Вплив легуючих мікродобавок VC, ТаС, Cr3C2 на структуру та фізико-механічні властивості твердого сплаву ВН20
Досліджено вплив технологічних факторів на структуру та фізико-механічні властивості сплаву ВН20, легованого карбідами VC, ТаС, Cr3C2. Визначено оптимальні технологічні режими спікання для виготовлення сплавів ВН20 з поліпшеними фізико-механічними властивостями і структурою....
Gespeichert in:
| Datum: | 2019 |
|---|---|
| 1. Verfasser: | |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainian |
| Veröffentlicht: |
Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України
2019
|
| Schriftenreihe: | Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения |
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/159988 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Вплив легуючих мікродобавок VC, ТаС, Cr3C2 на структуру та фізико-механічні властивості твердого сплаву ВН20 / В.П. Ботвинко // Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения: Сб. науч. тр. — К.: ІНМ ім. В.М. Бакуля НАН України, 2019. — Вип. 22. — С. 390-396. — Бібліогр.: 4 назв. — укр. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-159988 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1599882019-10-20T01:26:05Z Вплив легуючих мікродобавок VC, ТаС, Cr3C2 на структуру та фізико-механічні властивості твердого сплаву ВН20 Ботвинко, В.П. Разработка и внедрение оборудования и инструмента, оснащенного твердыми сплавами, в различных отраслях промышленности Досліджено вплив технологічних факторів на структуру та фізико-механічні властивості сплаву ВН20, легованого карбідами VC, ТаС, Cr3C2. Визначено оптимальні технологічні режими спікання для виготовлення сплавів ВН20 з поліпшеними фізико-механічними властивостями і структурою. Исследовано влияние технологических факторов на структуру, физико-механические и эксплуатационные свойства сплава ВН20, легированного карбидами VC, ТаС, Cr3C2. . Определены оптимальные технологические режимы спекания для изготовления сплавов ВН20 с улучшенными физико-механическими свойствами и структурой. The influence of technological factors on the structure, physico-mechanical and operational properties of the VN20 alloy doped by VC, Та, Cr3C2 carbides were studied. The optimum technological sintering conditions for manufacturing alloys VN20 with enhanced structure and physico-mechanical properties were defined. 2019 Article Вплив легуючих мікродобавок VC, ТаС, Cr3C2 на структуру та фізико-механічні властивості твердого сплаву ВН20 / В.П. Ботвинко // Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения: Сб. науч. тр. — К.: ІНМ ім. В.М. Бакуля НАН України, 2019. — Вип. 22. — С. 390-396. — Бібліогр.: 4 назв. — укр. 2223-3938 DOI: 10.33839/2223-3938-2019-22-1-390-396 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/159988 669.018.25 uk Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Ukrainian |
| topic |
Разработка и внедрение оборудования и инструмента, оснащенного твердыми сплавами, в различных отраслях промышленности Разработка и внедрение оборудования и инструмента, оснащенного твердыми сплавами, в различных отраслях промышленности |
| spellingShingle |
Разработка и внедрение оборудования и инструмента, оснащенного твердыми сплавами, в различных отраслях промышленности Разработка и внедрение оборудования и инструмента, оснащенного твердыми сплавами, в различных отраслях промышленности Ботвинко, В.П. Вплив легуючих мікродобавок VC, ТаС, Cr3C2 на структуру та фізико-механічні властивості твердого сплаву ВН20 Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения |
| description |
Досліджено вплив технологічних факторів на структуру та фізико-механічні властивості сплаву ВН20, легованого карбідами VC, ТаС, Cr3C2. Визначено оптимальні технологічні режими спікання для виготовлення сплавів ВН20 з поліпшеними фізико-механічними властивостями і структурою. |
| format |
Article |
| author |
Ботвинко, В.П. |
| author_facet |
Ботвинко, В.П. |
| author_sort |
Ботвинко, В.П. |
| title |
Вплив легуючих мікродобавок VC, ТаС, Cr3C2 на структуру та фізико-механічні властивості твердого сплаву ВН20 |
| title_short |
Вплив легуючих мікродобавок VC, ТаС, Cr3C2 на структуру та фізико-механічні властивості твердого сплаву ВН20 |
