1 деф1цитяий мол!бден. 3 метою еио-нохП ыатер!ал 1е, а тако* для пIдаичення • *арйст1йкост! спяав 1в иэ!на вииористати Н!-Сг зв'азиу.

Дана робота присвячена розробц! БВТС на>основ1 карб!д1в титану 1 ванад1в для викорисгання на операциях безструяково'! та то-карно! обробкн матер1ал!в, ,,

Иетов роботи 6: розробка зносо- та'жарост1йких БВТС на основ1 карб1д1в титану 1 ванад!я для-вставок катриць витяжних «тамп1а 1 р!«учих 1нструмент1в;

У в1дпов!дност1-до'поставлено! мети вир1аувались так! ос-новн! завдання:

- розробка технолог!много процесу отримання сплав!в на основ! карбШв титану ! ванад!«;

- досл!дханиз: процесу структуроутворення в сШдн1й багато-ко*поиентн1й'снстен! Т1С-иС-К!-Сг-йП1;

- вивчення механ!зку та к1нетики сп!кання сплаб1в, проц8с1а. касоггервносу при сп!канн!;

- досл1дяання впливу технологвиготовлення 1 технолог!чиих параметр 1в на процес рЦиннофазового сп!кання сплав1в на'основ! складного карб!ду титану 1 ванад!в з Шкель-хроыовов зв"язков;

- вивчення ф!зико-механ1чних властивостей сплав!в в зало»-нрст) в!д технолог 11 виготовяення. тугоплавко'! основи, к!лькост1 зв"язки та диспергувчо'! добавки;

- вивчення експлуатаШйних характеристик вставок матриць для I 1 II витякки цоколя, а такоя багагогранних непареточуваних пластин на р!зиих опррац!ях метэлпобробки.

Наукова новизна,

Показана принципова ножлиа!сть створення високон!цних сплав 1в на основ! титано-еанад1££ого каро1дя, стаб1л}зованого н1кель-хро-иовии сплавом за рахунок розчинвнна в зв'азц! фази Ti , U (сплав знахадиться в двохфазнМ облает! (T!,U) С + Ti.U д!аграми стану), чиы досагаитьса ■ очицення кар(Пду в!д в 1льного вцглеци i niдвижения ф1зико-ыехан1чних влас^ивостей зв'азки.

Розроолоний твхнолог1чний лроцис виготомянш сплав!в, який включас додаткову операции синтезу карбЦ1в з петою отрицания подв!йкого кар01 да (Т1, UJC. Показано, цо при cîiIk^hiu иихти ви-готовлено! 1з сук lui коипоиент1в, в1льний вуглець в периу черту вступаь в реакцШ з нетал 1чник хромо«,

Вперше вивчена ni нетика р1диннофазового сп1канни сплав!в дано! систеии. Остановлено, що процес сп1кания прот!каь в дв! стадП 1 активуеться при введенн! 5У. (мае) карб!ду ванад!ю 1 не ОУыие 2'/. н!триду алвы1н1п, Запропоновано «схан1зи цасопереносу при сп!канн!: на nepeift - конвективннй, из друг 1й - дифуз!йний.

Впершо вивчено взаьыод!и в систе«1*Т1С-иС-И1-Сг-А1Н. Вимвле-но, що коакс1альна структура в сплавах збер!гаегьса при введенн! не б!лые 102 к!триду алкшн!ш. Остановлено, що цтворенна оборонки викликане процесса перерозлод!лу влемент1в в складиону карбгд! (Tl, U)C 1 диФуэ1ыо хрому, Зищненна зв'язки досягаьться за рахунок рпзчинешы в н!й штану I ванад1в та утвореннз У фаз» -1ктери8тал1д9 Hi5fll, Встаяовлено," цо при сп1канн1 A1N дисец1ве, при цьоау fil дифундуе в зв'язкц входами в склад j i ¿г' фаз,

Вивчено взабнозв'азок ф1зш<о-механ1чних властивостей. сгрдк-тдри сплав1в з тбхнолог1чними параметрами 'ix отриыання, Дося1 дзге-но процес високотеапературного окисления сплаэ1в, встановлено «о-хан!зи утаоренна багатоиарово'1 окалини з зовн1он1ы варои, який утвораеться шляхоы дтрузИ титану до зовн{иньо1 фазово! границ! i внутр1шн1ы, цо фориуеться заедяки зустр1чн1й дифузП кис-нв та титану i елоыснт,1в зв'зки. Показано, що введения карогдц вакад!в сприае утвореннв внутр!инього безпористого пару, 140 зумозяюь висок! захисн! властивосг! окалини. Показана залежи!сть тосци-ни щ!льного i дифуз1йного uaplB в1д теиператури та концентрацП хрому i ванад1ю.

