Диссертация написанное для получения академической степени магистра PhD. доц. У. Н. Рузиев Ташкент 2022

4.3. Исследование основных закономерностей формирования
структуры, физико - механических и технологических свойств
спеченного сплава системы Mo-TiC
Количественный фазовый рентгеноструктурный анализ пока­зал, что в составе сплава, соответствующегооптимальному, входят следующиемикроструктурные фазы: ТiС, Мо₂С, Мо(Тi).
Анализ положения интерференционных максимумов и их форма свидетельствуют о существенной степени легированности основных фаз и наличии в них микроискажений кристаллической решетки.
Исследование структуры этого же сплава показало (рис 4.1), что основу сплава составляют равноосные зерна, имеющие небольшие отличия по величине, средний диаметр зерна колеблется в пределах 10-20 мкм, что соответствует 9 – 10 баллам (ГОСТ -5639-65).
В основном, распределены мелкодисперсные включения второй фазы. Распределение отличается равномерностью по всему телу зерна (рис 4.1) , с отдельными редкими скоплениями по границам. По границам зерен встречаются иногда выделения избы­точной фазы, свидетельствующие об образовании жидкой фазы при спекании.
а)
б)
в)
Рис. 4.1. Микроструктура спеченного сплава системы Mo-TiC:
а - × 250, б – × 600, в –× 1400
Горячую твердость спеченной компози­ции системы Mo-TiC определяли на специальной установке высокотемпературной твердости - УВТ в интервале температур 20-1600ºС. Испы­тания проводились в лаборатории кафедры "Металловедение стали и высокопрочных сплавов" Московского института стали и сплавов. Для проведения указанных испытаний были изготовлены образцы изпорошкового сплава системы Mo-TiC цилиндрической формы диаметром 8 мм и высотой 5-7 мм.
При определении горячей твердости применяли метод статичес­кого вдавливания сапфирового индентора (монокристаллы синтетического ко-
рунда) типа стандартной правильной четырехгранной пирамиды с углом 136°между противоположенными гранями.
Горячая твердость измерялась в атмосфере инертного газавысокой
очистки, в качестве материала для нагревателя был выбран вольфрам. После нанесения отпечатков на поверхность образца, охлаждения его до комнатной температуры и извлече­ния из бункера, производились измерения под микроскопом диаго­налей отпечатков.По этим данным вычисляли значения твердости в отдель­ных точках и строили график изменения твердости в зависимости от температуры, который представлен на рис 4.2.Там же (рис. 4.2) представлена зависимость твердости эвтектического сплава системы Mo-TiC от температуры испытаний.
Как видно из данных на рис. 4.2, во всем температурном интервале 20-1600⁰С спеченная композиция системы Мо-ТiС имеет более высокие показатели твердости, чем литой эвтектический сплав той же системы. Особенно заметное различие наблюдается в высокотемпературной области (1000-1600⁰С), где уровень твердости у спеченной композиции выше в 1,5-2 раза.
Физико - механические характеристики композиции, а именно, плот-ность, твердость HRA и прочность на изгиб определяли по методикам, установленным ГОСТ [164-166] для твердых спеченных сплавов:
плотность - методом гидростатического взвешивания;
твердость,HRА - на приборе Роквелла или Виккерса;
прочность на изгиб, σ_из - на разрывной машине УММ-5 .
Для проведения вышеуказанных испытаний готовили стандартные образцы размерами 6х6х40.
В результате испытаний установлено, что спеченная ком­позиция системы Mo-TiC обладает следующими физико-механически­ми свойствами [160-162]:
коэффициент линейного расширения, град^.-1–6,61·10^-6
плотность, г/см³– 6,4 – 6,6 ;
твердость, HRА –88 - 90;
прочность на изгибσ_из, МПа – 800-1000.

Рис. 4.2. Изменение твердости спеченного сплава системы Mo-TiC

1. 
   и литого эвтектического сплава Mo-Ti (2) в
   

зависимости от температуры испытаний
Одним из важных факторов при оценке свойств спеченного молибденового сплава в системе Mo-TiC является его обрабатывае­мость для получе-
ния окончательных размеров изделий, в частности, рабочих элементов матриц АВД для синтеза ал­мазов [167-169].Учитывая исходные характеристики сплава (табл.4.2) необходимо было выбрать режимы чистовых операций шлифования. Размеры припусков позволяют рекомендовать для рабочего технологического цикла двухступенчатое шлифование:
1 ступень - шлифование - абразивным кругом;
2 ступень – выглаживание - алмазным кругом.
Учитывая форму изделия в качестве рабочего варианта технологии шлифования, выбран метод круглого наружного бесцентровочного шлифования. При наружном бес­центровочном шлифовании заготовку не закрепляют в центрах или патроне, а базируют по обрабатываемой или обработанной поверхности. Заготовка получает вращение ведущего круга, окружная скорость которого в 60-120 раз меньше, чем скорость шлифующего кругa. Шлифующий круг вращается, икак правило, направлен в ту же сторону, что и деталь. Так как сила трения между деталью и шлифующим кругом меньше, чем
между деталью и ведущим кругом, то она вращается практически со скоростью ведущего круга.Основным критерием качества шлифования является шероховатость обработанной поверхности образцов, что требует выбора характеристик шлифовального круга и режимов шлифования.
Шлифование образцов производилось на бесцентро-шлифовальном станке 3Г182 кругами 63С16ПСМ16К ГОСТ [16167 – 70],шероховатость определялась профилометром-профилографом мод. 201. Правка круга проводилась в двапрохода алмазами в оправе.По итогам проведенных исследований установлены следую­щие параметры чистовых шлифовальных операций, рекомендуемых для нового спеченного молибденового сплава [167-169]:
1 ступень:
а) Характеристики шлифовального круга 63С16ПСМ16К;
б) Режим шлифования: U =25 м/мин; t=0,03 мм/дв.ход.
2 ступень:
а) Характеристики алмазного круга АСР 125/100 Б2 100 %
б) Режимы выглаживания: U =20 м/мин; t=0,0015 мм/дв.ход.
Таким образом, в результате проведенных исследований установлено, что:
- спеченная порошковая композиция системы Mo-TiC обладает равноосными зернами, имеющими небольшие отличия по величине, что обусловило средний диаметр зерна в пределах 10-20 мкм;
- физико-механические свойства, определямые по ГОСТу [164-166]для твердых спеченных сплавов, отличаются от безвольфрамового твердого сплава и литого эвтектического сплава, что обусловлено оптимальным составом композиций молибдена,карбида титана и других вспомогательных элементов;
- технологические свойства спеченных порошковых композиций сис-темыMo-TiC имеют следующие параметры: 1 ступень: а) характеристики шлифовального круга 63С16ПСМ16К; б) режим шлифования: U =25 м/мин; t=0,03 мм/дв.ход.; 2 ступень: а) характеристики алмазного круга АСР 125/100 Б2 100 %; б) режимы выглаживания: U = 20 м/мин; t = 0,0015 мм/дв.ход. , что обеспечивает изделию требуемые эксплуатационные характеристики.