Obrabotka Metallov 2012 No. 1

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 1 (54) 2012 103 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ фазового состава порошковой смеси ВК6 при температуре 600 °С свидетельствует об образо- вании β-модификации кобальта, имеющей ОЦК- решетку, взамен структуры гексагонального типа. Полученный результат хорошо согласуется с литературными данными, свидетельствующи- ми о полиморфном превращении кобальта, при котором происходит смена типа кристалличе- ской решетки с α-модификации, имеющей гек- сагональный тип решетки, в β-модификацию, имеющую объемно-центрированную кубиче- скую решетку. Согласно работе [2] температура полиморфного превращения кобальта составля- ет 427 °С. Еще одной фазой, фиксируемой при температуре 600 °С, является сложный карбид вольфрама и кобальта – Co 6 W 6 C. Появление фазы данного стехиометрического состава обу- словлено физико-химическим взаимодействием Co и WС. Дальнейшее повышение температу- ры до 1000 °С способствует замене соединения Co 6 W 6 C на Co 3 W 3 C. Отмеченное соединение фиксируется и при температуре 1200 °С, что по- зволяет сделать вывод об образовании жидкой фазы на базе соединения Co 3 W 3 C. Отмеченные фазовые превращения протека- ют в вольфрамокобальтовой порошковой смеси и при спекании на поверхности стали. Отличи- тельной особенностью спекания покрытий яв- ляется образование карбидов типа (Fe,W) 6 C. На- пример, спекание в вакуумной печи шликерного осадка толщиной 3 мм из порошковой смеси ВК6 на поверхности сталей 20 в случае низких скоростей нагрева (до 0,4 °С/с) и времени спе- кания больше 60 с приводит к полному раство- рению частиц упрочняющей фазы с образовани- ем в структуре покрытия эвтектик Fe – (Fe,W) 6 C дендритной формы, в которой карбид (Fe,W) 6 C образует ребра дендритного скелета (рис. 2, а ). Твердость дендритного скелета ~10 000 МПа, твердость между ребрами ~ 6600 МПа. Размер образующихся эвтектических ячеек находится в пределах 250…600 мкм [3]. Увеличение скорости нагрева до 1 °С/с и уменьшение времени спекания до 10 с позволяет сохранить частицы карбида вольфрама в покры- тии, при этом толщина переходного слоя состав- ляет 200..300 мкм (рис. 2, б ). В переходном слое присутствуют частицы карбида (Fe,W) 6 C разме- ром от 50 до 100 мкм. Микротвердость получен- ных покрытий составляет ∼ 8000 МПа. Анализ локальных микрообъемов покрытия показал, что фазы имеют следующий химиче- ский состав: крупные карбиды в переходном слое содержат 22,58 ± 1,49 % Fe , 77,42 ± 5,94 % W, мелкие карбиды покрытия содержат 97 % W и 2,14 ± 0,31 % Fe. В связующей фазе покрытия содержится преимущественно железо (93,68 ± 5,53 %), в котором растворено 6,32 ± 1,00 % W. Вневакуумное электронно-лучевое оплавле- ние вольфрамокобальтовой порошковой смеси на поверхности стали 20 при скорости нагрева ∼ 850 °С/с значительно снижается время, в те- чение которого происходит реакция частиц WC с Fe. Металлографический анализ поперечных шлифов показал, что после электронно-лучевой обработки в поверхностном слое формируется а б Рис. 2. Микроструктура покрытий ВК6, полученных при спекании в вакуумной печи: а – Т сп =1250 °С, τ сп =60 с; б – Т сп =1250 °С, τ сп =10 с