Автор захнцае:

1. Доц!льн!сть використання БВТС на основ 1 клрб1д!в титану i ванад1в з н1кель-хромоиов зв'язкоя, як! Хають висону зносо- I «арост 1йк 1сть для вставок иатриць вташНв глибоко'1 вйтяхки цоколя i р1аучих 1нструыент1в.

2. Особлипоет! xIhpihhh рЦиниофазозого сп1кання сплав1в. Лзоястлд]й»1 сть npoLjfiC'j сп!кання,

3. Способи активацП cniiumm суы1«вй карб1д" титану-" карбiд, ванад1в - метал1чиа зв"азка:

- вклвчсння в технолог l'iiutrt прпцес опирацП синтезу карб 1д i в ;

- ввпдення в сплав диаюргуачо'1 добавки ¡Нтриду алю*1н1в,

4. Оспблиаосг! стрцквдоугиорений при сп1канн1 сплав1в. Ив-хан1зм утворршш Шльцево! структур«.

5. Результоти досл1джень ф1зико-иехан1чних властивостей сплав!в з р1зним в*1 сто* карЫду -влнад1и i к1 льк!ctjd нетал1чн01 • зв"яэки в залеаност! в 1 д способу отримлшя та технолог 1чних параметр i в.

G. Особливост! високотемпературного окисленна сплав la.-хан1зм утвореиня двохаарово'1 окалини, *о мае захисШ властивост!-.

7. Результат« дос/iд»ень експлуатацМних властизостэй' при глибок1й еитяяц! цоколя 1 р1занн1. КонструкцП багатоварових вставок иатриць i иелераточуваних пластин.'

Практична ц!нн1сть.

Вивчен! оксплдатац!йиi властш»ост1 ■ сплав!в. Розроблвн! ориг(нальи( нонструнцП двохэарових вставок катрнць, a таког ба-гатокарових непереточуваних пластин. [Токазано, що по зносост1Якост1 розроблен! счлави перевиздять вольфрамокобзльтов! тверд! сплави. а по р!яу-чих- властивосгях знаходяться на 1х р 1 внÎ, Встановлено критер1А эпосу-pisymx пластин - зношування по задн1й поверх»! до 0,7 и*.-

Вмпробувания вставок матриць »таиа!в глибоко1 витяяки цоколя проводили у виройничих уисэах ВО "1сира" (н./!ьв1в) на японськ1й автоматизованЛ» л1«П- "ftida". Ст1йк1сть вставок 1з сплав!в АНТ s 1.1... !.4 рази вица пор1вкяно ai ст!йк1ста вставок 1з сплэв1в ВИ8 I ВК10,

Pi3iiiv оснацсн! пластинами з сплаву ПНТ на onepaqll зняття грату пол-оси- з елактротехн1чно'1 стал! на рибото-техн!чному

комплекс! по випуску ПРА С ВО "Ватра", ы.Терноп!ль) показали сг!йк1сть вÍ.8... 1,6 р. вицу, н1в сплаву ВК8.

На завод! CI ПО ( спец1ал1зованого 1нструменту I техно-лог1чно! оснастки) ВО "Терноп1льський комйайновий завод" викорис-товушть р 1ац1 з пластинам ¡з сплаву ЙНТ на операц!ях чистово! та нап1вчистово'1 токарно1 обробки вуглецевих, ресорио-лруиинних та иарикоп1дЕипникових сталей, íx ст!йк1сть в 1,1... 1,3 рази вица пор1внано з р1зцями, оснацешми пластинами 1з сплаву TISK6.

Р!зц! з пластинами Í3 сплаву ЙНТ випробовувались в СВТБ "Орг-лриытвердосплав" (ы.Св1тловодськ).

йпробац!я роботи.

Результат« " робот и доповЦались на Всесовзних сеы!нарах "Технолог la виготовлення I властшост! порокково-композиц1Аних на-. тер1ал1в" та "Пороикова иеталург!я Í област1 VI застосуванна" (к.Пенза, 1387, 1390), I Бсесоазноиу симпоз1ум1 "Нов! «аро*1цн1 та жарост1йк1 ыетал!чн1 «атер1алм" Москва, 1989),XUÍ Бсесоизн1й конфзренцП по порошков!й металургИ (ы.Свердловськ, 1989 ), об-ласнсыу нацково-лрактичноыу сак1нар! "Коипизиц1йн1 ыатер1али в каьмнобудуванн!" (».Терноп1ль, 1Э89), Бсесовзн1й конференцП "HaatñHícTb нзшин 1 конструкций" <м.Кабулетт!, 1S90), nepaíft нау-коб!й cecll KOMícil натер!алсзнавства наукового товариства 1аЛ.Г.Шевченка "Основи! напряыки досд!двень в гаяуз1 катер!алоз-иавства" (ы,/1ьв1в,. 1890 р.), Всесоюзна кошреренцП "Типов1 К8-хан1заи i технолог1чна оснастка верстат1в-автомат1в, верстат1в з ЧГШ 1 ГВЗ" (м.Черн1г1в,1Ш>, nspaift науков!й конференцП профй-сарсько-викладацького складу ТПГ (м,Теркоп1яь, 1992).

