модифицирование твердых сплавов обработкой тлеющим разрядом

Электронный научно-технический журнал Октябрь 2010 http://www.bru.mogilev.by Электронный научно-технический журнал Октябрь 2010 года МОДИФИЦИРОВАНИЕ ТВЕРДЫХ СПЛАВОВ ОБРАБОТКОЙ ТЛЕЮЩИМ РАЗРЯДОМ Е.С. АХРАЛОВИЧ, М.А. БЕЛАЯ, В.М. ШЕМЕНКОВ Рассмотрены механизмы модификации структуры однокарбидных твердых сплавов типа ВК8, приводящие к повышению поверхностной твердости и износостойкости инструментов. Представлены результаты сканирующей электронной микроскопии и рентгенофазового анализа. Ключевые слова: модификация, твердые сплавы структура. Твердые сплавы как инструментальные материалы широко и эффективно применяются в металлообработке. Достаточно отметить, что твердосплавным инструментом снимается до 70 % всей стружки. Качественные изменения в металлообработке, связанные с появлением новых труднообрабатываемых материалов, применением станков с числовым программным управлением, многоцелевых станков, гибких производственных систем, повышают требования к работоспособности и надежности твердосплавного инструмента. Резервы повышения износостойкости инструментальной оснастки за счет создания новых материалов в значительной степени уже исчерпаны или связаны со значительными материальными затратами. Поэтому особое значение в настоящее время приобретают вопросы, связанные с внедрением технологических процессов модификации рабочих поверхностей инструментов. Традиционные способы повышения стойкости в ряде случаев не обеспечивают необходимой износостойкости или неприемлемы. Поэтому все большее распространение получают такие способы, как нанесение износостойких покрытий и поверхностное упрочнение изделий из металлов и сплавов методами ионно-плазменной обработки [1]. Одним из перспективных в научном и прикладном плане является метод обработки твердых сплавов тлеющим разрядом постоянного тока, возбуждаемом в среде остаточных атмосферных газов давлением 1,33…13,33 Па напряжением горения 1…5 кВ при плотностях тока 0,05…0,5 А/м2 и частоте импульсов 100 Гц ± 20% обеспечивает формирование уникальных структурно-фазовых состояний в их приповерхностных слоях, а также широкий масштаб модификации структуры. Это приводит к изменению макросвойств материалов и определяет эксплуатационное поведение модифицируемых изделий в условиях трибомеханического нагружения, что характерно для инструментальной оснастки. Механизмы, приводящие к модифицирующей обработке инструментальных материалов в тлеющем разряде, сходны с процессами, протекающими при низкотемпературной ионной имплантации, с той лишь разницей, что в качестве источника ионов используется среда остаточных атмосферных газов. Вследствие чего изменение свойств поверхностных слоев твердых сплавов происходит за счет торможения бомбардирующих ионов, в результате чего повышается поверхностная твердость и износостойкость материалов [2]. Исследование процессов модификации структуры поверхностных слоев проводили на партии многогранных неперетачиваемых пластин из твердого сплава ВК8 (ГОСТ 388274) в исходном состоянии и подвергнувшихся обработке, при различных энергетических характеристиках тлеющего разряда и времени обработки в нем. Для установления зависимости приращения поверхностной твердости H′HV пластин из твердого сплава ВК8 по Виккерсу от основных факторов процесса модифицирующей обработки в тлеющем разряде зависимость H′HV = f(V, J, T), кг/мм2, была аппроксимирована полиномом второй степени, отвечающим требованию ротатабельности: Е.С. АХРАЛОВИЧ, М.А. БЕЛАЯ, В.М. ШЕМЕНКОВ ⎛ J − 0,25 ⎞ ⎛ U − 2,0 ⎞ ⎛ T − 30