Obrabotka Metallov 2020 Vol. 22 No. 1

OBRABOTKAMETALLOV Vol. 22 No. 1 2020 55 EQUIPMENT. INSTRUMENTS Увеличению износостойкости режущего ин - струмента способствуют покрытия на основе таких химических соединений , как карбиды , нитриды , бориды , главной особенностью ко - торых является высокая микротвердость и вы - сокая температурная стабильность [3–7]. При этом наиболее распространенными элементами для нанесения покрытий являются хром , титан , кремний , вольфрам и т . д . При этом карбид ти - тана TiC представляет существенный интерес , поскольку он обладает высокой микротвердо - стью – до 32 000 МПа и высокой термической стабильностью [8–14]. Современные технологи - ческие способы повышения свойств инструмен - тов за счет нанесения покрытий можно разбить на три группы : химическое осаждение элемен - тов покрытий (CVD), физическое осаждение элементов покрытий (PVD) и химико - термиче - ская обработка [1–2, 6–7, 8–15]. Диффузионное насыщение твердых спла - вов титаном в расплавах Pb-Bi-Li-Ti является перспективной упрочняющей технологией в связи с возможностью получения покрытий на основе карбида титана TiC, представляю - щих собой диффузионно - насыщенные слои , что является преимуществом с точки зрения качества покрытий по сравнению с покры - тиями , получаемыми методами PVD и CVD [16–18]. Известны работы , направленные на изуче - ние механических свойств деталей , изготов - ленных из сталей и твердых сплавов , на по - верхность которых было нанесено покрытие из карбида титана при помощи технологий PVD и CVD [9, 10, 13, 14]. Однако в настоящее время не существует данных о влиянии диффузион - ного титанирования в расплавах Pb-Bi-Li-Ti на механические свойства твердосплавного режу - щего инструмента . Нет зависимостей , описыва - ющих влияние таких характеристик покрытия , как толщина и микротвердость , на механичес - кие свойства покрытого изделия , также от - сутствуют данные о влиянии на механические свойства таких технологических параметров , как температура диффузионного насыщения и длительность . Цель работы : анализ влияния диффузион - ного насыщения режущего твердосплавного ин - струмента в среде Pb-Bi-Li-Ti на их механиче - ские характеристики . Методика исследований Диффузионное насыщение проводилось по разработанной и запатентованной технологии [20, 21]. Важно отметить , что при диффузион - ном насыщении по выбранной технологии де - таль обрабатывается в несколько стадий : пред - варительная высокотемпературная цементация , диффузионное насыщение , термическая обра - ботка . Диффузионному насыщению подвергались образцы из твердых сплавов ТК и ВК , под - готовленные по ГОСТ 20019–74, размерами 35×5×5 мм . При диффузионном насыщении в расплавах покрываемые изделия погружаются в расплав , являющийся реакционно - транспортной средой . Расплав Pb-Bi-Li имеет эвтектический состав , в который в количестве до 5 % добавлялся титан . Расплав нагревают до необходимой температу - ры , затем в него погружаются покрываемые об - разцы . Образцы находятся в расплаве от 10 мин до 5 ч в изотремическом режиме . За это время элементы покрытия диффундируют в поверх - ностный слой изделия , легируют их и образуют диффузионное покрытие [16–19]. Технология диффузионного насыщения в расплавах Pb-Bi- Li-Ti основана на явлении изотермического пе - реноса масс . Так , элемент - диффузант ( в данном случае титан ), находясь в расплаве , диффунди - рует к поверхности покрываемого изделия и об - разует в поверхностных слоях карбид титана TiC [16–19]. Перед процессом диффузионного насыщения изделия подвергались кратковременной высоко - температурной цементации в вакууме . Цемента - ция служит для исключения явления декарбиди - зации слоя материала - основы под покрытием . Явление декарбидизации ухудшает механиче - ские характеристики покрытых изделий за счет появления зоны под покрытием , отличающейся пониженной твердостью . Цементация проводи - лась в пропан - бутановой смеси . Нанесение покрытий осуществлялось в раз - работанной и запатентованной установке для диффузионного насыщения [16–19]. Особен - ность установки состоит в том , что она позво - ляет проводить обработку в открытой ванне , а также совмещать процесс диффузионного насы - щения с термической обработкой .