Результат» роботи обговаривались на наукових сзк iнарах в1дд!лу тугоплавких надтверяих иатер1ал1в Ш АН Укра1ни.

ПублЦацП, Па тем1 днсертаиП опубл1ковано 13 друкованих праць, отриыано 2 позитивних pîsemja на видачу а.с,

Об'Чк роботи, Дисертац1а складаеться з вступу, ®ести глав, bkchobkíb, списку л!тературн та додатк1в. Матер1ал викладено на "118 стор!нках машинописного тексту, и!стить 22 таблиц!, 44 калинки, список л1тератури з 132 найыенувань, 3 додатк1в.

6

ОСНОВНИИ ЗМ1СТ РОБОТИ

У вступ! обгрунтовано актуальн!сть роботи, сфорнцльован1 нау-кова новизна та практична ц1нн1сть роботи.

В перв1й глав! проведено анал!э иарок гвердих сплав)в, як1 застосовцпться як матер!ал для витяяних та р1«цчих 1нструиент 1в.

В зв'язку з деф1цитои вольфраму для зам1ии вольфраыокобальто-вих твердих сплав!в все част1ае використовупть безвольфраиов! тверд! сплави.

Тугоплавкой складовоп таких сплав 1в е кар б 1д 1 карбон Iтрид титану. Сплави на 1х основ! а н1кель-кол!бценоопв зв"ячков найб1льв агироко використовупть для безструяково'1 та токарно'1 обробки р1зних натер!ал1в, Ирою вопи мзить ниШ и1цн!сть, теплоп-ров1дн1сть та схильн! до руйнування при пЦвицоних температурах. Покрацитн ц! характеристики ноши пеона «ляхами: легуванням тугоплавко! основи !н«ими карбЦаыи ми н1тридами I використанням -в 51гост1 зв"язки 1н»шх ыатер1ал!в.

Показана доц1льн1сть розробки ББТС на основ! кзрб!д1в гитану 1 ванад!г. При введенн! карб1ду ванад!я внасл!док утворення непе-рервного ряду гвердих розчин!в пЦвиедвться тверд!сть 1 и1цн!сть. Процвсу росту зерен при сШканн! мояна запоб1гти, використовусчи добавки н!триду алв«1н1я,

В эв"азку з нер1вновагн1сгв як по х1м!чноиу, так 1 по фазовому складу БВТС, 1снуе пряма залеан!сть складу, и!кроструктцри 1 зластивостей сплав!в в!д умов отримання. Тому необх)дно розро-бити технолог1чний пронес виготовлення сплав1в.

Длз розум!кнз процес1в, чо аЦбувавться при сп1какн1, потр!бно вивчити взаемодТв у систем! Т1С-иС-И!-Сг-й1Ы. Б л!тера-тур1 так! дан1 практично в!дсутн1.'На основ! проведеного анал!зу I у вЦпов!дкосг! до поставлено! мети, сформульован! основн! зав-дання роботи,

Друга глава присвячена зивченню характеристик эих1дних речо-вин та истодам доел!дяень. Для отримакня сплав!в використовували суи!и! приготовлен! з карб!д1в титану ! ванад!ю, н'триду алюм!н1в категорП "Ч" виробництва Донецького заводу х!мреактив1в, нетал1в хрому, н!келя з вы'!стон основного компоненту не менэе 98,52. Сп1канна проводили у високотемператцрШй вакуцмн1й печ! СНВ 1,3.!/гОИ!, Описан! методики доел¡джень ф1зико-мелаи1чнил- власти-востей 1 структцри матпр!ал!в. Проведений динлм1чний розрахунок реяин!в обробки р1зии:< матер1ел!в при р!занн!, в результат! чого

всташшено критер1й зношцванна пластин сплав1в АНТ - абразив-ив стирания па эадн1й поверх»! до 0,7 ык.

Третя глава присвачона дсслЦявннв законоы1риостей процвсу отрймання силав!в. Розроблено твхнолпг!чний процес виготовления сплав1в, Сплави отриыувалн по двох вар1антах: I - прости« пе-рем1иуБаннэы вихЦних компонант1в. II - з onepanie» синтезу карбЩв титану i ванад1ю. Для сплав1в, отриианих по I технологичному capiaiita, властивост! Сули зашиеи! внасл!док того, цо при сп1канн1 не приходить повне розчинення карб1д1в i. кр1к того, утворшаться кар01ди хрому 1 зал!за,

Приведен! тепло»i релиии процесу сп!кання сшш1в fiilT. Запро-поновано ражими з !эотерм1чнов витринкою та з лов1льшш нагр1вом в 1нтервал1 температур розкладання пластиф1катора, (1ор1вияно 'ix валив на фориуваина структури при сп!канн! та доц!льн1сгь застосуванна з точки зору еконоыГ! електроенаргП.