| title_full |
Вплив легуючих мікродобавок VC, ТаС, Cr3C2 на структуру та фізико-механічні властивості твердого сплаву ВН20 |
| title_fullStr |
Вплив легуючих мікродобавок VC, ТаС, Cr3C2 на структуру та фізико-механічні властивості твердого сплаву ВН20 |
| title_full_unstemmed |
Вплив легуючих мікродобавок VC, ТаС, Cr3C2 на структуру та фізико-механічні властивості твердого сплаву ВН20 |
| title_sort |
вплив легуючих мікродобавок vc, тас, cr3c2 на структуру та фізико-механічні властивості твердого сплаву вн20 |
| publisher |
Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України |
| publishDate |
2019 |
| topic_facet |
Разработка и внедрение оборудования и инструмента, оснащенного твердыми сплавами, в различных отраслях промышленности |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/159988 |
| citation_txt |
Вплив легуючих мікродобавок VC, ТаС, Cr3C2 на структуру та фізико-механічні властивості твердого сплаву ВН20 / В.П. Ботвинко // Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения: Сб. науч. тр. — К.: ІНМ ім. В.М. Бакуля НАН України, 2019. — Вип. 22. — С. 390-396. — Бібліогр.: 4 назв. — укр. |
| series |
Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения |
| work_keys_str_mv |
AT botvinkovp vplivleguûčihmíkrodobavokvctascr3c2nastrukturutafízikomehaníčnívlastivostítverdogosplavuvn20 |
| first_indexed |
2025-07-14T12:34:08Z |
| last_indexed |
2025-07-14T12:34:08Z |
| _version_ |
1837625715982336000 |
| fulltext |
Выпуск 22. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ И МЕТАЛООБРАБАТЫВАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ – ТЕХНИКА
И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ
http:/altis-ism.org.ua
390
6. Hashin, Z., & Shtrikman, S. (1963). A variational approach to the theory of the elastic
behaviour of multiphase materials. J. Mech. Phys. Solids., 11, 127–140.
7. Guz, A. N. (1993). Mehanika kompozitov [Mechanics of composites]. Kiev: Naukova
dumka [in Russian].
8. Bondarenko, V. P., & Litoshenko, N. V. (1998). Оpredelenie srednih po obyomu
ostatochnuh termicheskih napryageniy v fazah tvordogo splava [Determination of average
volume of residual thermal stresses in the phases of a solid alloy]. Sverhtverdye materialy
– Superhard Materials [in Russian].
9. Roebuck, B., & Bennett, E.G.(1986). Phase size distribution in WC–Co hardmetal.
Metallography, 19, 27–47.
10. Gurland, J. (1958) Temperature stresses in the two-phass alloy WC–Co. Trans. Am. Soc.
Metals, 50, 1063–1070.
11. Litoshenko, N. V. (2009). Otsenka ostatochnuh termicheskih napryageniy v
polikristalicheskih agregatah karbidnuh zeren tvordogo splava WC–Co.[Estimation of
residual thermal stresses in polycrystalline aggregates of carbide grains of the WC – Co
hard alloy]. Sverhtverdye materialy – Superhard Materials, 6, 34–39 [in Russian].
УДК 669.018.25 DOI: 10.33839/2223-3938-2019-22-1-390-396
В. П. Ботвинко, канд. техн. наук
Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України, вул. Автозаводська, 2,
04074 м. Київ, Україна, E-тaіl: tverdosplav@ism.kiev.ua
ВПЛИВ ЛЕГУЮЧИХ МІКРОДОБАВОК VC, ТаС, Cr3C2 НА СТРУКТУРУ ТА
ФІЗИКО-МЕХАНІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ ТВЕРДОГО СПЛАВУ ВН20
Досліджено вплив технологічних факторів на структуру та фізико-механічні властивості сплаву
ВН20, легованого карбідами VC, ТаС, Cr3C2. Визначено оптимальні технологічні режими спікання для
виготовлення сплавів ВН20 з поліпшеними фізико-механічними властивостями і структурою.
Ключові слова: твердий сплав, пари тертя, легування, карбідний скелет
Вступ
Твердосплавні пари тертя при експлуатації витримують високі нерівномірно
розподілені за об’ємом періодичні термомеханічні навантаження. Тому є доцільною задача
підвищення фізико-механічних та експлуатаційних властивостей твердого сплаву шляхом
легування. При легуванні збільшується межа плинності кобальтової зв’язки, міцність
міжфазних границь, площа і якість міжкарбідних границь, удосконалюються форма і розмір
зерен WC, кобальтових прошарків [1–4]. У зв'язку з цим розроблення нових легованих твердих
сплавів ВН20 для пар тертя становить актуальну наукову і технологічну проблему.
