ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 28 № 2 2026 284 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ Испытания на износостойкость проводили по схеме «свободный шарик – плоскость» на установке Calotest (CSM Instruments, Швейцария) в соответствии со схемой, представленной в работе [35]. Образцы располагали под углом 40° относительно вертикальной плоскости. Контртелом служил твердосплавной шарик массой 59,72 г и диаметром 20 мм. В качестве абразивной среды использовали суспензию абразивных частиц мелкодисперсного (средний размер частиц 5 мкм) оксида алюминия в минеральном масле в массовом соотношении 1:10. Скорость потока суспензии в зоне контакта между шариком и образцом во время испытаний составляла 0,005 мл/мин (1 капля каждые 10 минут). Каждое испытание на микроабразивный износ длилось 30 минут. Каждое измерение проводили трижды. Линейная скорость контртела в точке контакта – 0,51 м/с. Расстояние, пройденное за 30 минут, составило L = 918 м. Объем износа при испытаниях определяли как объем лунки (V) в форме шарового сегмента с диаметром основания dc и высотой h: 2 2 8 6 c d h V h h ⎛ ⎞ ⎜ ⎟ =π + ⎜ ⎟ ⎝ ⎠ . (1) Диаметр dc и высоту h кратера измеряли на профиле центрального сечения лунки, полученного на профилометре. Удельный износ всех материалов рассчитывали по формуле S V w PL = , (2) где P = 0,415 Н – нормальная нагрузка. После испытания на износостойкость с помощью профилометра Time Group Inc TR200 исследовали профили образованных лунок. С помощью оптического микроскопа «Альтами МЕТ 3 АПО» и растрового микроскопа Tescan Vega исследовали микроструктуру поверхности образцов и образованных лунок. С помощью приставки Oxford X-Max 80 методом ЭДС исследовали составы поверхностей шлифов и лунок. Были проведены измерения размеров изготовленных режущих пластин с помощью оптического микроскопа и микрометра МК25 (погрешность 4 мкм). Измерения на разных образцах и разных гранях пластин проводили по три раза для каждого размера. Доверительные интервалы для всех измерений были рассчитаны с надежностью 0,95 для распределения Стьюдента. В качестве образца для сравнения размеров использовали режущую пластину SNUM 120408 ГОСТ 19052–80 из сплава ВК8. Результаты и их обсуждение Плотность и усадка штабиков и деталей пресс-форм По результатам измерения плотности заготовок штабиков была рассчитана усадка образцов – 21,6 % для WC-15Co и 21,7 % для WC-5Fe-5Ni-5Co. В результате спекания были получены образцы штабиков из сплавов WC-15Co и WC-5Fe-5Ni-5Co плотностью 13,99 ± ± 0,01 г/см3 и 13,88 ± 0,01 г/см3 соответственно. Теоретическая плотность, которую принято рассчитывать по правилу смеси ASTM B311-17, для этих сплавов (ρWC =15,65 г/см 3, ρ Fe =8,87 г/см 3, ρ Co = = 8,90 г/см3, ρ Ni = 8,90 г/см 3) оценочно (без учета растворимости углерода и вольфрама в металлической связке) составляет примерно 14,05 г/см3. В таком случае относительная плотность полученных сплавов составляет 99,6 % для WC-15Co и 98,8 % для WC-5Fe-5Ni-5Co, что соответствует плотности сплава WC-Fe-Ni-Co (99 %), полученного авторами в работе [36]. Плотность сплава WC-15Co оказалась выше, так как кобальт лучше смачивает карбид вольфрама, чем железо и никель. Так, энергии адгезии слоев Fe, Ni, Ni-Co, Ni-Fe, Fe-Ni-Co и WC, рассчитанные методами компьютерного моделирования на основе теории функционала плотности [37–40] и представленные в табл. 1, ниже, чем энергия адгезии слоев кобальта и карбида вольфрама. Исходя из разной относительной плотности пористость штабиков из сплава WC-15Co оказалась меньше (0,4 %), чем пористость образцов из сплава WC-5Fe-5Ni-5Co (1,2 %). Определение пористости по относительной плотности позволяет приблизительно оценить пористость образцов. ГОСТ 3882–74 допускает отклонения в плотности до 2,5 %. При этом увеличение пористости негативно влияет на твердость и прочность твердых сплавов. Форма и размеры полученных деталей опытных пресс-форм удовлетворяют требованиям, предъявляемым к твердосплавной пресс-форме (рис. 3). Плотность матрицы пресс-формы из WC-15Co составила 13,92 ± 0,02 г/см3, из
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1