При досл!д*енн1 процесу пресування сплав1в виявлено, цо в якост! пяас1иф1катора молча використовувати розчин каучуку в бензин! 1 розчин параф!ну в чотирьоххлсристоку вуглец1. Оптиыаль-¡Ие значенна питоиого тиску пресузання - 90...120 МПа, при цьоиу аалиакова порист1сть складае 0,4?;,

ДослЦлували законом!рност1 сп1конна сплав1в з р1зиою kUbKicTD карб!ду ванад1в (2, 5. 10, 152 (по мае!)) та Ni-Cr зв"яз-b (10, 1В i 24Z (по ыасП) (нал.1,2).

¿¿ч

<000 1200 1400 1500 Т/С

Кая Л. Задеан1сть усадки пресов-ки по Д1аметру в!д температуря сп1кання дяз спяав!в иа осшш TiC (I) i на основ! (Ti, U)L' з 2 (2). 5 (3), 10Х (мае) (4) UC

Ю00 „ )200 , 1400 1600 ТГС

мал,2. залекн!сть усадки

пресовкк по ÄiauöTpy Biд твиператури etil канна для сплав1е з 10 (1). 18 С2). i 24*/. зв'азки (3).

Встаноилоно, цо усадка антиву&ться при вподviuii ь- склад тугоплавко'! основи не 01льве 5У. карб!ду ванад1ю, тому t[o при б1ль-вому вмIст1 його утворюсться ворсткий корб1дний сколот та ШШ-Сг зв"зки, току, но при зб 1льве>ш1 к1лькост1 зв"язки 1, зокрек'а, хрому в н1й, зменвуьться доля твердофазно! усадки, ало зростае к1льк!сть карО!д!в хрому, як! розчиняються в н!кел8в1й зв"язи1 ! переякодяавть прот1каини стадЛ розчипот1ы-пероосад1ен-ня та приводить до nlдвижения порнстост1,

СгМкання сплав!в прот1кле в дв! стад 11, ЕнерПя активацИ cnlkaima на псрм!й стад11, яка триоае близько 5 хо.. значпо ния-Чд, н!х на.другfй, чо пои"язано з актипним переб!гом дифузШних процес!в внасл1док появи р 1 дко'1 фази. Для сплаву TIC-5ZUC-13.'JZiJI-4.5ИСГ-2ХП1Н внорг!я активацИ I 1 I! стад!'! при Т - 1550°С складае 64 кЯх/моль I 125 нДх/воль в1дпов1дно.

Запропоновано кехан1зм иасчпсреносу на р!зних стад1ях сп1кан-ня: на 1-1Й в!дбуваеться перевудова карМдного скелету, а на П-1й релл1зус-ться двдз1йний механ!зм, зокрема, перенесения маси в результат! поиерхнево! та зернограмично'1 дифузП.

Четварта глава лрисвячена досл!д«ешш прочес 1 в контактно1 взаемодП фаз в систе*1 TlC-iJC-Ni-Cr-fllN, Для сплав 1в, отриманих по другому вар1анту технолог!'!;,: основною фазою е карб!д <Т1. ЮС, що п!дтвердяуьться даними рентген!вського анал!зу. Процес струк-туроутворення досл1д!ували на модельних зразках. Виявлено утво-ренна коакс1ально1 структури, Сзрцевина карсПдних зерен е титано-ванадквим карб1дом (Tl. UJC. оболонка - (TI, U, Cr)С.

Для вивчення к!нетики фазоних 1 структурних перетворень при сл!ханн1 проводили'рентген1вський фазовий анал!з зразк!в з сплаву э 5ZUC 1 18У. зв'язки, спечених при р!зних температурах (час витринки 40 хв.}. Рьзультати досл1д*ень приведен! в таблиц!.

Таблиця

. Фазовий склад-сплав!в при р!зних температурах сп!кання

NN Температура Фазовий склад Параметр гратки

cnl каина- - (Tl.UjC.a.Cfl)

1 : 2 3 4

1. 1 ООО TIC.UC.ll! С-Л1ДИ Сг,сл1ди карбШв 4.307

Fe,С. Сга Сь, К15С

о

Продоваення таблиц!

1 1 2 1 3 1 4

2. 1Ю0 (Т1,и)С, N1, сл 1 ди Ре5С. Сгц Се. К13С иарСШв 4,297

3. 1200 СТ1,11)С, N1, сл1ди Р(?5С. Сггз С6 карбЦ1в 4.29?

