ПОВЫШЕНИЕ ТВЕРДОСТИ И ТРЕЩИНОСТОЙКОСТИ УЛЬТРАМЕЛКОЗЕРНИСТОГО СПЛАВА WC-8CO-0,4VC-0,4CR3C2 ЗА СЧЕТ КОРРЕКТИРОВКИ СОДЕРЖАНИЯ УГЛЕРОДА НА НАЧАЛЬНОЙ СТАДИИ СПЕКАНИЯ
INCREASING HARDNESS AND FRACTURE TOUGHNESS OF ULTRAFINE ALLOY WC-8CO-0.4VC-0.4CR3C2 BY ADJUSTING THE CARBON CONTENT IN THE SINTERING INITIAL STAGE
Дворник Максим Иванович – кандидат технических наук, старший научный сотрудник Феде-рального государственного бюджетного учреждения науки Института материаловедения Хабаровского научного центра Дальневосточного отделения Российской академии наук (Россия, г. Хабаровск), тел (4212) 226-956. E-mail: Maxxxx80@mail.ru.
Mr. Maksim I. Dvornik – Ph.D. in Engineering, Institute of materials, Far Eastern Branch of Russian Academy of Sciences, tel (4212) 226-956. E-mail: Maxxxx80@mail.ru.
Михайленко Елена Альбертовна – кандидат физико-математических наук, научный сотрудник Федерального государственного бюджетного учреждения науки Института материаловедения Хабаровского научного центра Дальневосточного отделения Российской академии наук (Россия, г. Хабаровск), тел (4212) 226-956. E-mail: Mea80@list.ru.
Ms. Elena A. Mikhailenko – Ph.D. in of Physical Mathematical Sciences, Institute of materials of Far Eastern Branch of Russian Academy of Sciences, tel (4212) 226-956. E-mail: Mea80@list.ru.
Мокрицкий Борис Яковлевич – доктор технических наук, профессор кафедры «Технология машиностроения» Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения выс-шего образования «Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет» (Россия, г. Комсомольск-на-Амуре), тел (4217)241-117. E-mail: boris@rnastu.ru.
Mr. Boris Ya. Mokritskii – doctor of Engineering, Professor, Technology of mechanical engineering Department, Komsomolsk-on-Amur state technical University (Russia, Komsomolsk-on-Amur), tel (4217)241-117. E-mail: boris@rnastu.ru.
Аннотация. В работе проведены исследования по регулированию концентрации углерода в ультрамелкозернистом твердом сплаве WC-8Co-0,4VC-0,4Cr3C2 за счет обработки пористых заготовок в газовой смеси CO + CO2 на начальной стадии спекания в течение 50 мин при температуре 650 °С. На основе зависимостей концентрации углерода в полученных образцах от концентрации CO в газовой смеси были определены условия увеличения и уменьшения концентрации углерода. Установлено, что восполнение недостатка углерода (0,37 масс.%) позволяет увеличить твердость (c HV1767 до HV1943) и трещиностойкость (с 5,8 до 8,4 МПа?м) ультрамелкозернистого твердого сплава WC-8Co-0.4VC-0.4Cr3C2. Показано наличие градиента твердости по глубине образцов, полученных при обработке в смесях с наибольшей и наименьшей концентрациями CO. Построены зависимости твердости и трещиностойкости от содержания углерода в ультрамелкозернистом спла-ве.
Summary. The authors present the adjustment of the carbon concentration in the ultrafine hard alloy WC-8Co-0.4VC-0.4Cr3C2 by treating porous work pieces in the gas mixture CO + CO2 at an initial sintering stage during 50 minutes at 650 °C. Based on the dependencies of carbon concentration in the obtained samples from the CO volume concentration in the gas mixture the conditions for increasing and decreasing of carbon concentration were determined. It was revealed that the restoring of carbon lack (0,37 mass.%) can induce the rising hardness (from HV1767 to HV1943) and toughness (from 5.8 to 8.4 MPa?m) of ultrafine hard alloy WC-8Co-0.4VC-0.4Cr3C2. The presence of hardness gradient depths for samples obtained by processing in the mixtures with the highest and the lowest concentration of CO is shown. The dependences of hardness and fracture toughness from the carbon content of the ultrafine alloys were drawn.
Ключевые слова: ультрамелкозернистый твердый сплав, содержание углерода, твердость, трещиностойкость.
Key words: ultrafine hard allot, carbon content, hardness, toughness.
