Obrabotka Metallov 2020 Vol. 22 No. 2

OBRABOTKAMETALLOV Vol. 22 No. 2 2020 77 MATERIAL SCIENCE Введение Известно [1–5], что для эффективной релак - сации возникающей вблизи карбидных частиц концентрации напряжений при нагружении композитов типа твердых сплавов необходимо , чтобы связующая фаза имела возможность фор - моизменения в межкарбидном пространстве и могла передавать внешнюю нагрузку карбидным частицам . В ряде работ [6–12] кобальтовая связ - ка частично или полностью заменена на другие металлы и сплавы (Ni, Fe, Cr). Замена кобальта никелем приводит к повышению прочности и жаростойкости твердых сплавов благодаря более высокой точке плавления и сопротивления окис - лению . В [13] разработаны карбидостали , где в качестве связующей фазы предложено исполь - зовать высокомарганцовистую сталь 110 Г 13. Показано , что в процессе деформации такого материала происходит формирование ультра - мелкодисперсной кристаллической структуры и образование большого количества дефектов упаковки , что позволило значительно повысить вязкость разрушения и предельную пластиче - скую деформацию композита по сравнению с твердыми сплавами WC-Co. Таким образом , ис - пользование Fe-Mn-C сталей в качестве связую - щей фазы композитов является перспективным направлением при получении композиционных материалов на основе карбида вольфрама . Это обусловлено низкой энергией дефектов упаков - ки и связанной с этим высокой способностью к деформационному упрочнению , наличием не - скольких мартенситных превращений (  →   →   ʹ   →  →  ʹ ), наличием эффекта памяти формы и высокой степенью демпфирования [14–17]. Анализ литературных данных свиде - тельствует , что высокие механические свойства наблюдаются в железомарганцевых сталях , со - держание марганца в которых изменяется в пре - делах от 4 до 20 %, при этом содержание углеро - да должно быть не менее 0,8 % [16–22]. При взаимодействии с карбидом вольфрама в процессе получения сплава возможно легирова - ние связующей фазы вольфрамом и углеродом . Известно , что вольфрам повышает стабильность аустенита к мартенситным превращениям , а так - же повышает пластичность и уменьшает предел текучести [23]. Изменение химического состава матрицы может привести к смещению интерва - лов образования мартенситных фаз Fe-Mn-C ста - лей и , как следствие , повлияет на механические свойства композиционных материалов . Однако подобных исследований к настоящему времени проведено не было . Цель работы – исследование фазового со - става и его влияние на механические свойства карбидосталей WC-(Fe-Mn-C) при изменении концентрации марганца в связующей фазе . Материалы и методика исследований При получении карбидосталей WC-(Fe-Mn-C) использовали метод пропитки [24–26]. Порошок карбида вольфрама со средним размером частиц 3 мкм пластифицировали 5 %- м раствором син - тетического каучука в бензине , просушивали и гранулировали путем просеивания через сито с размером ячейки 200 мкм . Навески WC прессо - вали в брикеты размером 7×7×45 мм в металли - ческой пресс - форме на гидравлическом прессе ДА -1224 при давлении прессования 200 МПа . Предварительное спекание карбидных каркасов проводили в вакуумной печи СШВЭ -1.2.5/25 при 1500 о С с изотермической выдержкой в течение одного часа . Пористость каркасов составляла 48  2 %. Пропитывающие смеси эвтектического состава [26] готовили переплавом в индукцион - ной печи при температуре 1500  С в атмосфере аргона . Состав пропитывающих смесей приве - ден в табл . 1. Пропитку каркасов WC проводили в ваку - умной печи при остаточном давлении аргона 0,8 МПа при температуре 1350  С . Полученные образцы в виде столбиков закаливали в масло от температуры 1150  С , а затем подвергали алмаз - Т а б л и ц а 1 Ta b l e 1 Исходный состав пропитывающей смеси , вес . %. The initial composition of the impregnating mixture, wt. % Номер смеси WC Mn C Fe 1 30 4 0,8 Основа 2 8 0,8 3 10 0,8 4 12 0,8 5 18 0,8