4. 1300 (П.и)С, N1, с л 1 ди Ре3С. Сг23 С6 карб!Д1В 4,255

5, 1350 СТМЛС, К!. сл1ди РезС, Сг23Св. N13С карб!д!в 4,263

6. 1400 4,300

7. 1450 (Т1,У)С. N1, сл1 ди Ре3С, Сг^СБ карб!д1в 4,293

8. 1500 (Т!,и)С, N1. сл!ди РезС, Сг2) С6,Н!3С карб!д!в 4,293

9. 1550 (Т!,и)С, Н1. сл1ди Ге3С, Сгу С6 кар(Ид!в 4,293

Йнал1зуючи величини параметр1в гратки титано-ванад1евого карбЦу, сл!д в1дзначитн, 140 1х величина не пост1йна, тобто прот!какть процеси твердо- 1 р!диннофазово1 вза&модП.

Зыеншення параметру гратки при температур! сп!кання 1300° С ио«на пояснити частковим розчиненням Сг I легуванняы ник карб1дно'1 фази. Починаичи з теыпоратури сп!кання 1450°С ! вице, параметр карбЦно! фази не зм!наеться, цо свЦчить про утворення стаб!льшз1 карб!дно1 фази з пост^ним стех!оыетричним склздоы.

Кр!ы основно! карб!дно1 фази у вс1х досл!дауваних сплавах спостер!гали сл!ди 1шшх карб!дних фаз. При утворенн! твердого розчину частина в1льного вуглецш утворше карб!ди н!кела, хрому, зал!эа 1. розчинявчись в зв"язц!, зьйцнюють '11.

Дан! к1льк!сного анал1зу (мал.З) дають уяву про розпод1л еле-мент!в на границ! розд!лу фаз зерно-зв"язка.

10

зерно «Р»о ль,..

V! Л у 1 Д

Ъг \ Сг I / 1 Ге\ / у- Х^г^Ик

Кал.З. Розпод1л елемент!в на границ! розд!лу фаз карбЦне зерно-зв'язка,

" В процес! утворення к!льцево"! структура лрийыаать участь хром та зал!зо. Хроы ыайае повн!стш дмфундуе !з зв"язки в зерно. Зал!зо потрапляе в сплав в результат! намолу в кЬикост! не б!ль-ие ЗЖиас). Пого вы!ст в сплав! сп!врозм1рний з ви1стон хрому 1 тому зв"язку практично мовна ввавати н!кель-хром-эал1зноа.

Ноыпоненти зв"зки - н!кель, частина хроыу 1 зал1зо - в прочее! сп^ання утворюкть гомогенний твердий розчин кетал!в в н1кел1 !з структурой гранецентровано'! куб!чно"! гратки. Така зв"язка мае високу жарост!йк1сть ! лластичн!сть.

Добавки н!трвду алим1н1га в к!лькост! до 2У.(иас) сприявть уг-воренни др!бкозернисто! структури Срозы1р зерна 1...3 ыкм). Зап-ропоновано механ1зы дислергуванна структури, який'шшгае в тому., «¡о в результат! дисоц!ац11 Я1И при сп!канн! утворветьса легована титаном ¿--фаза Ш3А1, яка дисперс!йно зы1цняшчи зв'язку переикод-аае росту карбЦних зерен,

ГИдвищення вииту Й1Н до 107. приводить до зниинення "киьцв-во'1" структури, причоыу на окремих диянках спостер!гаетьса коа-гуляц!я н!тридно! фази та розвинвна порист!сть, Це поясняться тим, цо утворений при розпад! А1Н азот накопичуетьея до певного об'ему, а пот!м вид!лаг:ться !з зрззиа,

В п"ят!й глаз! приведен! дан1 по ф1зико-иехан1чних властивос-тях сплав1в в залеаност! в1д х1м!чного складу, технологиях па-

peuaipia та oapiawTy технологе! 1x отримлнмя.

Сплави АНТ иавть достатньо високу теплолров1дн1сть - S2.8 Вт/м-град. Значения ГКЛР - виц! пор!вняно з сплавами труп ВК i ТК, чо св1дчить про 'ix OS льву чутлиэкть до теплових 1 ударних наванталень.

Технология вкготовлання мае эначммй вплив на р!вень хвхан!ч-них властивостей. Додаткова операц1я синтезу карб1д1в сприяе ут-воренни твердого розчнну (Tí, U)C I приводить до п!дви«ення границ! к1цност! на згин з 850 до 1150 НПа, тверд!сть пЦви^уеться на 0.5,..2,5 од (мал.4).

Проведенный досл!д1енняни встановлено. до найвщ! ме-i Jr хан!чн! властивост.1 иавть

т сплави з 5Z ÜC. 182Н1-Сг зв'яэки при еп!вв1дновенн1 Н1:Сг = 3:1 виготовлен! по технолзгИ. «о вк;,ючас ог.е-50 рац I я синтезу карй 1дI-д -2зг.

