1.3 Особливості термічного оброблення спечених твердих сплавів

Багатокомпонентний склад твердих сплавів обумовлює складність проведення будь якого термічного оброблення. Термічний вплив на твердий сплав суттєво змінює морфологію, структуру і склад як карбідів так і металевої зв’язки [1]. Розуміти і керувати цими перетвореннями – головне завдання фізичного металознавства і фізичної хімії металургійних процесів.

На можливість термообробки вольфрамових твердих сплавів вказує зміна, з ростом температури, розчинності карбіду вольфраму у кобальті в твердому стані і наявність алотропічного перетворення кобальтової фази [2]. Щетіліна Е.А. та Туманов В.А. досліджували зміну властивостей твердих розчинів вольфраму і вуглецю у кобальтовій фазі під впливом термообробки для однофазних, з вмістом 0,15-9,5 % WC, а також двофазних з 50 % WC, при різних режимах термообробки [3]. Закономірних змін твердості, модулю пружності, коерцитивної сили, питомого електричного опору та магнітної проникності автори не виявили і зробили висновок о недоцільності термічної обробки сплавів WC-Co із вмістом вуглецю, що відповідає з’єднанню карбід вольфраму. Чапорова І.Н. досліджувала двофазові сплави, що містять 3–25 % Co [4]. Вони показали, що при повільному охолодженні концентрація вольфраму в кобальтовій фазі знижується, а при швидкому – зростає. Це підтверджується дослідженнями системи Co–C, коли швидкісний нагрів з наступним охолодженням викликає збільшення розчинності вуглецю у кобальті в 16 разів [5]. Період гратки кобальтової фази менше, у випадку повільного охолодження зразка. Для великозернистих сплавів (~4 мкм) показано, що при швидкому охолодженні σ_зг зростає, а ударна в’язкість залишається в тих самих межах, що і при повільному охолодженні. Це пояснюється тим, що для великозернистих сплавів, які мають відносно великі включення кобальтової фази, фіксація високого вмісту вольфраму при гартуванні сприяє підвищенню її твердості і виявляється корисною для сплаву в цілому.

Дані дослідження дозволили виявити основні фактори впливу термообробки на експлуатаційні властивості сплавів WC-Co:

зміна величини і знаку макронапружень II роду у поверхневому шарі зразка (напруження розтягування змінюються на напруження стискування після термообробки);

збільшення фазових мікронапружень у карбідній фазі;

додаткове розчинення карбіду вольфраму в кобальті.

При цьому автори відзначають, що міжфазна і контактна поверхня, відносна доля контактної поверхні, величина і форма зерен вольфраму у термооброблених сплавів суттєво не змінюються і не можуть впливати на рівень властивостей сплаву, що суперечить даним Лошака М.Г. [6].

На основі цих даних, можна зробити висновок, що ефективній термічній обробці можуть піддаватися лише сплави з високим вмістом вольфраму у кобальтовій фазі (низьковуглецеві). Третьяков В.І. узагальнив всі дані по термообробці сплавів WC-Co, вважає недоцільним її проведення у промисловому масштабі [7].???

Серед безвольфрамових твердих сплавів перспективними, з точки зору термічної обробки, є тверді сплави на основі карбіду титану зі сталевою зв’язкою [8]. Випускаються вони під марками «феротік», «феротикар», «феротитаніт» і містять ~33 % карбіду титану і ~67% зв’язки з вуглецевої, легованої інструментальної або швидкорізальної сталі. Висока кількість сталевої зв’язки дає можливість піддавати такі сплави механічній обробці після відпалу.

Тверді сплави карбід титану — сталь отримують двома способами: