ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 26 № 2 2024 200 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ температуре), тем больше толщина оксидного слоя, что подтверждается всеми исследователями. Это приводит к значительному увеличению размеров образца [3, 9, 10], которое обусловлено пористостью оксидных образований, благоприятствующей беспрепятственному доступу кислорода. Окисление происходит не только при длительном изотермическом процессе [11, 12], но и при кратковременном воздействии лазерного излучения [13]. В работе [14] отмечается, что при увеличении температуры растет скорость окисления, однако в исследовании [15] выявлена локальная инверсия в динамике окисления в диапазоне температур 528…630 °С. Скорость окисления возрастает также и при увеличении скорости нагрева [1, 5], что подтверждается смещением графиков зависимости массы образца от температуры. Однако это может быть связано с особенностями проведения эксперимента. В работе [6] отмечается, что в диапазоне температур до 650 °С наблюдается линейный закон окисления (зависимость увеличения массы образца от температуры), а после 800 °С – квазипараболический. Иначе говоря, скорость окисления при повышении температуры более 800 °С растет линейно. Увеличение концентрации кислорода [1, 12] и скорости потока воздушной среды ускоряют окисление [1], но при больших скоростях потока из-за охлаждения образца это влияние ослабевает. Последние исследования показывают, что вольфрамокобальтовые твердые сплавы при нагреве испытывают несколько стадий окисления [16]: крайне слабо выраженное окисление кобальта и карбидов (до 600 °С), начало окисления (выше 600 °С) кобальта (CoO, Co3O4), одновременное окисление кобальта и карбидов (выше 700 °С) с образованием оксидов вольфрама (WO2, WO3) и двойных оксидов вольфрама и кобальта (CoWO4) [1, 7, 16]. Похожая картина наблюдается не только для спеченных материалов, но и для смеси порошков [17]. В ряде работ отмечено, что твердые сплавы с большей концентрацией кобальта окисляются медленнее, чем с меньшей [1, 18, 19]. В работе [7] выявлено, что твердость вольфрамокобальтового твердого сплава с 10 % кобальта с особо мелким зерном значительно падает при окислении. Однако твердость по Виккерсу очищенной от оксидов поверхности после остывания может либо не меняться, либо даже увеличиваться [20]. При окислении прочность на изгиб твердых сплавов уменьшается [12, 21, 22], что во многом обусловлено деградацией поверхностного слоя. Это косвенно подтверждено в работе [23], где отмечено влияние окислительных процессов на развитие поверхностных трещин. Покрытия выполняют защитную функцию [3, 24] и препятствуют окислению твердосплавной основы. Однако при нагреве (из-за термонапряжений, вызванных различием в температурном коэффициенте линейного расширения) в покрытиях возникают трещины, открывающие доступ кислорода к основе. Кроме того, сами покрытия тоже подвергаются окислению [25]. Для исследования процесса окисления твердых сплавов использовались не только специально подготовленные образцы со шлифованной поверхностью, но и серийно выпускаемые режущие пластины [26], в том числе с покрытиями [24]. Приведенные результаты совпадают с результатами, полученными на специальных образцах. Окисление может быть использовано для целенаправленного снижения прочности твердого сплава с целью улучшения его обрабатываемости резанием [27]. В работе [8] даже предлагается использовать окисление в качестве метода переработки изношенных многогранных режущих пластин. Однако при использовании твердых сплавов в качестве инструментальных материалов их высокотемпературное окисление может играть важную [28–30] или решающую роль в процессе износа режущего инструмента [26, 31, 32]. Анализ источников показывает, что в приведенных выше экспериментах преимущественно использовался изотермический процесс нагрева с большим шагом изменения температуры (500, 600 °С и т. д.). Не были определены температуры начала окисления с достаточной точностью и не установлено влияния концентрации кобальта на величину этих температур, а также динамику окисления при широком варьировании составов твердых сплавов. Количественное исследование окислительных процессов осуществлялось различными способами: по изменению веса образца – термогравиметрический анализ (TGA); по изменению температуры – дифференциальный термический
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1