' í 1150 lilla, ост. = 2350 йПа, 35 Ккй 91.5. Тр¡щинсст1йк1сть сплав J ¡3 п1д£ичу6т!>ся í3 88 зМльаенням к1лькост1 зв'яз-1300 1350 1400 1450 1500 Т,"С ки, тсыу 50 при цьоку росте

пластичн!сть сплав1в в ц!/.а-му. Для сплаву з 24X Нi —Сг . зГязки К i с =10.1 МПахм^ Кал.4. Залеанкть в зг. 1 твер- Внвчеты злом!в показало, *о дост1 сплаву TlC-5^ÜC-!3,5^Ni-4.52 у сплав1в з 1С7. зв"язни пере-Сг-2%Й1Н е1д текпрра7ури сп!нання ваяавть крихк! еле'иенти рель-при V г 40 хв: 1 - без оперзцП £фу, а у сплав!в з 1\Х зв'зэ-синтезу карб1д1в; .2 -'з onepaqies кк спостер!гали елементи синтезу карбЩв. в'язкого руйнуэання.

ТермостiííkÍсть ззлелить в1д к!льксстI карб 1 ду вакад1в, часу витринки при сп1канн! 1 температуря сп1канн«. Зм1нсвч;< техноло-г1чн1 параметри, иогна зб!льнити макси*01лький температурний перепад з 600° С до 750°С. Для розроблених сплав1в проводили cuiiu'.y термост1йиост-1 по критер1в максимальных напруяень.

Досл1дкеиня ларост1Акост1 проводили для сплав!в з 10, 18 1 24Z зв'язки на noBiipl при температурах 1173, 1223, 1273.П73 К.

О SO 60 90 120 150 г, хе.

50 60 90 I20 150 Т,ХВ.

а)

б)

(*Р/3)-Ю"! кг/м*

(iP/sl-lo'.Hr/«1

го бо «о m 150 t,xe.

18, tö 12 а 4

о

50 60 90 120 150 X,)

s )

Г)

Нал. 5 К1нотичн1 крив i окисления на пов1тр! при ' 1173(a), 1223 Сб), 1273 Св), 1373КСГ) сплав1в з 10 (1), 18 (2) 1 24* (3) зв'язки.

К!ивтичн1 крив1 окислеиия приведэн! на мал.5, Розрахован1 к1нетичн1 параметр« процесу окислення. В початко-вий пгр!од С0-60 хв) окислення прот!каб в к1нетичн!й ойласг! Ca = 0,9-1,3),, при Т = 1173 К п - 1,7-2,2, тобто процес окислення л!-н1туеться дифуэ1св кисню до м!жфазно'1 границ! иетал-окисел. 3 пЦвиценняы температури процес окислення в!дбуваеться в зм^аноыу к1нетично-дифуз1йноыу рвЕиы! Сг\ : 1,3-1,7).

Значения енергП активацП для сплаву з 242 Nl-Cr зв"язки складае 289 кД*/моль. окислення л!ы!туЕться дидузив 1он1в киснв до границ! окалина - сплав по ан!онниы ваканс1ам крйстал1чно'1 гратки T10g ,

В результат! окислення формуеться двохсарова окалина, ака вс-лод1е захисними властивостями при температур! 1373 К яиве для сплаву з 242 зв"язки, в як!й Шститься бХСг,

Таким чином, сплави АНТ кохна в!днести до групи «арост1Аких до температури 1373 К.

В иост!й глав! викладен! результат досл!д»ень експлуатац!й-них властивостей сплав1в АНТ. Область застосування розроблених сплав1в - катер!ал витяяного та р!»учого 1нструменту. Ст!йк!сть вставок иатриць «тамп1в глибоко! витяхки цоколя в 1.1...1,4 р. вица, н1в ст1йк1сть 1нструменту 1з сплаву ВК8.

Я» иатер!ал для рИучих 1нструыент1в сплави АНТ доц1льио бя-корнстовувати на операц!ях чорново! 1 чистово] обробки конструкцию«, рэсорно-нруяинних та »арикопЦвипникових сталей (нал.б )

ня

V

ш № reo «о но во 1W т,*д.

Мал.6. Зал8«н1сть зносу р!зц!в з пластинами 1з сплаву ЙНТ в1д тривалост! роботи при обробц1 1нструментальних 1 «ари-коп1д«ипникових сталей: 1 - У8П. 2 - Х12, 3- ВХ15, 4-Х.

_Ст!йк1сть 1кструывнти 1з сплааie АНТ ии»а, iiU criiKicib БВТС ТН-20 1 знаходиться на р!вн! спдаву Т15К6. Розроблен1 конструкц!! багатоаарових р1*учих пластин, в аких поеднукться висока теерд1сть 1 зносост!Як1сть р!кучо! кройки та п!двнцена и1цн!сть 1 а'азк!сть серцезини,

Встановлено иехан1зы 1 критер!й зноиування сплав1в ЙНТ - абразивна стирания по задн!й повврхн1 piдучо! крокки до 0,7 ни. Причиною л1двицено! зносост1йкост1 сплав1в ИНГ s др!бнозерниста структура,досить висок! в"азк!сть руйнування га теплопров1дн1сть,

ЗйГйЛЬШ ВИСНШИ.