Методика дослідження
Основний метод приготування сумішей – додавання до готової твердосплавної суміші
або суміші карбіду WC з порошком зв‘язуючого металу Ni мікродобавок тугоплавких сполук
з подальшим розмелюванням.
Твердосплавні суміші замішували на 5% розчині синтетичного каучуку у бензині згідно
з технологічною інструкцією [1–4]. Вміст 5%-ного розчину каучуку в бензині становив 350±20
РАЗДЕЛ 3. РАЗРАБОТКА И ВНЕДРЕНИЕ ОБОРУДОВАНИЯ И ИНСТРУМЕНТА, ОСНАЩЕННОГО
ТВЕРДЫМИ СПЛАВАМИ, В РАЗЛИЧНЫХ ОТРАСЛЯХ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
391
см3 на 1 кг суміші. Розчин каучуку готували за методикою [1–4]. Замішані на розчині
синтетичного каучуку твердосплавні суміші висушували у витяжній шафі, безперервно
перемішуючи їх вручну аптечним шпателем. Просушені суміші подрібнили з одночасним
усередненням у вібромлині з порцеляновими кулями № 10 (діаметром 15 мм) протягом 2 год
та просіяли крізь сито з розміром комірок 340 мкм.
З підготовлених сумішей спресували контрольні штапики розміром 7745 мм для
встановлення оптимальних режимів спікання партії суміші.
Пресували зразки з підготовлених до пресування сумішей у сталевих прес-формах на
гідравлічному пресі. Наважку на один зразок або заготовку розраховували залежно від
виходячи з об'єму спечених зразків і густини відповідної марки сплаву. Пористість пресовки
становила 50%.
Всі одержані зразки, заготовки кілець та пластин просушували в сушильній шафі за
температури Т≈150 ºС протягом 24 год.
Кінцеве спікання пресовок здійснювали у вакуумі – за температури 1400–1500 ºС.
Температуру нагрівання при спіканні в печах вимірювали вольфрам-ренієвою термопарою.
Фізико-механічні властивості та структурні параметри вихідних матеріалів та
отриманих зразків твердих сплавів визначались відповідно за методиками [1–4].
Результати дослідження та їх обговорення
Найбільш високі значення границі міцності під час згинання (штапик 5535)
вихідного сплаву ВН20 становлять 2050–3000 МПа, а сплавів ВН20, легованих 0,25% ТаС і
VC, становлять 2150–3300 МПа після спікання при температурах 1420–1450 С і витримках
15–20 хв (рис. 1).
Рис.1. Залежність максимальної границі міцності під час згинання сплавів ВН20 від
вмісту мікродобавок VC, Cr3C2 (мас.%)
ВН20+3% VC-1380-30
ВН20+3% Cr3C2-1380-30
0,5% Cr3C2
-1380-30
1% Cr3C2
-1380-30
1,5% Cr3C2
-1380-30
0,15%ТаC
-1450-20ВН20вих. 1,5% Cr3C2
-1450-15
1% Cr3C2
-1450-15
0,5% Cr3C2
-1450-15
1700
1900
2100
2300
2500
2700
2900
3100
3300
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3
Вміст легуючої добавки (мікродобавка в сплав ВН20-температура-витримка), мас.%
Г
р
а
н
и
ц
я
м
іц
н
о
ст
і
п
ід
ч
а
с
зг
и
н
а
н
н
я
,
М
П
а
0,15%
Cr3C2-
1380-30
1450-15
1% VC-1450-15
1% VC1450-
0,15%VC
-1380-30
ВН20+3% VC
1450-15
Выпуск 22. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ И МЕТАЛООБРАБАТЫВАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ – ТЕХНИКА
И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ
http:/altis-ism.org.ua
392
Легування сплаву ВН20 карбідом хрому Cr3C2 в кількості 0,15 – 3% майже не впливає
або призводить в основному до зменшення міцності під час згинання до 2000 ± 200 МПа. Вміст
легуючої добавки не повинен перевищувати 1 % мас. При цьому міцність під час згинання
легованого карбідом хрому Cr3C2 твердого сплаву ВН20 досягає 2400–2500 МПа.
