Содержание к диссертации
Введение
1. Физико-химические и термомеханические аспекты проблемы формирования состава, структуры и свойств покрытий (литературный обзор) 9
1.1. Металлокерамические твердые сплавы. Физико-химические и эксплуатационные свойства 10
1.1.1. Анализ диаграммы состояния системы W-C-Co 11
1.1.2. Карбидная фазан материал связки 16
1.1.3. Включения фазы (CojW^C) 19
1.2. Анализ особенностей физико-химического взаимодействия частиц WC с железом основного металла 21
1.2.1. Анализ диаграммы состояния W - С - Fe 22
1.3. Методы нанесения твердосплавных вольфрамокобальтовых покрытий на углеродистые стали 24
1.3.1 Динамические методы 26
1.3.1.1. Детонационно-газовый метод 26
1.3.1.2. Плазменный метод 28
1.3.1.3. Метод электроискрового легирования 29
1.3.2. Методы, использующие среды-посредники 30
1.3.2.1. Метод комбинированного электролитического осаждения 31
1.3.2.2. Шликерный метод 32
1.3.2.3. Метод электрофоретического осаждения 33
1.4. Физико-химические особенности формирования структуры покрытия, переходного слоя и основного металла 35
1.5. Выводы 36
1.6. Цель и задачи исследований 38
2. Материалы и методы исследования 39
2.1. Выбор материалов исследования 39
2.2. Предварительная обработка основного металла 40
2.2. Методы доставки частиц покрытия на стальную поверхность 42
2.3.1. Шликерный метод 42
2.3.2. Метод электрофоретического осаждения 43
2.4. Оборудование и режимы спекания 45
2.4.1. Вакуумное спекание 45
2.4.2. Вневакуумное электронно-лучевое оплавление 46
2.5. Структурные исследования 49
2.5.1. Оптическая металлография 49
2.5.2. Растровая электронная микроскопия 51
2.5.3. Просвечивающая электронная микроскопия 51
2.6. Методы исследования химического и фазового состава покрытия, переходного слоя и основного металла 52
2.6.1. Микрорентгеноспектральный анализ
2.6.2. Рентгеноструктурный анализ 53
2.7. Методики определения механических характеристик 53
2.7.1. Метод измерения микротвердости... 54
2.7.2. Прочностные свойства и показатели пластичности при статическом нагружении 54
2.7.3. Оценка усталостной трещиностойкости 55
2.7.4. Динамические испытания на ударный изгиб 58
2.7.5. Определение износостойкости материалов 58
2.7.5.1. Износостойкость в условиях трения о закрепленные частицы абразива 59
2.7.5.2 Определение величины объемного износа металлов в условиях трения скольжения без смазывающих материалов 61
3. Исследование физико-химической совместимости компонентов вольфрамокобальтового покрытия и основного металла 63
3.1. Выявление условий, обеспечивающих физико-химическую
совместимость покрытия и основного металла 64
3.1.1. Термодинамический анализ системы "вольфрамокобальтовая порошковая смесь-железо" 65
3.1.2. Исследование особенностей физико-химического взаимодействия между покрытием WC и техническим железом в процессе спекания 69
3.1.2.1. Влияние температурно-временныхрежимов спекания на структуру покрытий 75
3.1.2.2. Влияние химического состава основного металла на структуру покрытий 80
3.1.2.3. Влияние предварительной химико-термической обработки основного металла на структуру покрытий 84
3.1.2.3.1. Влияние предварительной цементации основного металла на структуру покрытий 84
3.1.2.3.2. Влияние предварительного борирования основного металла на структуру покрытий 87
3.2. Структура поверхностного слоя после спекания твердосплавной порошковой смеси 93
3.3. Выводы 103
4. Влияние параметров предварительного борирования основного металла на структуру и механические свойства композиции «сталь - вольфрамокобальтовое покрытие» 105
4.1. Структурные изменения в процессе формирования композиции «сталь 45 - вольфрамокобальтовое покрытие» 105
4.1.1. Влияние режимов борирования на структуру основного металла 106
4.1.2. Влияние режимов предварительного борирования стали 45 на структуру поверхностного слоя после жидкофазного спекания вольфрамокобальтовой порошковой смеси 109
