Obrabotka Metallov 2019 Vol. 21 No. 3

OBRABOTKAMETALLOV Vol. 21 No. 3 2019 131 MATERIAL SCIENCE Согласно приведенным источникам связи между размером зерен карбидной фазы и ве- личиной ТКЛР не выявлено [15, 18]. Значения ТКЛР в работе [21] получены расчетным путем, в остальных – экспериментальным. В работе [9] на основе данных, полученных с помощью ин- терференционного дилатометра, установлено, что ТКЛР для диапазона температур 20…400  С не постоянен и линейно увеличивается с ростом температуры. Анализ представленных значений ТКЛР по- зволяет выявить следующие закономерности. ТКЛР твердых сплавов имеет относительно ма- лые значения, например, примерно в два раза меньше по сравнению с конструкционными сталями. С увеличением концентрации кобаль- та ТКЛР увеличивается. Чем шире рассматри- ваемый температурный диапазон, тем большие значения ТКЛР наблюдаются при одинаковой концентрации кобальта. Однако данные по значениям ТКЛР для спла- вов с одинаковой концентраций кобальтовой фазы значительно разнятся. В большинстве слу- чаев в рассмотренных работах не указан способ расчета ТКЛР и не приведены условия проведе- ния экспериментов, например скорость нагрева, тип используемой среды, тип дилатометра и др. Часто также не указано, к какому типу – диффе- ренциальному (истинному) или интегральному (среднему) – относятся приводимые значения ТКЛР [23, 24]. Кроме того, в большинстве слу- чаев игнорируется факт зависимости ТКЛР от температуры. Задачей данного исследования является по- лучение зависимостей деформации твердых сплавов группы ВК с разной концентрацией кобальтовой фазы от температуры и уточнение значений ТКЛР с учетом его изменения с ростом температуры. Методика исследований Экспериментальные исследования осущест- влены на дилатометре Netzsch 402 PC, который относится к наиболее распространенному типу дилатометров с одним толкателем. Держатель образцов и толкатель дилатоме- тра выполнены из керамики Al 2 O 3 . Исследу- емый образец находится в воздушной среде. В ходе эксперимента скорость нагрева образца составляла 7  С/мин. Толкатель прижимался к образцу с усилием 35 ∙  10 –2 Н. Температура ис- следуемого образца измерялась с помощью рас- положенной в непосредственной близости от образца штатной платиновой термопарой. Изме- рительный преобразователь для защиты датчика и снижения образования окалины обдувался азо- том, расход которого составляет 30 мл/мин. В эксперименте для каждой номинальной концентрации кобальта по массе использовалось по три исследуемых образца. Образцы изготав- ливались из серийно-выпускаемых твердосплав- ных пластин разных партий, по составу соответ- ствующих группе ВК, ГОСТ 3882–74 [25]. Размер зерен карбидов вольфрама, используемых при спекании, по данным производителя составлял 4,0...9,0 мкм (по Фишеру). Фактические разме- ры зерен в исследуемых образцах не определя- лись. Образцы имели призматическую форму квадратного сечения 5×5 мм. Номинальная дли- на образцов составляла 25 мм и соответствовала длине эталонного образца, использованного при калибровке дилатометра. Торцы образцов, кон- тактирующие с держателем и толкателем, были отшлифованы алмазным кругом, что обеспечи- вало снятие поверхностного слоя, полученного при спекании заготовок. Длина каждого образца измерялась при начальной температуре микро- метрической скобой с точностью до 1 мкм. Последовательность действий при осущест- влении эксперимента включала в себя общую для всей серии опытов калибровку дилатометра по штатному эталонному образцу из Al 2 O 3 со скоростью нагрева 7  С/мин, определение дли- ны исследуемого образца проводилось по трем измерениям микрометрической скобой при на- чальной температуре, нагрев исследуемого об- разца с постоянной скоростью нагрева 7  С/мин до 650  С. При этом регистрация абсолютной деформации образца и его температуры велась непрерывно с частотой 60 раз в минуту. Выбор верхнего предела нагрева исследуемого образца связан со снижением достоверности измеряемой деформации из-за деградации поверхностного слоя твердых сплавов в воздушной среде при высоких температурах. Для примера на рис. 1 представлен график зависимости абсолютной деформации образца от температуры для сплава с номинальной кон- центрацией кобальта 6 %. Из-за конструктив-