Перспективною для спікання серійних вихідних і легованих карбідом хрому Cr3C2
сплавів є температура 1450 ± 10 С, бо в сплавах, спечених при 1450 С, одержана найменша
кількість або навіть відсутність крупних (>50 мкм) пор (рис. 2, 3).
Нетравлені Травлені * Нетравлені Травлені *
ВН20(вих.)**
Rbm=2760 МПа,
HRA=83,
С
о
W CW C
=0,292
Тсп = 1420 С,
τ=20 хв,
dср 1,35 мкм;
Пск=44%,
С
п
W CW C
=0,26,
С
п
W CW C
=0,016,
С
и
W CW C
=0,016
ВН20(вих.)**
Rbm=3000 МПа,
HRA=83,1,
С
о
W CW C
=0,45
Тсп=1450 С,
τ=15 хв.
dср=1,4;
Пск=22,5%,С
п
W CW C
=0,39,
С
п
W CW C
=0,04,
С
и
W CW C
=0,02
ВН20+0,5%Cr3C2-
Rbm=2580 МПа,
HRA=83,5;
С
о
W CW C
=0,35
Тсп=1420 С, τ=20 хв,
dср=1 мкм, Пск=40%,
С
п
W CW C
=0,3;
С
п
W CW C
=0,03,
С
и
W CW C
=0,015
ВН20+1% Cr3C2,
Rbm=2510 МПа,
HRA=83,5,
С
о
W CW C
=0,4
Тсп=1420 С,
τ=20 хв, dср=1 мкм,
Пск=33%,
С
п
W CW C
=0,34,
С
п
W CW C
=0,023, С
и
W CW C
=0,015
Рис. 2. Мікроструктури (1000) нетравленого та травленого сплавів ВН20, легованих
Cr3C2 з максимальною границею міцності під час згинання (Тсп – температура спікання, τ –
витримка, dср – середній розмір зерна, Пск – порожнина скелета, % ; С
о
W CW C
– загальний
коефіцієнт суміжності границь зерен WC–WC; С
н
W CW C
– коефіцієнт суміжності границь WC–
WC з повною невідповідністю кристалічних граток зерен WC; С
п
W CW C
– коефіцієнт
суміжності границь WC–WC з проміжною невідповідністю кристалічних граток зерен WC;
С
и
W CW C
– коефіцієнт суміжності границь WC–WC з ідеальною відповідністю кристалічних
граток зерен WC)
РАЗДЕЛ 3. РАЗРАБОТКА И ВНЕДРЕНИЕ ОБОРУДОВАНИЯ И ИНСТРУМЕНТА, ОСНАЩЕННОГО
ТВЕРДЫМИ СПЛАВАМИ, В РАЗЛИЧНЫХ ОТРАСЛЯХ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
393
Нетравлені Травлені * Нетравлені Травлені *
ВН20 +1 % VC-**,
Rbm=2830 МПа,
HRA=84,
С
о
W CW C
=0,35
Тсп=1400 С,
τ=15 хв, dср=1,4,
Пск=50 %,
С
п
W CW C
=0,31
С
п
W CW C
=0,03,
С
и
W CW C
=0,015
ВН20 +1 % VC
Rbm=3340 МПа,
HRA=84;
С
о
W CW C
=0,34
Тсп=1450 С, τ=15
хв, dср=1,5мкм,
Пск=48 %,
С
п
W CW C
=0,29,
С
п
W CW C
=0,04,
С
и
W CW C
=0,01
ВН20 +3 % VC,
Rbm=2550 МПа,
HRA=83,4;
С
о
W CW C
=0,38
Тсп=1400 0С,τ=15хв,
dср=1,5, Пск=33 %,
С
п
W CW C
=0,34;
С
п
W CW C
=0,023,
С
и
W CW C
=0,015
ВН20 +3 % VC –
Rbm=3310 МПа,
HRA=83;
С
о
W CW C
=0,35
Тсп=1450 С,
τ=15 хв, dср=1,4,
Пск=27,5%,
С
п
W CW C
=0,23; С
п
W CW C
=0,05, С
и
W CW C
=0,01
Рис. 3. Мікроструктури (1000) нетравленого та травленого сплавів ВН20, легованих
VC з максимальною межею міцності під час згинання (Тсп – температура спікання, τ —
витримка, dср – середній розмір зерна, Пск –пустота скелета, % ; С
о
W CW C
– загальний
коефіцієнт суміжності границь зерен WC–WC; С
н
W CW C
– коефіцієнт суміжності границь WC–
WC з повною невідповідністю кристалічних граток зерен WC; С
п
W CW C
– коефіцієнт
суміжності границь WC–WC з проміжною невідповідністю кристалічних граток зерен WC;
С
и
W CW C
– коефіцієнт суміжності границь WC–WC з ідеальною відповідністю кристалічних
граток зерен WC)
При 1380 С витримка від 5 до 30 хв практично не впливає на густину сплавів. Відчутна
зміна густини відбувається тільки при додаванні 3 % карбіду хрому.