4.1.3. Влияние температуры нагрева на структуру покрытий 111
4.2. Влияние параметров предварительного борирования основного металла на механические свойства формируемых композиций 114
4.2.1. Влияние режимов предварительного борирования стали 45 на микротвердость покрытий 117
4.2.2. Влияние режимов предварительного борирования стали 45 на износостойкость покрытий 120
4.2.3. Влияние параметров предварительного борирования основного металла на ударную вязкость композиции «сталь 45-покрытие» 124
4.2.4. Влияние режимов предварительного борирования стали 45 на показатели циклической трещиностойкости композиции ...128
4.2.5. Влияние режимов предварительного борирования основного металла на прочностные характеристики композиции «сталь 45 —покрытие» 136
4.3. Выводы 144
5. Разработка технологических рекомендаций по управлению механическими свойствами стальных изделий с вольфрамокобальтовыми покрытиями 145
5.1. Эффективные пути повышения конструктивной прочности, основанные на методах поверхностного упрочнения стальных изделий 146
5.2. Практическое применение метода поверхностного упрочнения стальных изделий 147
5.2.1. Повышение срока службы рабочих поверхностей пальцевой мельницы МП-205 '. 147
5.2.2. Разработка экспериментальной установки для проведения испытаний на контактно-усталостную выносливость и стойкость в условиях газоабразивного изнашивания 151
5.3. Выводы 152
Основные результаты и выводы 154
Споисок литературы 156
Приложения 168
- Методы нанесения твердосплавных вольфрамокобальтовых покрытий на углеродистые стали
- Методы исследования химического и фазового состава покрытия, переходного слоя и основного металла
- Влияние температурно-временныхрежимов спекания на структуру покрытий
- Влияние режимов предварительного борирования стали 45 на микротвердость покрытий
Введение к работе
Среди множества материалов, используемых для нанесения износостойких покрытий, особо выделяются вольфрамокобальтовые твердые сплавы - композиционные материалы, получаемые методами порошковой металлургии и имеющие в качестве упрочняющей фазы каркас из тугоплавких частиц карбида вольфрама, расположенных в кобальтовой матрице. Именно наличием частиц карбида вольфрама обеспечивается высокая износостойкость режущего, деформирующего и измерительного инструмента. В отличие от спекания твердых сплавов процесс формирования покрытия сопровождается взаимодействием частиц упрочняющей фазы покрытия (WC) с основным металлом (Fe), в связи с чем возникают проблемы, связанные с физико-химической совместимостью компонентов покрытия и основного металла.
Технологические режимы жидкофазного спекания покрытий на поверхности стальных изделий обеспечивают высокую диффузионную подвижность химических элементов вблизи поверхности раздела, что приводит к растворению упрочняющего компонента покрытия или образованию химических соединений, отрицательно влияющих на механические свойства сформированного поверхностного слоя. Известные способы управления физико-химическими процессами взаимодействия компонентов формируемого покрытия и основного металла (изменение химического состава матрицы покрытия или создание барьерных промежуточных покрытий на поверхности основного металла) не всегда позволяют получить необходимое качество поверхностного слоя упрочненного изделия.
Представленная работа направлена:
- на выявление закономерностей формирования структуры поверхностного слоя (покрытия, переходного слоя и основного металла) в процессе жидкофазного спекания в зависимости от химического состава и исходной структуры основного металла;
- на разработку технологических способов управления фазовым составом, структурой и свойствами поверхностного слоя, основанных на предварительной химико-термической обработке основного металла.