1. Розроблвн1 G8TC АНТ на ochobI карб!д!в титану I ванад1и з зисокиыи зносо- I варост1йк1ств для використання в акост! аа-тapiajiy витякних та р1яучих 1нструмент1в.

2. Запропоновано cnocid виготовлення сплав!в з суи1ценнян операц1й попереднього та остаточного сп!кання, а такоа застосу-занняи onepayil синтезу кар6!д1в при Т = 1600°С. t = I год. з катов отримання подв1йного кар(51ду (Т1. 0)С, Показано, ею к1цн!сн! властнвост! сплав!в, де тугоплавка основа б цим карбЦоы зицi, His у сплав!в, отринацих звичайниы зи1шуваиням пороик!в, Встановлено. цо оптиыальний тиск пресування, при якоыу досяга-еться ы1н!аальна пористкть, складае 90.. . 120 Ш1а.

3. Вивчена • к!нетика р1диннофазового сп1нання сплав1в на основ! (Ti, U)C. В!дзначаеться двохстад!йн1сть процесу увольнения. Енарг 1а актипац!! 1Г стадИ увольнения значно вица, н!а I, тому цо ывидк1сть прот1кання ц!е! стадИ л1ы1туеться процесоы розчинення зерен карб 1 дно'1 фази в зв"язц1. Запропоновано ивхан1зм масопереносу на коян!й стадП; на nepiirt - конввктивний, зумовле-ний перебудовои карб!дного каркасу, на друг!й - дифуз!йний, зок-реиа, перенесения паси в результат! повегхнзво'1 1 зерногранично! дифузИ.

4. Вивчен1 мяхи активування процесу сп!кання; введения в сплав карбЦно! основи у вигляд! (Ti, (DC i диспергувчо! добавки н1триду алвм1н1а, Активне уц!льнення спостер1гаеться при подр1бнешп зерна тугоплавко! складово!.

5. Проведена оптии1зац1я складу та умов виготовлення сплав1в з використанням методу матеиатиЧного планування експерименту. Встановлен! реяиии сп1кання, при яких досягаоться максимальн! мэ-хан!чн! властивост1: Теп. = 1450°С. 1 = 2400 с.

5. бивчено взабмод!в в систем! TlC-UC-Ni-Cr-йГн. Показано, 40 основною фазоп досл1д»уваних матер!ал1в ь титано-ванад1евий карб1д (Ti, U)C. Утворення коакс!ально1 структури в1дбуваеться в зв'зку з перерозпсд1лсм елемент1в в титано-ванад1ьвому карйЩ 1 дифуз1ов хрому 1з зв'язки. Зк1цнення зв'язки досягаеться за ра-хунок розчмнення в н1й карб!д1в титану I ванад1ю. Диспергува-нкя структур« при введенн! не б1льае 2'1 добавки н!триду алсы1н!и в1дбувзеться за рахунок утворення фази Nijfll, яка перевко-ДЕае росту карб!дних зерен.

7. Найб1льа висок! нехан!<ж 1 властивост! (¿зг. - 1150 УПа, 3 ст. = '2950 МПа. HRfi91,5) мае сплав Т1С-

5XUC-1315;;Nl-4,52Cr-2ZfilH, отриманий з 'onepaqitn синтезу карб1дfв. Показано, цо введения в сплав 5Х карб!ду.ванад1п сприяе п1дви'ле1!ни твердост 1 i г!цност1. Вивьен! гр1чинсст1йк1сть, тер-мост!йкIсть 1 високотемпературне окислення сплав1в. Вони руйну-вться переваяна по крихкому мехон!эму. Сплавн АНТ кохна вШшсти до групп яарост1йких до температури 1373 К. Це дозволае реКомен-дувати 1х для виготовлення конструкцШних эиосост1йких деталей, як1 працЕють при пЦвщених температурах в уыовах окисления i в якост1 1нструыентзльного матер1алу.

8. РоэроСлен 1 конструкцП двохоарових вставок катриць для итаып!в глиооко! витяжкк цоколя 1 багатоиаров! непереточуьан1 pl. зуч! пластини, но дозволяв посднувати високу твурдкть та

зносост1йк!сть р1«учо! кромки 1 п1дыцену ы1цн1с ть га в"язк!сть серцевини. На операцП витягки цоколя ст!йк1сть вставок матриць 1з сплав1в АНТ в 1,)..-. 1,4 р. вива, hIi 1з сплаву БКО, а на опе-paulsx чистового 1 нагНвчистового точ1ння 1х р1жуч 1 властивост! знаходяться на р1вн1 П5К6.

9. Бстановлено ы1сцезнаходхення сплав1в fiHT в и1хнародн1й систем! . ISO - сони налеаать до групи Р10-РС5. Оптимальн! рекиыи р!зання; ■ (J = 1...3 м/с. S = 0.26. ..0.48 мм/об. t = 0.5. ..2 мм. Встаноплено ' крнтер1й зноиування пластин - знс«ув<шд по задн1йг поверхн! до 0,7 им.