Густина сплавів практично (в межах похибки) не залежить від температури спікання в
інтервалі температур 1380–1450 С і витримки в інтервалі 5–30 хв.
Так, після спікання при 1420 і 1450 С вона становить для вихідного сплаву 13,46–13,47
г/см3 відповідно, а для легованого 1,0% Cr3C2 – 13,32–13,33 г/см3, що практично не
відрізняється від одержаної за температури 1380 С густини 13,29 г/см3.
Выпуск 22. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ И МЕТАЛООБРАБАТЫВАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ – ТЕХНИКА
И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ
http:/altis-ism.org.ua
394
Твердість сплавів ВН20 складає при температурах 1380 – 1400 0С 84 HRA, а при 1420–
1450 С близько 83–83,5 HRA. Легування до 3,0 % практично не впливає на твердість.
Як у вихідних, так і у легованих сплавах ВН20, спечених при різних температурах і
витримках, є значний вміст (27–47%) зерен фракції 0,5 мкм, а також більший вміст дрібної
фракції в сплаві.
Легування сплаву ВН20 карбідом ванадію VС в кількості 0,15–3 % призводить в
основному до незначного збільшення міцності під час згинання до 3300 ± 200 МПа. Найбільші
значення міцності легованих сплавів також отримано при температурі 1450 ± 10 С і витримках
15–20 хв. Вміст легуючої добавки не повинен перевищувати 1% відносно маси сплаву ВН20.
Густина сплавів незначно (до 5 %) збільшується при легуванні VС. Твердість складає
83 – 84 HRA. Легування сплаву ВН20 до 3,0 % практично не впливає на твердість.
Стабільні підвищені значення міцності під час згинання обумовленні зменшенням
кількості вільного вуглецю з 0,3–0,4 % до 0,2–0,3 % для вихідного та легованого VС сплавів
ВН20, кількості і розмірів крупних (>50 мкм) пор для вихідного та легованого VС сплавів
ВН20 при оптимальних режимах спікання.
Легування призводить до зменшення міцності за рахунок формування карбідного
скелета з більш однорідною та рівномірною структурою, мінімальним вмістом пор та графіту.
Найбільш висока міцність під час згинання вихідного та легованих сплавів ВН20 становить
2750–3000 МПа після спікання при температурах 1420–1450 С і витримках 15–20 хв.
Легування сплаву ВН20 карбідами танталу, хрому та ванадію ТаС, Cr3C2 і VС в
кількості 1 % призводить до незначного зменшення міцності під час згинання до 2000 ± 200
МПа для карбідів танталу та хрому та збільшення міцності під час згинання до 3300 ± 200 МПа
для карбіду ванадію, до збільшення твердості на 0,5 – 1 НRА. Густина сплавів незначно (до
5%) збільшується при легуванні VС, незначно зменшується при легуванні ТаС і Cr3C2. При
легуванні Cr3C2 у більшості випадків відсутня коерцитивна сила, тобто сплави немагнітні.
Підвищення температури спікання Тсп з 1380–1400 С до 1420–1450 С та витримки з
300 до 1800 с призводить у більшості випадків до зменшення кількості вільного вуглецю з 0,3–
0,4% до 0,2–0,3% для вихідного та легованого VС сплавів ВН20, збільшення кількості вільного
вуглецю з 0,2–0,3% до 0,3–0,4% для легованих ТаС і Cr3C2 сплавів ВН20 не впливає на густину
сплавів ВН20. Збільшення температури спікання сплавів ВН20 з 1400–1420 до 1450 С та
вмісту VC з 1 до 3 %, Cr3C2 з 0,5 до 1 % зменшує відсоток пустот скелета на 10–45 %, не
впливає на середній розмір зерна. (рис. 2, 3).
Оптимальний вміст мікродобавок у сплави ВН20 становить 1–3% VC або ТаС, 0,5–1%
Cr3C2.