Формулирование задач исследования, анализ и обсуждение результатов проводились совместно с к.т.н. Буровым В.Г,, являющимся докторантом кафедры «Материаловедение в машиностроении» НГТУ и занимающимся развитием тематики диссертационной работы.
Методы нанесения твердосплавных вольфрамокобальтовых покрытий на углеродистые стали
При дефиците углерода в исходных смесях или при спекании в обезуглероживающей атмосфере в сплавах WC-Co появляются включения фазы r)j - двойного карбида вольфрама и кобальта примерного состава W3C03C. На изломе изделий включения фазы тії имеют серебристо-белую окраску, а при кратковременном травлении в щелочном растворе красной кровяной соли они окрашиваются в темно-бурый цвет и легко различаются на поверхности шлифа.
Фаза ть как показали исследования представленные в работах [27, 28], образуется в результате диффузионных процессов при дефиците углерода в условиях твердофазного спекания при 700 - 800С. Образование фазы Ц\ также может происходить в результате протекания реакции WC + у - г\ і + Ж. В зависимости от состава (дефицита углерода, содержания кобальта), температуры спекания и условий охлаждения включения фазы r\i могут иметь различную форму и величину.
При относительно низкой температуре спекания (например, при 1310С) фаза ri распределяется равномерно по шлифу в форме «озерков». Величина ее частиц соизмерима с размерами частиц карбида вольфрама [28]. При повышении температуры спекания, отвечающей областям тії + WC + Ж или WC + Ж, включения фазы rj в сплавах имеют правильную форму и полиэдрическое строение, обусловленное кристаллизацией ее из жидкости (при достаточном количестве жидкой фазы и продолжительности нагрева) [27],
Если реакция WC + у - Г, + Ж протекает не полностью, то кристаллизация фазы происходит на нерастворенных частицах карбида вольфрама. В этом случае включения г] имеют «кружевную форму» и содержат в пределах своих частиц кристаллы WC, а иногда WC + у [27]. В том случае, когда дефицит углерода в сплавах незначителен (у границы двухфазной области WC -ъ у, отвечающей низкому содержанию углерода), включения фазы rji располагаются по границам зерен вольфрама [27].
На форму включений оказывают влияние условия охлаждения. В случае быстрого охлаждения создается градиент температур в объеме спекаемого изделия, что способствует направленному росту частиц цг фазы и их кристаллизации в виде игл. Таким образом, включения гц в сплавах WC-Co имеют различную форму и размеры (в зависимости от режимов спекания и химического состава твердосплавной смеси, дефицита углерода и содержания кобальта).
По условиям технологических процессов получения изделий из твердых сплавов фаза rji чаще всего распределяется неравномерно по сечению изделий. В науглероживающей среде в поверхностных слоях спрессованной заготовки (при недостатке углерода в исходной смеси или при ее частичном окислении) происходит днасыщение сплава углеродом, тогда как в центральных участках образца при быстрой усадке дефицит углерода не восполняется. В этом случае могут присутствовать две, а иногда и три зоны, различающиеся по фазовому составу: на поверхности - выделение углерода, далее - структура, отвечающая нормальному содержанию углерода и состоящая из двух фаз (WC +у), и сердцевина - с включениями фазы гц [27]. Вследствие разницы в температурах появления жидкой фазы (1290 - 1360 С) в этих зонах в процессе спекания будет происходить неравномерная усадка, что приведет к изменению формы изделия и неравномерности механических свойств твердого сплава. Во избежание этого явления в работе [28] предложено проводить предварительное спекание при 800-1000 С с целью равномерного распределения углерода по всему объему изделия.
Появление включений фазы л і по периферии образца свидетельствует о потере углерода при спекании, обусловленной присутствием в атмосфере печи кислорода или паров воды. По данным работ [24, 27, 30], если сплав с наличием в структуре частиц Ті - фазы подвергнуть повторному спеканию в науглероживающей атмосфере с целью устранения дефицита углерода, то в этом случае достигается нормальная двухфазная структура сплава.
