Оренбургский государственный университет, Оренбург, Россия

С. И. Богодухов, профессор кафедры материаловедения и технологии материалов, докт. техн. наук, эл. почта: ogu@mailgate.ru
Е. С. Козик, доцент кафедры материаловедения и технологии материалов, канд. техн. наук, эл. почта: ele57670823@yandex.ru
Е. В. Свиденко, доцент кафедры материаловедения и технологии материалов, канд. техн. наук, эл. почта: tzvetkova.katia2016@yandex.ru

Изучено влияние технических характеристик непрерывной лазерной обработки на структурообразование твердого сплава марки ВК8. Суть лазерной обработки состоит в том, что в ходе лазерного упрочнения происходят диффузионные процессы, такие как распад пересыщенного твердого раствораWС в Со с выделением дисперсных вторичных карбидов. Также после лазерного воздействия на образцы твердосплавных пластин происходит изменение процентного содержания WC (карбида вольфрама) и Со (кобальта): процентное содержание изменяется в зависимости от режимов и приводит к уменьшению содержания основных фаз твердого сплава ВК8. Недостатками лазерного упрочнения твердого сплава марки ВК8 являются: обработка материала, металлорежущего инструмента на ограниченной глубине, низкий коэффициент полезного действия лазера, высокая стоимость лазерной установки и оборудования для ее проведения. Особенностью лазерной обработки является местное воздействие. В процессе лазерной обработки непрерывным излучением расфокусированный луч мощностью излучения P и диаметром пучка фокусирования D равномерно перемещается по поверхности металла со скоростью обработки v. Зона лазерной обработки на поверхности детали имеет форму полосы. Достичь однородности микроструктуры и твердости упрочнения позволяет обработка на больших скоростях с высокими градиентами температуры. Для выполнения данной задачи рекомендуется равномерно распределять плотность мощности по пятну. В экспериментальной работе использовали образцы — пластины режущие сменные многогранные трехгранной формы с размерами, мм: l — 16,5; m — 13,891; d — 9,525 из твердого сплава марки ВК8. Микроструктуру твердого сплава ВК8 исследовали на микроскопах JEOL JCM–6000 (Япония) и μVizo–MET–221 (Россия) при увеличении ×1000. В ходе лазерного упрочнения происходят диффузионные процессы, распад пересыщенного твердого раствора WС в Со с выделением дисперсных вторичных карбидов, наблюдается уменьшение карбида вольфрама (светлая фаза) и увеличение WC в кобальте вблизи полосы закаливания в сравнении с исходным образцом.

1. Панов В. С., Чувилин А. М. Технология и свойства спеченных твердых сплавов и изделий из них. — М. : МИСИС, 2001. — 428 с.
2. Креймер Г. С. Прочность твердых сплавов. — М. : Металлургия, 1971. — 247 с.
3. Bock H., Hoffman H., Blumenauer H. Mechanische eigenschaften von wolframkarbid-kobalt legierugen // Technik. 1976. Vol. 31, No. 1. S. 47–51.
4. Suzuki H., Hayashi K. Strenght of WC – Co cemented carbides in relation to their fracture sources // Planseeber. Pulverment. 1975. Vol. 23, No. 1. P. 24–36.
5. Богодухов С. И., Козик Е. С. Материаловедение. — Старый Оскол : Издательство «ТНТ», 2021. — 536 с.
6. Tokova L. V., Zaitsev A. A., Kurbatkina V. V., Levashov E. A. et al. Features of the influence of ZrO2 and WC nanodispersed additives on the properties of metal matrix composite // Russian Journal of Non-Ferrous Metals. 2019. Vol. 55, No. 2. P. 186–190.
7. Colovcan V. T. Some analytical consequences of experiment data on properties of WC — Co hard metals // International Journal of Refractory Metals and Hard Materials. 2021. Vol. 26, No. 4. P. 301–305.
8. Zhang Li, Wang Yuan-Jie, Yu Xian-wang, Chen Shu et al. Crack propagation characteristic and toughness of functionally graded WC – CO cemented carbide // International Journal of Refractory Metals and Hard Materials. 2020. Vol. 26, No. 4. P. 295–300.
9. Guo Zhixing, Xiong Ji, Yang Mei, Jiang Cijin. WC – TiC – Ni cemented carbide with enhanced properties // The Journal of Alloys and Compounds. 2020. Vol. 465, Iss. 1-2. P. 157–162.
10. Gurland J. The fracture strength of sintered WC – Co alloys in relation to composition and particle spacing // Transactions of the Metallurgical Society of AIME. 1963. Vol. 227, No. 1. P. 28–43.
11. Бондаренко В. А. Обеспечение качества и улучшение характеристик режущих инструментов. — М. : Машиностроение, 2000. — 428 с.
12. Богодухов С. И., Козик Е. С., Свиденко Е. В. Влияние нагрева в различных средах твердых сплавов групп ВК и ТК на качество поверхности // Известия вузов. Цветная металлургия. 2022. Т. 28, № 6. С. 71–80.
13. Bogodukhov S. I., Kozik E. S., Svidenko E. V., Semagina Yu. V. Effect of continuous laser treatment on the wear resistance of hard alloy WCo8 // Materials Science Forum. 2023. Vol. 1083. Р. 210–216.
14. Богодухов С. И., Козик Е. С., Свиденко Е. В. Азотирование твердых сплавов марок Т15К6 и Т14К8 // Цветные металлы. 2023. № 7. С. 76–82.
15. Пат. 2509173 РФ. Способ обработки твердосплавного инструмента / Соколов А. Г.; заявл. 02.12.2013; опубл. 10.03.2014.

16. Пат. 2536014 РФ. Пластина с покрытием для режущего инструмента для обточки сталей / Хиндрик Э.; заявл. 29.06.2010; опубл. 20.12.2014.
17. Kim C. S., Massa T. P., Rohrer G. S. Modeling the relationship between microstructural features and the strengh of WC – Co composites // International Journal of Refractory Metals and Hard Materials. 2020. Vol. 24, Iss. 1. P. 89–100.
18. Yamamoto T., Ikuhara Y., Watanabe T. et al. High resolution microscopy study in Cr₃C₂-doped WC – Co // Journal of Materials Science. 2001. Vol. 36. P. 3885–3890.
19. Пат. 2693238 РФ. Способ упрочнения твердых сплавов / Богодухов С. И., Козик Е. С., Свиденко Е. В.; заявл. 18.10.2018; опубл. 01.07.2019.
20. Jaensson B. O. Die untersuchung von verformungsershei nungen in hochfeste WC – Co legierungeenmit hilfeeinesneuen localisierung sverfahrens fur die abdruckelektronenmicroscopie // Practical Metallography. 1972. Vol. 9, No. 11. S. 624–641.
21. ГОСТ 6456–82. Шкурка шлифовальная бумажная. Технические условия. — Введ. 01.01.1983.
22. ГОСТ 9206–80. Порошки алмазные. Технические условия. — Введ. 01.07.1981.