Висновки
1. Показано, що стабільні підвищені значення границі міцності під час згинання
легованих сплавів ВК та ВН обумовленні зменшенням кількості і розмірів крупних (>50 мкм)
пор, рівномірного розподілу графіту при мінімізації його вмісту, рівномірною структурою з
звуженим в сторону дрібних фракцій спектром розподілу зерен WC по класам зернистості,
максимальною суміжністю проміжних, мінімальною коефіцієнтом суміжності ідеальних
контактів WC–WC Загальний коефіцієнт суміжності та коефіцієнт суміжності невідповідних
контактів WC–WC зростають з підвищенням температури спікання для нелегованих твердих
сплавів та ступеня інгібіторного впливу легуючої добавки для легованих твердих сплавів.
2. Оптимальний вміст мікродобавок у сплави ВН20 – 1–3 % VC або ТаС, 0,5–1 % Cr3C2.
3. Оптимальна кількість мікродобавок по VC близька до даних фірми «Kennametal», а
по ТаС – до даних фірми «Sandvik Hard Materials».
РАЗДЕЛ 3. РАЗРАБОТКА И ВНЕДРЕНИЕ ОБОРУДОВАНИЯ И ИНСТРУМЕНТА, ОСНАЩЕННОГО
ТВЕРДЫМИ СПЛАВАМИ, В РАЗЛИЧНЫХ ОТРАСЛЯХ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
395
4. По збільшенню коерцитивної сили, твердості і зменшенню середнього розміру зерна
легуючі мікродобавки можна розташувати в ряд VC–ТаС–Сr3C2, а по збільшенню межі границі
міцності під час згинання – в ряд: Сr3C2–ТаС–VC.
5. Збільшення температури спікання сплавів ВН20 з 1400–1420 до 1450 ºС та вмісту VC
з 1 % до 3 %, Cr3C2 з 0,5 % до 1 % зменшує площу пустот скелета на 10–45% травленої поверхні
твердого сплаву, збільшує коефіцієнт суміжності проміжних контактів при постійному
коефіцієнті суміжності ідеальних контактів WC–WC.
6. Для остаточного пояснення виявлених закономірностей та позитивних ефектів
легування твердих сплавів групи карбідами VC–ТаС–Сr3C2 потрібні додаткові
фундаментальні дослідження тонкої структури поверхні карбіду WC та прошарків Со фази
різних типів границь WC–WC твердих сплавів, отриманих різними методами приготування
сумішей, спечених в різних газових середовищах та в вакуумі.
7. Найбільший ефект поліпшення структурних, фізико-механічних та експлуатаційних
властивостей по групі ВН отримано при легуванні 1–3% VC сплавів ВН20.
Автор висловлює подяку науковому співробітнику, к.т.н. Гнатенко І. О. за визначення
характеристик карбідного скелета та фотографії.
Исследовано влияние технологических факторов на структуру, физико-механические и
эксплуатационные свойства сплава ВН20, легированного карбидами VC, ТаС, Cr3C2. . Определены
оптимальные технологические режимы спекания для изготовления сплавов ВН20 с улучшенными
физико-механическими свойствами и структурой.
Ключевые слова: твердый сплав, пары трения, легирование, карбидный скелет
V. P. Botvinko
V. N. Bakul Institute for superhard materials of NAS of Ukraine
THE OFF MIKROADDITIVES OF VC, ТаС, Cr3C2 EFFEKT ON THE STRUCTURE AND PHYSICAL
AND MECHANICAL PROPERTIES OF HARD ALLOY VN20
The influence of technological factors on the structure, physico-mechanical and operational
properties of the VN20 alloy doped by VC, Та, Cr3C2 carbides were studied. The optimum technological
sintering conditions for manufacturing alloys VN20 with enhanced structure and physico-mechanical
properties were defined.
Key words: hard alloy, drilling and cutting tool, mikrodoping, carbide skeleton
1. Третьяков В. И. Основы металловедения и технологии производства спеченных
твердых сплавов. – М.: Металлургия, 1976. – 528 с.
2. Фальковский В. А., Клячко Л. И. Твердые сплавы. – М.: Руда и металлы, 2005. – 413 с.
3. Киффер Р., Шварцкопф П. Твердые сплавы. – М.: Металлургиздат, 1957 – 664 с.