В результате распада rjt- фазы образуются кристаллы карбида вольфрама того же размера, что и включения iiijf т. е. намного превышающие размер основной массы зерен WC — фазы [30]. Исследования, проведенные авторами работ [24, 27], показали, что повторный нагрев таких образцов в науглероживающей среде не приводит к увеличению размера зерен WC вплоть до появления графита, который вызывает снижение температуры появления жидкой фазы (что и является причиной интенсивного роста карбидной фазы).
Наличие в структуре вольфрамокобальтового твердого сплава п і - фазы отрицательно влияет на механические характеристики вольфрамокобальто-вых твердых сплавов. Скопление хрупких частиц приводит к уменьшению объемной доли кобальтовой составляющей, что обуславливает снижение всех характеристик прочности.
Жидко фазное спекание вольфрамокобальтовых порошковых смесей на стальных поверхностях неизменно приводит к взаимодействию упрочняющей фазы покрытия (WC) с железом основного металла. Переходная область, в которой имеет место физико-химическое взаимодействие, играет огромную роль в формировании комплекса важных механических свойств формируемой композиции. Технологические режимы получения композиционных покрытий с металлической матрицей, как правило, обеспечивают высокую диффузионную подвижность химических элементов на поверхности раздела между покрытием и основным металлом. На этих поверхностях возможны процессы растворения и образования химических соединений. Особенно это проявляется при жидкофазных способах получения твердых сплавов. Поэтому представляется необходимым рассмотрение процесса взаимодействия частиц карбида вольфрама с железом основного металла, имеющего место на границе раздела между покрытием и основным металлом. Интенсивность протекания физико-химических процессов в переходной зоне будет определять фазовый состав, размер, структуру и свойства формирующегося переходного слоя и покрытия.
Методы исследования химического и фазового состава покрытия, переходного слоя и основного металла
Шликерный метод нанесения твердосплавных покрытий основан на использовании шликеров - высококонцентрированных суспензий на основе термопластичных связок (парафина, каучука). Разогретый до температуры плавления связки шликер напылением или окунанием наносится на поверхность изделия, имеющего комнатную температуру [22]. Для достижения необходимой толщины и равномерности покрытия полученный слой может быть подвергнут механической обработке. Перед спеканием покрытия связка, на основе которой приготовлен шликер, медленным нагревом удаляется по режиму, обеспечивающему целостность нанесенного слоя. Большое значение для удержания покрытия на поверхности изделия имеет состав шликера (наличие в нем поверхности о-активных веществ) и качество покрываемой поверхности. Режимы нанесения шликера и выпаривания связки определяются формой и размерами покрываемого изделия. После выпаривания связк производятся жидкофазное спекание, сопровождающееся диффузионными и химико-термическими процессами и последующая механическая обработка.
Недостатками метода являются низкая прочность шликера и высокая пористость после выпаривания, что делает способ малопригодным для деталей, имеющих точные фасонные поверхности. Применительно к твердосплавным покрытиям метод не обеспечивает равномерности распределения упрочняющей фазы в матрице и тем самым снижает характеристики формируемого покрытия. Кроме этого, жидкофазное спекание легированной порошковой смеси приводит к формированию чрезмерно большой по толщине переходной зоны.
Метод заключается в формировании плотного осадка, состоящего из разнородных частиц на поверхности изделия и последующем жидкофазном спекании. Метод характеризуется высокой скоростью осаждения, высокой плотностью осадка, высокой равномерностью, возможностью нанесения многокомпонентных покрытий на фасонные поверхности [16 - 18].
