ВЛИЯНИЕ ВОЛЬФРАМА НА МИКРОСТРУКТУРУ КРУПНОЗЕРНИСТЫХ ТВЕРДЫХ СПЛАВОВ WC-Co

АННОТАЦИЯ

В статье рассмотрено влияние добавок вольфрама на микроструктуру крупнозернистых твердых сплавов WC-Co. Описаны основные преимущества и недостатки, и определены пределы допустимых концентраций вольфрама в твердом сплаве WC-Co.

ABSTRACT

The article discusses the effect of tungsten additives on the microstructure of coarse-grained cemented carbides WC-Co. The main advantages and disadvantages are described, and the limits of permissible concentrations of tungsten in the cemented carbides WC-Co are determined.

Ключевые слова: Твердый сплав, легирование, порошковая металлургия, размер зерна.

Keywords: Carbide, alloying, powder metallurgy, grain size.

Твердые сплавы — это композиты с металлической матрицей, где частицы карбида действуют как заполнитель, а металлическое связующее служит матрицей.

Твердый сплав обычно состоит из тугоплавких карбидов (например, WC, TiC, TaC) с пластичным металлом Со в качестве связующей фазы и получается методом порошковой металлургии. Благодаря своей превосходной смачиваемости, хорошему пределу текучести и деформационному упрочнению, Со наиболее широко используется в производстве твердого сплава.    Твердые сплавы WC-Co широко используются в режущих инструментах, горнодобывающей промышленности, строительстве, износостойких деталях и других областях объединяя в себе высокую твердость карбидной фазы WC, с высокую стойкостью и смачиваемостью связующего фазы Co.

В большинстве случаев твердосплавные инструменты обеспечивают более быструю обработку, чем быстрорежущая сталь или другие инструментальные стали. Твердосплавные инструменты могут выдерживать более высокие температуры работы, чем стандартные инструменты из быстрорежущей стали. Основные эксплуатационные свойства твердых сплавов определяются размером зерна карбидной фазы и толщиной кобальтовой прослойки. Одним из наиболее эффективных способов является введение в состав сплава ингибиторов роста карбидного зерна, которые существенно влияют на скорость перекристаллизации зерен WC в процессе жидкофазного спекания.

В данной статье исследовано влияние добавок вольфрама на микроструктуру крупнозернистых сплавов WC-Co. Были исследованы крупнозернистые твердые сплавы WС-6%Cо, легированные 0,1-0,4% TaC и 0,4-1,2% W.

Твердые сплавы были получены по традиционной технологии, включающей размол исходных порошков в шаровой вращающейся мельнице, грануляцию, формование и вакуумно-компрессионное спекание образцов. Окончательное спекание осуществлялось при температуре 1450 ^ОС.

Рисунок 1. Микроструктуры образцов показывающих присутствие нежелательных фаз (η-фаза)

Как видно из рисунка (рисунок 1) В твердых сплавах, спеченных при температуре 1450 ºС, присутствовала η-фаза, когда содержание W достигало 1,2%. В связи с чем можно сделать вывод, что введение более 0,8 процентов вольфрама в твердый сплав нежелательно.

Рисунок 2. График зависимости размера зерна от содержания W при различных содержаниях TaC

На графике зависимости видно, что размер зерна резко уменьшается в твердом сплаве содержащий легирующие элементы, дальнейшее увеличение вольфрама не даёт существенных изменений на кривую графика. Отсюда следует, что вольфрам слабо влияет на размер зерна и наиболее сильным ингибитором роста зерна является карбид тантала.

Список литературы:

1. Твердые сплавы В. С. Панов, Е. А. Левашов, И. Ю. Коняшин, А. А. Зайцев МИСиС Москва 2019, - с 1-395
2. S. Farag, I. Konyashin, B. Ries, The influence of grain growth inhibitors on the microstructure and properties of submicron, ultrafine and nano-structured hardmetals – A review. International Journal of Refractory Metals and Hard Materials Volume 77, December 2018, Pages 12-30
3. Либенсон Г.А., Лопатин В. Ю., Комарницкий Г.В. Процессы порошковой металлургии. М.: МИСиС, 2002.