4. Панов В.С., Чувилин А.М., Фальковский В.А. Технология и свойства спеченных
твердых сплавов и изделий из них. – М.: МИСИС, 2004. – 464 с.
Надійшла 31.05.19
References
1. Tretyakov, V. I. (1976). Osnovy metallovedenia i technologii spechennykh tverdikh splavov
[Bases of metal science and technology of production of sintered hard alloys]. Moscow:
Metallurgy [in Russian].
2. Falkovsky, V A, & Klyachko, L. I.( 2005) Tverdie splavi [Solid alloys]. Moscow: Ruda and
metals [in Russian].
Выпуск 22. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ И МЕТАЛООБРАБАТЫВАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ – ТЕХНИКА
И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ
http:/altis-ism.org.ua
396
3. Kieffer, R., & Schwarzkopf, P. V. (1957) Tverdie splavi [Solid alloys].– Moscow:
Metallurgizdat [in Russian].
4. Panov, V. S., Chuvilin, A.M., & Falkovsky, V. A. ( 2004). Technologia spechennykh tverdikh
splavov izdelii iz nikh [Technology and properties of sintered hard alloys and their products].
Moscow: MISIS [in Russian].
УДК 621.539.921.34:622.24.051 DOI: 10.33839/2223-3938-2019-22-1-396-401
Н.А.Олейник, Г.Д. Ильницкая, Е.П.Виноградова,
А.П. Закора, кандидаты технических наук; Г.А. Базалий;
А.Л. Майстренко, чл.-корр. НАН Украины; В.Н. Ткач,
Г.А. Петасюк, доктора технических наук
Институт сверхтвердых материалов им. В.Н. Бакуля НАН Украины, ул. Автозаводская 2,
04074, г. Киев, Украина, E-mail: oleynik_nonna@ukr.net
ВОПРОСЫ РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЯ ПРИ ИЗВЛЕЧЕНИИ ЧАСТИЦ АЛМАЗА ИЗ
ШЛАМА ГОРНОЙ ПОРОДЫ, ОБРАЗУЮЩЕГОСЯ В ПРОЦЕССЕ РАБОТЫ
АЛМАЗНОГО БУРОВОГО И КАМНЕОБРАБАТЫВАЮЩЕГО ИНСТРУМЕНТА
Представлены результаты исследования шлама отработки песчаника Торезкого
месторождения, образующегося в процессе работы алмазного бурового и камнеобрабатывающего
инструмента. Установлена возможность извлечения частиц алмаза до 25 % массы шлама горной
породы при снижения экологической нагрузки на окружающую среду за счет снижения расхода
веществ первого класса опасности на 83,4 % и второго класса опасности на 12,6 %.
Ключевые слова: алмазный буровой и камнеобрабатывающий инструмент, алмазные
порошки, песчаник
В последние годы в мировой практике особое внимание уделяется обеспечению
эколого-экономической безопасности государства. Поэтому ресурсосбережение во многих
странах мира приобретает статус государственной политики. [1].
Постоянно возрастает спрос на абразивный инструмент, который содержит порошки
синтетических алмазов (от высокопрочных шлифпорошков до микропорошков) и способен
эффективно разрушать горные породы при геологоразведке, добыче твердых полезных
ископаемых и камнеобработке. В процессе работы абразивный слой инструмента изнашивается.
На поверхности хрупкого матричного материала, например, WC+Co; NiSn (6 %); Ni (70 %), Cu
(20 %), Sn (10 %) в алмазном буровом инструменте образуются повреждения в виде
микробороздок. Частицы алмаза, продукты разрушения матричного материала и горной породы
образуют шлам [2]. В ИСМ им. В. Н. Бакуля НАН Украины разработан спектр
ресурсосберегающих технологий переработки продуктов синтеза и изготовления порошков
синтетического алмаза. В сравнении с базовыми процессами, технологии имеют преимущества.
Применение технологий обеспечивает возрастание извлечения алмаза на 0,3–0,5 %; снижение в
10–12 раз (по массе) расхода веществ I–III класса опасности; исключение залповых выбросов
высокотоксичных окислов азота и уменьшение количества отходов, подлежащих захоронению,
а также сокращение времени контакта человека с вредными веществами [3, 4]. Однако, невзирая
на усовершенствования, в процессе переработки продуктов синтеза алмаза образуются
растворы, содержащие кислоты и хлориды тяжелых металлов, а также окислы трех- и
|