Метод электрофоретического осаждения появился после открытия Ре-усом в 1918 году явления электрофореза. Электрофорез (направленное движение частиц, погруженных в жидкость) происходит за счет наличия на поверхности частиц двойного электрического слоя. Этот слой разделяется на два равных по величине и противоположных по знаку (рис. 1.5). На границе раздела «поверхность частицы - электролит» образуется поверхностный заряд определенного знака. Под действием электростатического поля этого заряда к границе раздела подходят ионы противоположного знака. Первые слои противоионов удерживаются под действием кулоновских и адсорбционных сил на очень близком расстоянии, образуя слой с резко изменяющимся потенциалом.
Таким образом, у поверхности частицы образуется своего рода конденсатор. В целом двойной слой электронейтрален, полное межфазное падение потенциала слагается из падения потенциала в плотной и диффузионной частях. Под действием внешнего электрического поля частица, включая и плотную часть двойного слоя, перемещается в сторону одного из электродов, а жидкость — в сторону противоположного электрода [56].
Покрытия, полученные жидкофазным спеканием электрофоретических осадков, характеризуются высокими физико-механическими и эксплуатационными свойствами. Так, применение электрофоретических покрытий на основе карбида хрома и никеля позволило в десять раз повысить износостойкость матриц для прессования абразивных смесей [16]. Электрофоретическое осаждение, обладающее повышенной кроющей способностью, позволяет копировать форму поверхности с высокой точностью по линейным размерам и до 30 секунд по угловым размерам. Электрофоретическое осаждение обеспечивает относительно равномерное распределение фаз в покрытии.
Метод электрофоретического осаждения имеет широкие возможности с позиций обеспечения заданных свойств и структуры покрытия, обеспечения высокой объемной плотности и качества межфазных поверхностей раздела. Однако метод требует ввода специальных компонентов, либо создания барьерного подслоя для обеспечения оптимальных условий взаимодействия материала покрытия с основным металлом [52, 55].
При формировании покрытий на границе раздела имеют место явления, связанные с взаимодействием компонентов покрытия и основного металла. Эти явления должны учитываться при выборе технологических процессов совмещения разнородных материалов. Одним из основных условий, которые необходимо соблюдать при формировании качественных покрытий, является недопущение растворения упрочняющего компонента и изменения структуры формируемого покрытия. Нарушение этого условия приведет к снижению механических характеристик формируемых композиций.
Как было показано выше, детонационные способы нанесения не обеспечивают качественных свойств поверхностного слоя из-за высоких значений пористости (до 20 % [7, 8, 19-21, 23, 45, 53, 59, 60]) и появления частиц двойного карбида (Рез\\ С и C03W3C) [8, 53]. Методы, используЕОщие среды — посредники, требуют ввода дополнительных компонентов в состав формируемого покрытия, либо применения барьерного подслоя (например, гальванического покрытия N1P [16-18]) для ограничения скорости химико-термического взаимодействия частиц упрочняющей фазы покрытия и основного металла.
Влияние температурно-временныхрежимов спекания на структуру покрытий
Пятый раздел диссертационной работы посвящен вопросам практического применения результатов исследования. Обоснованы технологические рекомендации по изготовлению изделий с покрытиями, работающих в условии интенсивного износа.
Понятие «конструктивная прочность» связано с тремя основными показателями: а) металлоемкостью; б) надежностью; в) долговечностью. Металлоемкость определяется прочностными характеристиками материала изделия. Надежность в большей степени связана со способностью сплава сопротивляться катастрофическому росту хрупкой трещины и описывается показателями трещиностоикости. Долговечность определяется показателями усталостной выносливости, износостойкости, а также коррозионной стойкости, жаростойкости и т. п.
