Obrabotka Metallov 2018 Vol. 20 No. 4

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 20 № 4 2018 48 ОБОРУДОВАНИЕ. ИНСТРУМЕНТЫ творов [16]. Данная установка обеспечивает воз- можность нанесения покрытий в открытой жид- кометаллической ванне в циклическом режиме и совмещения процесса диффузионной металли- зации с термической обработкой материала по- крываемого изделия. Перед титанированием пластины были под- вергнуты кратковременной высокотемператур- ной цементации при температуре 1000 ºС, дли- тельностью 90 мин. Цементация служит для насыщения поверхности инструмента углеро- дом, за счет которого впоследствии формиру- ются карбиды титана TiC. Цементация прово- дилась с применением технологии вакуумной цементации в среде пропан-бутановой смеси в вакуумной печи BMI BMICRO. После титанирования пластины были под- вергнуты старению в среде инертных газов при температуре от 500 до 800 ºС. Старение прово- дилось с целью перераспределения углерода по покрытию и выделения второй дисперсной фазы в виде карбида титана. Оценка стойкости, надежности резцов, а также качества получаемой после резания по- верхности проводилась путем сравнительных испытаний при резании материалов, относя- щихся к различным группам резания. В качестве обрабатываемых материалов были выбраны: инструментальная сталь У10 после закалки и от- пуска при 500 ºС, при этом твердость составляла 43 HRC э; коррозионностойкая сталь 30Х13 по- сле закалки и отпуска при температуре 750 ºС, НВ 240 МПа; серый чугун СЧ20, HB 240 МПа; алюминиевый сплав АМг6, HB 65 МПа; титано- вый сплав Вт1-00, HB 140 МПа; сталь У10 по- сле закалки и отпуска при температуре 400 ºС, 48 HRC э. Токарная обработка проводилась при скоро- стях резания 100 и 190 м/мин, подачей 0,8 мм/об, глубиной резания 1 мм. За период стойкости принималось время, за которое инструмент те- рял режущие свойства. Твердость пластин проверялась по методу Роквелла и методу микроВиккерса. Твердость по Роквеллу определялась на твердомере ТК-2М по стандартной методике по шкале «А». Метал- лографические исследования проводились на косых микрошлифах. Исследования по опре- делению структуры и микротвердости матери- ала-основы проводились на микротвердомере ПМТ-3. Микротвердость непосредственно диф- фузионного слоя и пееходной зоны определялась на микротвердомере INCA Durascan при нагруз- ке 0,3 кгс. Состав поверхностного слоя и переход- ной зоны исследовался методом рентгеноспек- трального микроанализа. При этом использо- вался растровый электронный микроскоп JEOL JSM-7500F и спектрометр INCA x-sight oxford instruments. Спектрометр рентгеновский с энер- гетической дисперсией INCA х-sight предназна- чен для измерений зависимости интенсивно- сти рентгеновского излучения от длины волны (энергии кванта) в составе растровых электрон- ных микроскопов и электронно-зондовых ми- кроанализаторов. Фазовый состав покрытий определялся на многофункциональном рентгеновском дифрак- тометре ДРОН-7М. Съемка дифрактограмм ве- лась на излучении CuK α при напряжении 30 кВ и силе тока 20 мА. Для идентификации фаз ис- пользовалась база данных ICDD PDF-2. Результаты и обсуждение В результате проведенных исследований выявлено, что вследствие диффузионного ти- танирования режущего твердосплавного ин- струмента из среды легкоплавких жидкоме- таллических растворов на его поверхности образуется диффузионный слой, содержащий частицы карбида титана TiC величиной 0,5 мкм (рис. 1, 2 и 4). Получаемые по данной техноло- гии покрытия состоят из двух слоев – поверх- ностного и переходного. Поверхностный слой Рис. 1. Пятигранная пластина PNUM до диффузион- ного насыщения ( а ) и после диффузионного насыще- ния ( б ) Fig. 1. Pentagonal plate PNUM before diffusion satura- tion ( а ) and after diffusion saturation ( б ) а б