Повышение конструктивной прочности сталей с твердосплавными покрытиями методами предварительной химико-термической обработки основного металла

• Автор: Тюрин, Андрей Геннадиевич
• Шифр специальности: 05.02.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 171 с. : ил.

1. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ И ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПРОБЛЕМЫ ФОРМИРОВАНИЯ СОСТАВА, СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ

ПОКРЫТИЙ (литературный обзор)

1Л. Металлокерамические твердые сплавы. Физико-химические

и эксплуатационные свойства

1.1.1. Анализ диаграммы состояния системы У - С - Со

1.1.2. Карбидная фаза и материал связки

1.1.3. Включения фазы гц (Со3'УзС)

1.2. Анализ особенностей физико-химического взаимодействия

частиц ¥С с железом основного металла

1.2.1. Анализ диаграммы состояния V-C-Fe

1.3. Методы нанесения твердосплавных вольфрамокобальтовых покрытий на углеродистые стали
1.3.1 Динамические методы
1.3.1.1. Детонационно-газовый метод
1.3.1.2. Плазменный метод
1.3.1.3. Метод электроискрового легирования
1.3.2. Методы, использующие среды-посредники
1.3.2.1. Метод комбинированного электролитического осаждения
1.3.2.2. Шликерный метод
1.3.2.3. Метод электрофоретического осаждения
1.4. Физико-химические особенности формирования структуры покрытия, переходного слоя и основного металла
1.5. Выводы
1.6. Цель и задачи исследований
2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Выбор материалов исследования
2.2. Предварительная обработка основного металла
2.2. Методы доставки частиц покрытия на стальную поверхность
2.3.1. Шликерный метод
2.3.2. Метод электрофоретического осаждения
2.4. Оборудование и режимы спекания
2.4.1. Вакуумное спекание
2.4.2. Вневакуумное электронно-лучевое оплавление
2.5. Структурные исследования
2.5.1. Оптическая металлография
2.5.2. Растровая электронная микроскопия
2.5.3. Просвечивающая электронная микроскопия
2.6. Методы исследования химического и фазового состава покрытия, переходного слоя и основного металла
2.6.1. Микрорентгеноспектральный анализ
2.6.2. Рентгеноструктурный анализ
2.7. Методики определения механических характеристик
2.7.1. Метод измерения микротвердости
2.7.2. Прочностные свойства и показатели пластичности при статическом нагружении
2.7.3. Оценка усталостной трещиностойкости
2.7.4. Динамические испытания на ударный изгиб
2.7.5. Определение износостойкости материалов
2.7.5.1. Износостойкость в условиях трения о закрепленные
частицы абразива
2.7.5.2 Определение величины объемного износа металлов в условиях трения скольжения без смазывающих материалов
3. ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКОЙ СОВМЕСТИМОСТИ КОМПОНЕНТОВ ВОЛЬФРАМОКОБАЛЬТОВОГО ПОКРЫТИЯ И ОСНОВНОГО МЕТАЛЛА
3.1. Выявление условий, обеспечивающих физико-химическую совместимость покрытия и основного металла
3.1.1. Термодинамический анализ системы "вольфрамокобальтовая порошковая смесь - железо"
3.1.2. Исследование особенностей физико-химического взаимодействия между покрытием УС и техническим железом в процессе спекания
3.1.2.1. Влияние температурно-временных режимов спекания на структуру покрытий
3.1.2.2. Влияние химического состава основного металла на структуру покрытий
3.1.2.3. Влияние предварительной химико-термической обработки основного металла на структуру покрытий
3.1.2.3.1. Влияние предварительной цементации
основного металла на структуру покрытий
3.1.2.3.2. Влияние предварительного борирования основного металла на структуру покрытий '
3.2. Структура поверхностного слоя после спекания твердосплавной порошковой смеси
3.3. Выводы
4. ВЛИЯНИЕ ПАРАМЕТРОВ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО БОРИРОВАНИЯ ОСНОВНОГО МЕТАЛЛА НА СТРУКТУРУ И МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КОМПОЗИЦИИ «СТАЛЬ - ВОЛЬФРАМОКОБАЛЬТОВОЕ ПОКРЫТИЕ»
4.1. Структурные изменения в процессе формирования композиции
«сталь 45 - вольфрамокобальтовое покрытие»

Для выявления структуры твердосплавных вольфрамокобальтовых покрытий (ВКб, ВК8) использовали травление по режимам, представленным в таблице 2.3.
Таблица 2.3.
Режимы травления вольфрамокобальтовых покрытий
№ Состав травителей и способ травления Условия травления Назначение травления Действие травления Примечание
1 Свежеприготовленная смесь равных объемов 20%-ных водных растворов железосинеродистого калия и едкого калия или натра Температура 18-20 °С. Продолжительность - 2-3 сек. Для выявления ц-фазы в сплавах вольфрамовой группы г]-фаза окрашивается в красноватооранжевый цвет и окаймляется по границам. УС-фаза и Со-фаза остаются светлыми Окисная пленка легко стирается; поэтому шлиф после травления высушивался
2 Насыщенный раствор хлорного железа в концентрированной соляной кислоте Температура 18-20 °С. Продолжительность - 5 мин. Для выявления УС -фазы в сплавах вольфрамовой группы Вытравливается только Со-фаза, окрашиваясь в черный цвет. На другие фазы не действует. На темном фоне видны светлые зерна УС- фазы -
3 Свежеприготовленная смесь равных объемов 20%-ных водных растворов железосинеродистого калия и едкого калия или натра Температура 18-20 °С. Продолжительность -5мин. Для выявления УС -фазы в сплавах вольфрамовой группы УС- фаза четко окаймляется по границам зерен, сохраняя естественную голубоватую окраску, ц-фаза вытравливается, Со-фаза остается светлой Применяется после травления по режиму 1.
4 Тепловое травление Температура 450 -500 °С, продолжительность 15 мин. Для выявления кобальтовой фазы Вытравливается только Со-фаза, окрашиваясь в темный цвет. На другие фазы не действует. -
Для выявления структуры основного металла применяли травление трехпроцентным раствором азотной кислоты в этиловом спирте и насыщенным раствором пикриновой кислоты в этиловом спирте, а также в смеси этих растворов (в равных частях) [68, 69].