Основываясь на литературных данных и проведенных исследованиях, можно выделить несколько актуальных направлений в повышении конструктивной прочности деталей машин, элементов конструкций и инструмента методами, основанными на нанесении покрытий: - оптимизация структуры основного металла; - разработка новых способов поверхностного упрочнения изделий (диффузионное насыщение поверхности соответствующими элементами, на плавка на поверхность износостойких покрытий); - оптимизация структуры переходного слоя между покрытием и основным металлом; - разработка новых износостойких материалов. При получении композиций «вольфрамокобальтовое покрытие - сталь» одной из важных задач является управление структурой и свойствами переходного слоя. При этом структура, химический и фазовый состав основного 146 металла, а также режимы его предварительной обработки играют важную роль в обеспечении высокого уровня конструктивной прочности поверхностно упрочненных стальных изделий. 5Л. Эффективные пути повышения конструктивной прочности, основанные на методах поверхностного упрочнения стальных изделий Наиболее эффективным путем решения задач, связанных с повышением ресурса работы машин и механизмов, работающих в условиях интенсивного износа, является нанесение покрытий на рабочие части деталей, придающее изделиям повышенные эксплуатационные свойства. Твердосплавные слои могут быть получены жидкофазным спеканием на многих промышленных сталях. При этом формируется переходная зона между покрытием и нелегировшшой углеродистой сталью толщиной не менее 0,2 мм, что делает невозможным получение тонких покрытий. Во время спекания возможно неравномерное проплавление основного металла по дефектам структуры. В переходной зоне присутствуют крупные частицы сложного карбида Fe3W3C и колонии эвтектики Fe - FejWsC. Образование этих структурных составляющих отрицательно отражается на механических свойствах поверхностного слоя. Предварительное борирование углеродистой стали позволяет сделать процесс жидкофазного спекания управляемым по следующим параметрам качества поверхностного слоя: - толщина и структура переходной зоны; - адгезионно-когезионная прочность; - состав и структура твердосплавного слоя; - конструктивная прочность упрочненного материала. В качестве технологических приемов, позволяющих формировать высококачественные твердосплавные покрытия на подвергаемых износу изделиях из углеродистых сталей, рекомендуются: - предварительное борирование упрочняемых стальных поверхностей (при температурах 800-900 С в течение 1-6 часов); - электрофоретическое осаждение твердосплавной порошковой смеси WC-Co толщиной 50-200 мкм; - жидкофазное спекание в вакууме при температуре 1175-1180 С в течение 1-10 с (скорости нагрева и охлаждения определяются толщиной покрытия и конструкцией детали); - закалка поверхностно упрочненных изделий с отпуском при температурах 100-600 С; - финишная механическая обработка поверхности с целью обеспечения необходимой точности. При подготовке диссертационной работы наряду с запланированными исследованиями также выполнялись работы практического характера, направленные на повышение срока службы реальных изделий машиностроения. На основании научно-исследовательской работы проведены промышленные испытания пальцев мельницы МП-205, упрочненных путем нанесения вольфрамокобальтовых покрытий. Мельница МП-205, выпускаемая в ООО «ИПП Продсельмаш», предназначена для размола и дробления зерновых культур, специй, сахара и строительных материалов. Общий вид и технические характеристики мельницы представлены на рис. 5.1 и в таблице 5.1. В процессе размола происходит интенсивное изнашивание торцевой и боковой поверхности пальца при взаимодействии с зерновыми культурами. Общий вид и схема пальцев мельницы МП-205 представлены на рис. 5.2. Изготовление пальцев мельницы из закаленных высокоуглеродистых сталей невозможно по причине их низкой трещиностойкости. Разрушение одного пальца неминуемо приводит к ускоренному разрушению остальных, вследствие попадания обломков в зону размола. Применение низкоуглероди стых сталей с высокой трещиностойкостью связано с быстрым износом паль цев о размалываемые материалы.