Основн! положения дисертацП опубл жпван! р с/Ндуачих роботах:

1. Бодрова Л.Г., Каспрук М.В., Крамар Г.И. !!аростойкие сплава на основе кзроидов титана и ванадия//Технзлог!я ечготовлуння (

властмаост! поровково-композицШшх матвр1ал1а. Тази доп.Всес.секlaapy.-Пенза, 1987.-С.21

2, Бодрова Л.Г., Каспрук к.В,, Краыар Г.И. Безвольфрамовые твердые сплавы АНТ//Техн. и организ. производства.-1У09, -8 1. -C.4G-47.

3. Бодрова Л,Г., Каспрук Ы.2., Kpaiiap Г.Н. Ревущий инструмент и технологическая оснастка из безвольфраиових твердых сплавов АНТ/1нфорылисток про НТД.-Пьв1в, МТЦШ.-N 89-021- 4с.

4. Бодрова Л,Г., Бодров В.П., Каспрук Й.В., Крамар Г.Н. Исследование наростойкости сплавов на основе карбидов титана и вана-дияу/IEcgc,сиыпоз1уи "Новые иаропричные и яаростойкие металлические материалы". 3d.дол. - Москва, 1989,- Ч.Ш. - С.135-136.

5. Бодрова Л.Г., Каспрук И.О., Краыар Г.К. Композиционные материалы на основе карбидов титана и 8аиа.ция//"Поровковая металлургия". Тези доп.Ш Всес.конф. - Свердловск, 1339,-4.-С.145,

6. Бодрова Л,Г., Краыар Г,а,, Летун Д.М, Применение безводь-¡$раысшх твердых сплавов при обработке металлов резанием//Техн. и организ. производства,-1989.-N 3.-С.49-50,

7,- Бодрова Л.Г., Каспрук Н.В., Ирамар Г.Н. Получение сплавов на основе карбидов титана и ванадия//Обласний наук,-практичный сем1нар "Композиционные материалы в машиностроении".Тези доп.-Терноп1ль,1989. - С.83-84,

8, Краыар Г.И., Бодрова Я,Г, Оптимизация состава безвольфрамовых твердых сплавов для реаадего инструмента//Обласний наук. -лрактичшй сеа1нар "Кошозицлоннае материалы в маииноеторое-нии". Тези доп.-Терно»1ль,1989. - С.84-86.

9, Бодрова Л.Г., Краыар Г.М., Крикий П.Л, Прогнозирование повышения прочности многослойных твердосплавных пластин и оболо-чек//"Надеяность маяий и конструкций".36.доп.Всес. конф,-Кабу-летт!,1990 р.-С,54.

10. Бодрова Л,Г., Краыар Г.У. Технология получения изделия из безвольфраыопых твердых сплавов с оптикнзацией параметров техпро-!(есса//"Порошковая металлургия и области ее применения".-Пенза,1990 р. -С.63-64.

П. Крамар Г.М., Бодрова Л.Г, Конструирование рвхуцвго инструмента из безвольфрамовых твердых сплавов для станков с ^//"Типовые механизмы и технологическая оснастка станков-автоматов, станков с ЧПУ и ГПС".35,доп.Всес,конф.-Чера1г1в, 1991.-С.54-53.

12. Бодрова Л.Г., Крамар Г.И., Кривий П.Д.. Куыаноеський (1.Н.

Ияструмэит для обработки цилиндрических поверхностей пластически*-дефораированиви//Поз.р1»енна в1д 5.03.91 по эазвц1 Я:471090/021/ 094526.

13. Бодрова Л.Г., Крааар Г.й. К1нетика сп!кання бвзволь<}раио-вих твврдих сплав1в/У"Прогрвси8н! технологи ! обладнання в иа«и-но- 1 приладобудуванн!" Твзи доп. 1 науксзо~твхн1чно1 конференцП ТП1. - Тершзп1ль, 1992. - С.90,

14. Бодрова Л.Г,, Крааар Г.й. Стрртуроутворвння в сплавах на основ! карбЦ1в титану 1 ванад1в// "Прогрвсивн! технолог!! 1 обладнання в иавкно- I приладовудуванн1V Твзи доп. 1 и&уио-во-твхн1чна! конференцП ТПI. - Териоп1ль, 1992, - С.99.

15.Бодрова II,Г., Краиар Г.У., йртемк С.Й. Впяив «соблявостей технологичного процесу на структуру 1 властивост! базаольфраиовнх твёрдо сплав1в//®1з.-х18,8вхаи1ка «¡атвр!а*1в, В друц1.

16. Нрамар Г,В.. Бодрова Я.Г. Тер«ост1йк1сть безвольфрамових твердил сТ1лап1в//$Чэ.-х1*,нехан1иа иатер1ал!в. 6 друц!.