«Ученые записки КнАГТУ». № I - 1(29) 2017 «Науки о природе и технике», с. 56 - 65
«Scholarly Notes of Komsomolsk-na-Amure State Technical University». Issue I - 1(29) 2017 «Engineering and Natural Sciences», p. 56 - 65
DOI 10.17084/2017.I-1(29).9
References
1. Panov, V. S. Tekhnologiia i svoistva spechennykh tverdykh splavov i izdelii iz nikh / V. S. Panov, A. M. Chuvilin. – M.: MISIS, 2001. – 452 s.
2. Tretiakov, V. I. Osnovy metallovedeniia i tekhnologii proizvodstva spechennykh tverdykh splavov / V. I. Tretiakov. – M.: Metallurgiia, 1976. – 512 s.
3. Grigorev, S. N. Tekhnologicheskie metody povysheniia iznosostoikosti kontaktnykh ploshchadok rezhushchego instrumenta / S. N. Grigorev, V. P. Tabakov, M. A. Volosova. – Staryi Oskol: TNT, 2011. – 380 s.
4. Synthesis, sintering, and mechanical properties of nanocrystalline cemented tungsten carbide – A review / Z. Zak Fang, Xu Wang, Taegong Ryu, Kyu Sup Hwang, H. Y. Sohn // Int. Journal of Refractory Metals & Hard Materials, 27. – 2009. – R. 288-299.
5. Mukhopadhyay, A. Consolidation–microstructure–property relationships in bulk nanoceramics and ceramic nanocomposites: a review / A. Mukhopadhyay, B. Basu // International Materials Reviews. – 2007. – Vol. 52. – N. 5. – P. 257-288.
6. Panov, V. S. Tendentsii razvitiia tekhnologii ultradispersnykh i nanorazmernykh tverdykh splavov WC–Co / V. S. Panov, A. A. Zaitsev // Izvestiia vuzov. Poroshkovaia metallurgiia i funktsionalnye pokrytiia. – 2014. – № 3. – S. 38-48.
7. Submicron and ultra?ne grained hardmetals for microdrills and metal cutting inserts / B. Gille, K. Szesny, Dreyer, H. van den Berg, J. Schmidt, T. Gestrich, G. Leitner // International Journal of Refractory Metals & Hard Materials. – 2002, 20. – P. 3-22.
8. Hiroyuki Saito. Effects of Co content and WC grain size on wear of WC cemented carbide / Hiroyuki Saito, Akira Iwabuchi, Tomoharu Shimizu. – Wear, 2006, 261. – P. 126-132.
9. Jia, K. Sliding wear of conventional and nanostructured cemented carbides / K. Jia, T. E. Fischer. – Wear, vol. 203-204. – P. 310-318.
10. Dvornik, M. I. Sravnitelnyi analiz iznosostoikosti submikronnogo tverdogo splava WC-8Co-1 Cr3C2 i traditsionnykh tverdykh splavov pri sukhom trenii / M. I. Dvornik, A. V. Zaitsev // Perspektivnye materialy. – 2015. – № 5. – S. 34-41.
11. Dvornik, M. I. Sravnitelnyi analiz mikroabrazivnoi iznosostoikosti traditsionnykh tverdykh splavov i submikronnogo tverdogo splava WC-8Co-1Cr3C2 / M. I. Dvornik, B. Ia. Mokritskii, A. V. Zaitsev // Voprosy materialovedeniia. – 2015. – № 1(81). – S. 45-51.
12. S. Xiaoliang, Y. Hua, W. Sheng, S. Gangqin, D. Xinglong. Influences of Carbon Content on the Properties and Microstructure of Ultrafine WC-10Co Cemented Carbide // Journal of Wuhan University of Technology-Mater. – 2007. – P. 473-476.
13. Gwan-Hyoung Lee, Shinhoo Kang. Sintering of nano-sized WC–Co powders produced by a gas reduction–carburization process // Journal of Alloys and Compounds. – 2006. – Vol. 419, Issues 1-2. – P. 281-289.
14. Chongbin Wei, Xiaoyan Song, Jun Fu, Xiaosen Lv, Haibin Wang, Yang Gao, Shixian Zhao, Xuemei Liu. Effect of Carbon Addition on Microstructure and Properties of WC-Co Cemented Carbides // J. Mater. Sci. Technol. – 2012. – Vol. 28(9). – P. 837-843.
