В настоящее время широко используются для изготовления материалов и изделий из них многофункционального назначения с участием тугоплавких соединений, прежде всего карбидов переходных металлов ІУа-УІа подгрупп таблицы Д.И. Менделеева и их сплавов (ТТС). Известно, что их свойства и материалов с их участием во многом зависят  от метода получения карбидов. Особенно высокие эксплуатационные характеристики изделий инструментального назначения  достигаются при  использовании в качестве исходных материалов для их изготовления порошков или гранул плавленых тугоплавких соединений [1,2].  В с вязи с этим исследование влияния условий получения на состав и свойства плавленых карбидов представляет интерес с точки зрения получения материалов с наперед заданными свойствами, а также получения фундаментальных данных об их поведении при температурах плавления и природе их свойств.

Как следует из имеющихся данных [3], карбиды при высоких температурах и, особенно при температурах плавления, разлагаются с преимущественным испарением того или иного компонента. При этом степень разложения и испарения составляющих зависит от условий получения. При получении плавленых карбидов плавлением с помощью расходуемого электрода в дуговой печи под давлением защитного газа [2] это могут быть плотность тока дуги, давление газа, скорость охлаждения расплава.

В настоящей работе исследовалось влияние скорости охлаждения распла-ва в кристаллизаторе после плавки. Охлаждение проводили со скоростью 20,70, 200, 600 и 1000 град/мин. Плавку проводили в установке описанной в работе [2] при плотности тока дуги 120 А/см² и давлении аргона в рабочей камере  4,0 МПа.

Исследовалась структура полученных карбидов, их состав, микротвердо-сть и прочность зерен на раздавливание. Установлено, что структура карбида изменяется в зависимости от скорости охлаждения (рис. 1). С увеличением ско-рости охлаждения значительно уменьшается размер зерен. При этом в карбидах охлажденных со скоростью 600 и 1000 град/мин. присут­ствует вторая фазовая составляющая, которая может быть идентифицирована как свободный углерод,  количество которого увеличивается с увеличением скорости охлаждения.  Пос-леднее подтверждается результатами определения химического состава кар-бидов (табл. 1).

а – 40; б – 200; в – 600; г – 1000

Рисунок 1 –  Микроструктура плавленого карбида титана охлажденного с различной  скоростью (град/мин) (х 360)

Таблица 1– Состав и свойства плавленого карбида титана

Карбид

Скорость охлаждения,

град/мин

Содержание углерода, %

Микротвер-дость, ГПа

Прочность зерен х10^-2, Н/зерно

Связанный

Свободный

TiC

40

19,7

0,19

30,15±100

435

TiC

70

19,5

0,22

31,20±130

405

TiC

200

18,4

0,94

33,06±150

410

TiC

600

18,1

1,85

36,13±100

432

TiC

1000

17,2

3,17

31,21±150

320

Эти данные подтверждают предположение о том, что при плавке карбидов переходных металлов ІУа подгруппы происходит их диссоциация с преимущественным испарением углерода. Последний при наличии давления газа в рабочей камере  не испаряется, а остается в расплаве и  в дальнейшем при медленном охлаждении взаимодействует с ним с получением карбида по составу близкому к исходному [2].

Из таблицы также видно, что с увеличением скорости охлаждения рас­плава уменьшается количество связанного углерода. Эти данные вступают в противоречие с результатами  измерения микротвердости полученных карби­дов. Ведь  известно, что с уменьшением  содержания связанного углерода в карбиде титана его микротвердость уменьшается [2,4]. Это противоречие в нашем случае может быть объяснено тем, что, как показали результаты рентге­ноструктурного анализа, с увеличением скорости охлаждения увеличиваются внутренние напряжения в карбиде, которые  способствуют увеличению микро­твердости. Конкуренция влияния этих факторов  приводит к экстремальной ее зависимости от скорости охлаждения. При увеличении скорости охлаждения от 40 до 600 град/мин. превалирующее влияние на величину  микротвердости ока­зывает влияние увеличение внутренних напряжений в карбиде, а при скорости охлаждения 1000 град/мин. – уменьшение связанного углерода.

Таким образом, полученные в работе результаты позволяют сделать вы­вод, что изменяя условия  получения плавленых карбидов можно регулировать  их состав и структуру и, тем самым, получать их с заранее заданными свой­ствами.