Влияние режимов предварительного борирования стали 45 на микротвердость покрытий
Оптимальным материалом для изготовления пальцев является сталь 45 после закалки и среднего отпуска. Твердость пальцев после термической обработки составляет 40 - 42 HRC. На основании полученных результатов проведены промышленные испытания пальцев с вольфрам око бал ьтовыми покрытиями, полученными по технологии жидкофазного спекания. Процесс формирования твердосплавных покрытий состоит из следующих операций: - предварительное борирование пальцев (сталь 45) при температуре 900 С в течение 6 часов; - нанесение шликера, состоящего из этилового спирта и вольфрамоко бальтовой порошковой смеси, на рабочую поверхность пальца (толщина фор мируемого покрытия составляет 200-350 мкм); - жидкофазное спекание в вакууме при 1175-1180 С в течение 10 с; - закалка деталей с покрытиями и отпуск при 300 С. Промышленные испытания поверхностно упрочненных пальцев мельницы МП-205 показали увеличение срока их службы в 3 раза по сравнению с ранее применявшейся технологией объемной закалки пальцев из стали 45 с последующим отпуском при температуре 250...300 С. Эффективность проведенных исследований подтверждена актом промышленного использования (приложение 1). На основании проведенных исследований были предложены методики настройки установок, определения их технических параметров, оптимизированы критерии качества исследуемых материалов, а также модернизированы основные узлы, определяющие надежность работы испытательных установок. В настоящее время установки на контактно-усталостную выносливость и стойкость в условиях газоабразивного изнашивания изготовлены и переданы в Иркутский государственный университет путей сообщения на кафедру «Теоретическая и прикладная механика» для использования в учебном процессе при освоении студентами курса «Трибология». Оборудование используется при проведении лабораторных работ. Особенности устройства установок позволяют использовать в качестве объектов исследования компактные плоские образцы. Такой тип образцов позволяет испытывать материалы с покрытиями. Анализ результатов эксплуатации испытательных установок свидетельствуют о высокой эффективности их использования в учебном процессе, надежности, простоте обслуживания. Эффективность использования испытательного оборудования в учебном процессе подтверждена актом промышленного использования (приложение 2). 1. На основании научно-исследовательской работы реализована технология нанесения твердосплавных вольфрамокобальтовых покрытий на быстроизнашиваемые поверхности деталей пальцевой мельницы МП-205 производства ООО «ИПП Продсельмаш», предназначенной для размола и дробления зерновых культур. Формирование вольфрам око бальтово го покрытия позволило увеличить срок службы рабочих поверхностей пальцев в 3 раза. 2. Разработаны и внедрены в учебный процесс в Иркутском государственном университете путей сообщения установки для проведения испытаний на контактно-усталостную выносливость и стойкость в условиях газоабразивного изнашивания. 3. Полученные результаты переданы в учебный процесс на кафедру «Материаловедение в машиностроении» Новосибирского государственного технического университета и в настоящее время используются в курсе «Композиционные материалы» и «Теория и технология термической и химико-термической обработки металлов» при чтении лекций и выполнении лабораторных работ. 1. Выявлены зависимости структуры и свойств поверхностного слоя от температурно-временных режимов спекания вольфрамокобальтовых порошковых смесей на поверхности стальных изделий. Установлено, что в диапазоне скоростей нагрева от 0,5 до 1,5 С/с и времени существования жидкой фазы до 10 с при 1250 - 1300 С происходит частичное или полное растворение частиц карбида вольфрама с образованием химического соединения РеэАУэС и эвтектики Fe3W3C - Fe,. Образование этих структурных составляющих отрицательно отражается на механических свойствах переходного слоя. 2. Технологические режимы (скорость нагрева, время спекания) позволяют управлять толщиной переходного слоя, содержащего частицы карбида FesWsC. Минимальная толщина переходного слоя, полученного на поверхности из нелегированных углеродистых сталей составляет 200 мкм. Легирование основного металла карбидообразующими элементами (W, Мо, Сг) позволяет уменьшить переходный слой до 100-150 мкм. Предварительная цементация нелегированных углеродистых сталей, позволяет уменьшить количество частиц Fe3W3C в переходном слое. Объемная доля частиц двойного карбида Fe3W3C в переходном слое снижается с 39 % до 2 % при увеличении продолжительности насыщения от 1 до 6 часов.
