РАСПЛАВЫ
4 • 2015
УДК 621.9.048
ЭЛЕКТРОИСКРОВОЕ ЛЕГИРОВАНИЕ СПЛАВА АЛ9 ТВЕРДЫМИ СПЛАВАМИ
© 2015 г. С. Г. Купцов, М. В. Фоминых, Д. В. Мухинов, Р. С. Магомедова, Е. А. Никоненко
Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина, 620002, Екатеринбург, ул. Мира, 19 e-mail: matu@mail.ru Поступила в редакцию 22.01.2015
Исследован рентгенофазовый состав электроискровых покрытий стали Х12М сплавом ВТ1-0 (титаном) и твердыми сплавами Т15К6, Т30К4. Показано, что во всех случаях образуется карбид титана TiC и происходит распад карбида вольфрама с появлением в покрытии фазы вольфрама. Эти процессы интенсифицируются со временем, емкостью и частотой. Монотонно увеличивается поверхностная твердость, привес и толщина белого слоя.
Ключевые слова: электроискровое легирование, титан, твердые сплавы, микротвердость, белый слой.
С целью проверки определенных выше закономерностей производилось легирование сплава АЛ9, прошедшего термообработку. ЭИЛ проводилось с использованием твердых сплавов ВК8, Т15К6, Т30К4.
В работах [1, 2] проведено исследование электроискрового легирования конструкционных сталей титановых сплавов твердыми сплавами ВК8, Т15К6, Т30К4, показана возможность появления из карбидов вольфрама и титана. В связи с этим вызывает интерес получение карбидных покрытий на алюминиевых сталях.
1. ЭЛЕКТРОИСКРОВОЕ ЛЕГИРОВАНИЕ СПЛАВА АЛ9 ТВЕРДЫМ СПЛАВОМ ВК8
Результаты упрочнения алюминиевого сплава приведены на рисунках 1, 3, 5. Фазовый состав электроискрового покрытия в начальные моменты обработки представляет собой карбиды W2C, WC и алюминиевую основу.
По мере увеличения времени обработки наблюдается уменьшение линии основы и образование полуторного карбида W2C. После 4-х минут легирования фазовый состав стабилизируется, и дальнейшая обработка практически не изменяет соотношение структурных составляющих. Карбид WC, входящий в состав твердого сплава ВК8, наблюдается в покрытии в небольшом количестве. Следовательно, данное соединение претерпевает превращение WC ^ W2C, которое можно представить как первоначальный распад карбида на W и C, а затем формирование полуторного W2C. Изменение микротвердости, привеса, глубины "белого слоя" приведены на рис. 2, 4. Эти параметры также стабилизируются после 4-х минут обработки. Микротвердость достигает значения 18 ГПа, толщина белого слоя — 18 мкм.
2. ЭИЛ СПЛАВА АЛ9 ТВЕРДЫМИ СПЛАВАМИ Т15К6, Т30К4
Результаты упрочнения приведены на рис. 3—5. Некоторые из приведенных зависимостей, как и следовало ожидать, аналогичны приведенным ранее закономерностям легирования сталей и титана. А именно: во-первых, происходит формирование карбида титана (параметр решетки 4.3004 А) с высокой микротвердостью — до 20 ГПа; во-вторых, карбидов вольфрама не обнаружено, а в-третьих, наблюдается достижение
Рис. 1. Изменение фазового состава поверхностного слоя сплава Ал-9 в зависимости от времени напыления составом ВК8.-Исходное состояние,---1, — - — 4,.....8 мин/см2.
H20, ГПа
Am, мг/см2 8 г 6 -4 -
■__^
2
0*—-
h, мкм
0 2 4 6 8
t, мин
Рис. 2. Изменение поверхностной микротвердости, привеса и глубины "белого слоя" сплава Ал-9 в зависимости от времени напыления сплавом ВК8. H20. — микротвердость, Am — привес, h — глубина "белого слоя".
Рис. 3. Изменение фазового состава поверхностного слоя сплава Ал-9 в зависимости от времени напыления сплавом Т15К6.-1,---2, — - — 3,.....4мин/см2.
Н20, ГПа
Рис. 4. Изменение поверхностной микротвердости, привеса и глубины "белого слоя" сплава Ал-9 в зависимости от времени напыления сплавом Т15К6. Н20 — микротвердость, Ат — привес, к — глубина "белого слоя".
Рис. 5. Изменение фазового состава поверхностного слоя сплава Ал-9 в зависимости от времени напыления сплавом Т30К4.-1,---2, — - — 3,.....4 мин/см2.
Рис. 6. Изменение поверхностной микротвердости, привеса и глубины "белого слоя" сплава Ал-9 в зависимости от времени напыления сплавом Т30К4. Н20 — микротвердость, Am — привес, h — глубина "белого слоя".
микротвердостью максимального значения после 3-4-х минут напыления. Режим легирования соответствует выбранному ранее.
ВЫВОДЫ
1. Во всех случаях в процессе электроискровой обработки наблюдается появление карбидов вольфрама '2С и 'С. С увеличением времени ЭИЛ количество карбида '2С в покрытии увеличения.
2. Во всех случаях происходит монотонное увеличение микротвердости, привеса, глубины "белого слоя" со временем.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Купцов С.Г., Фоминых М.В., Мухинов Д.В., Магомедова Р. С ., Саражин Л.В. Структурные превращения в процессе ЭИЛ в инструментальных сталях. Компьютерное моделирование физико-химических свойств стекол и расплавов / Труды XII Российского семинара. Курган, 2014. С. 73—76.
2. Купцов С.Г., Валиев Р.М., Фоминых М.В., Арнаутова М.Б. Повышение эксплуатационной прочности конструкционных материалов модификацией поверхности / Сварка и родственные процессы в промышленности. Доклады научно-технического семинара. Киев, 2006. С. 74-76.
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.