Незважаючи на величезний прогрес, досягнутий у виробництві твердих сплавів протягом останніх десятиліть, все ще залишаються як технологічні, так і матеріалознавчі проблеми, включаючи розробку нових удосконалених матеріалів із застосуванням сучасних технологій [1].

Тверді сплави на основі карбіду вольфраму, що насьогодні є одними з найбільш розповсюджених інструментальних та конструкційних матеріалів у сучасному виробництві, складаються із тугоплавкої карбідної складової та пластичної цементуючої фази на основі кобальту, нікелю і, в окремих випадках, заліза, або їх поєднання. В останні десятиліття вони все більш широко використовуються в якості конструкційних деталей різних машин та механізмів. Це деталі пар тертя, прокатні валки, робочі елементи апаратів високого тиску, вставки висадочних матриць і т. п. Номенклатура сплавів постійно розширюється. Вони відрізняються фазовим складом, властивостями і структурою фаз, розмірами структурних складових, їх розташуванням в об’ємі твердосплавного виробу.

Незважаючи на широкий спектр досліджень у цій області, що дають розуміння про природу, властивості, особливості виготовлення твердих сплавів, дозволяють одержувати матеріали з високими експлуатаційними характеристиками, їх модернізація є досі актуальним завданням.

Як відомо, в сучасній науковій літературі з твердих сплавів, однією із важливих характеристик вольфрамових твердих сплавах є карбідний скелет [2].

Саме від стану та якості карбідного скелета, що формується при спіканні твердих сплавів, вцілому залежать їх фізико-механічні та експлуатаційні властивості. Його стан прийнято характеризувати формою та розміром частинок карбідної складової в сплавах.

Вихідними речовинами, що входять до складу сплавів WC-Co, є монокарбід вольфраму WC і металевий кобальт (3...6%). Щільність такого сплаву становить 14,8...15,0 г/см³. Твердість – порядку 87…90 HRC. Порошок кобальту при високій температурі плавиться і обтікає зерна карбіду вольфраму.

Мікроструктура сплавів WC-Co в основному двохфазна, що складається з кристалів карбіду вольфраму і ділянок цементуючої (кобальтової) фази. Цементуюча фаза складається з кобальту, в якому розчинені невеликі кількості вольфраму і вуглецю. Розміри карбідних зерен в сплавах WC-Co в залежності від їх призначення коливаються в межах 1...5 мкм. Ділянки цементуючої фази, видимі під мікроскопом, мають зазвичай товщину 1...2 мкм. Розміри зерен кобальтової фази набагато перевищують розміри зерен карбіду вольфраму.

Ефективним доповненням технологічного процесу виробництва деталей з твердих сплавів є електронно-променеве оплавлення. Сфокусований і прискорений потік електронів, кінетична енергія яких, перетворюючись в робочій зоні в інші види (переважно в теплоту), викликає нагрівання, плавлення і випаровування оброблюваного матеріалу, що в підсумку і забезпечує розмірну обробку заготовок. Таке оплавлення збільшує твердість оплавленої частини поверхні, що позитивно впливає на кінцеві властивості матеріалів.

Література:

1. Tolochin A.I., Laptev A.V., Golovkova M.E., Koval'chenko M.S. Ultrafine high-cobalt VK40 hard alloy. I. Structure and properties // Powder Metallurgy and Metal Ceramics. – 2008. – Т. 47. – № 3-4. – С. 176-182.

2. В.П. Бондаренко, А.М. Исонкин, Р.К. Богданов, А.А. Матвейчук. Влияние зернистости высокопрочного тугоплавкого наполнителя на работоспособность алмазных буровых коронок // Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения : сб. науч. тр. / Ин-т сверхтвердых материалов им. В. Н. Бакуля НАН Украины. – Киев, 2010. – Вып. 13. – С. 168–173.