15. Dvornik, M. I. Povyshenie prochnosti i tverdosti submikronnogo tverdogo splava WC-8%Co-1%Cr3C2 za schet dokarbidizatsii v protsesse spekaniia / M. I. Dvornik, A. V. Zaitsev, T. B. Ershova // Voprosy materialovedeniia. – 2011. – № 4(68). – C. 81-88.
16. Dvornik, M. I. Vliianie defektov na prochnost submikronnogo tverdogo splava WC-8% Co-1% Cr3C2 / M. I. Dvornik, A. V. Zaitsev, T. B. Ershova // Materialovedenie. – 2012. – № 3. – S. 19-23.
17. O. Eso, Z. Fang, A. Griffo. Liquid phase sintering of functionally graded WC–Co composites. In-ternational Journal of Refractory Metals and Hard Materials, 2005. – Vol. 23, Issues 4-6. – P. 233-241.
18. Peng Fan, Z. Zak Fang, Jun Guo. A review of liquid phase migration and methods for fabrication of functionally graded cemented tungsten carbide. Int. Journal of Refractory Metals and Hard Materials 36 (2013). – P. 2-9.
19. I. Konyashin, B. Ries, F. Lachmann, A. T. Fry. A novel sintering technique for fabrication of functionally gradient WC–Co cemented carbides. J Mater Sci, 2012. – Vol. 47, issue 20. – P. 7072-7084.
20. Prochnost na izgib i mikrotverdost tverdykh splavov WC-8%Co na osnove poroshkov raznoi dispersnosti / A. S. Kurlov, A. A. Rempel, A. Leenaers, S. Van Der Bergh // Materialovedenie. – 2009. – № 4. – S. 18-21.
21. M. Sherif El-Eskandarany , Amir A. Mahday, H.A. Ahmed , A.H. Amer. Synthesis and characterizations of ball-milled nanocrystalline WC and nanocomposite WC–Co powders and subsequent consolidations. Journal of Alloys and Compounds 312 (2000) 315-325.
22. Hwan Cheol Kim, In Kyoon Jeong, In Jin Shon, In Yong Ko, Jung Mann Doh. Fabrication of WC–8 wt.%Co hard materials by two rapid sintering processes. International Journal of Refractory Metals and Hard Materials, 2007. – Vol. 25, Issue 4. – P. 336-340.
23. Hwan-Cheol Kim, In-Jin Shon, Jin-Kook Yoon, Jung-Mann Doh. Consolidation of ultra fine WC and WC–Co hard materials by pulsed current activated sintering and its mechanical properties. International Journal of Refractory Metals and Hard Materials, 2007. – Vol. 25, Issue 1. – P. 46-52.
Ссылка на текст статьи
© 2017 M. I. Dvornik, E. A. Mikhailenko, B. Ya. Mokritskii . This is an Open Access article distributed under the terms of the Russian Index of Science Citation License http://www.uzknastu.ru/files/forautors/en/License%20Agreement.doc, allowing third parties to copy and redistribute the material in any medium or format and to remix, transform, and build upon the material for any purpose, even commercially, provided the original work is properly cited and states its license.
© 2017 Дворник М. И., Михайленко Е. А., Мокрицкий Б. Я. Данная статья находится в Открытом Доступе и распространяется на условиях лицензии Российского Индекса Научного цитирования http://www.uzknastu.ru/files/forautors/en/License%20Agreement.doc, в соответствии с которыми третьи лица имеют право копировать и повторно распространять этот материал на любых носителях и в любом формате, а также микшировать, изменять и использовать в качестве основы для любых целей, в том числе коммерческих, при условии, что на оригинальное произведение сделаны должным образом оформленные ссылки и что приведена информация о действующей в отношении него лицензии.
Произведение «ПОВЫШЕНИЕ ТВЕРДОСТИ И ТРЕЩИНОСТОЙКОСТИ УЛЬТРАМЕЛКОЗЕРНИСТОГО СПЛАВА WC-8CO-0,4VC-0,4CR3C2 ЗА СЧЕТ КОРРЕКТИРОВКИ СОДЕРЖАНИЯ УГЛЕРОДА НА НАЧАЛЬНОЙ СТАДИИ СПЕКАНИЯ» созданное автором по имени Дворник М. И., Михайленко Е. А., Мокрицкий Б. Я., публикуется на условиях лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная
Основано на произведении с http://www.uzknastu.ru/files/translit/2017/I-1(29)/9.htm