<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.3 20210610//EN" "JATS-journalpublishing1-3.dtd">
<article article-type="research-article" dtd-version="1.3" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xml:lang="ru"><front><journal-meta><journal-id journal-id-type="publisher-id">powder</journal-id><journal-title-group><journal-title xml:lang="ru">Известия вузов. Порошковая металлургия и функциональные покрытия</journal-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Powder Metallurgy аnd Functional Coatings (Izvestiya Vuzov. Poroshkovaya Metallurgiya i Funktsional'nye Pokrytiya)</trans-title></trans-title-group></journal-title-group><issn pub-type="ppub">1997-308X</issn><issn pub-type="epub">2412-8767</issn><publisher><publisher-name>НИТУ "МИСИС"</publisher-name></publisher></journal-meta><article-meta><article-id pub-id-type="doi">10.17073/1997-308X-2020-4-55-65</article-id><article-id custom-type="elpub" pub-id-type="custom">powder-576</article-id><article-categories><subj-group subj-group-type="heading"><subject>Research Article</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="ru"><subject>Тугоплавкие, керамические и композиционные материалы</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="en"><subject>Refractory, Ceramic, and Composite Materials</subject></subj-group></article-categories><title-group><article-title>Влияние режимов термоциклирования на механические и триботехнические свойства твердого сплава ВК8</article-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Influence of thermal cycling modes on VK8 hard alloy mechanical and tribological properties</trans-title></trans-title-group></title-group><contrib-group><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Богодухов</surname><given-names>С. И.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Bogodukhov</surname><given-names>S. I.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>Доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой материаловедения и технологии материалов</p><p>460018, г. Оренбург, пр. Победы, 13</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Dr. Sci. (Eng.), prof., head of Department of materials science and technology materials</p><p>460018, Orenburg, Pobeda ave., 13</p></bio><email xlink:type="simple">ogu@mailgate.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Козик</surname><given-names>Е. С.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Kozik</surname><given-names>E. S.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>Кандидат технических наук, доцент кафедры материаловедения и технологии материалов</p><p>460018, г. Оренбург, пр. Победы, 13</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Cand. Sci. (Eng.), associate prof., Department of materials science and technology materials</p><p>460018, Orenburg, Pobeda ave., 13</p></bio><email xlink:type="simple">ele57670823@yandex.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Свиденко</surname><given-names>Е. В.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Svidenko</surname><given-names>E. V.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>Кандидат технических наук, преподаватель кафедры материаловедения и технологии материалов</p><p>460018, г. Оренбург, пр. Победы, 13</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Cand. Sci. (Eng.), lecturer, Department of materials science and technology materials</p><p>460018, Orenburg, Pobeda ave., 13</p></bio><email xlink:type="simple">tzvetkova.katia2016@yandex.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib></contrib-group><aff-alternatives id="aff-1"><aff xml:lang="ru">Оренбургский государственный университет (ОГУ)<country>Россия</country></aff><aff xml:lang="en">Orenburg State University (OSU)<country>Russian Federation</country></aff></aff-alternatives><pub-date pub-type="collection"><year>2020</year></pub-date><pub-date pub-type="epub"><day>14</day><month>12</month><year>2020</year></pub-date><volume>0</volume><issue>4</issue><fpage>55</fpage><lpage>65</lpage><permissions><copyright-statement>Copyright &amp;#x00A9; НИТУ "МИСИС", 2020</copyright-statement><copyright-year>2020</copyright-year><copyright-holder xml:lang="ru">НИТУ "МИСИС"</copyright-holder><copyright-holder xml:lang="en">НИТУ "МИСИС"</copyright-holder><license xlink:href="https://powder.misis.ru/jour/about/submissions#copyrightNotice" xlink:type="simple"><license-p>https://powder.misis.ru/jour/about/submissions#copyrightNotice</license-p></license></permissions><self-uri xlink:href="https://powder.misis.ru/jour/article/view/576">https://powder.misis.ru/jour/article/view/576</self-uri><abstract><p>Твердые сплавы – распространенный материал, широко применяемый в инструментальной промышленности. Содержание в их составе тугоплавких карбидов придает твердосплавному инструменту высокую твердость (от 80 до 92 HRA) и теплостойкость (от 800 до 1000 °С), позволяющие использовать при работе с ним скорости резания, в несколько раз превышающие таковые для быстрорежущих сталей. Однако, в отличие от последних, твердые сплавы имеют пониженную прочность (от 1000 до 1500 МПа) и не обладают ударной вязкостью, что является актуальной проблемой. Было изучено влияние режимов термоциклирования на механические и трибологические свойства твердого сплава ВК8 (WC–8Co), служащего материалом для изготовления резцов и режущих пластин для обработки металлов на металлорежущих станках. В качестве объекта исследования выбраны штабики из сплава ВК8 размером 5×5×35 мм, изготовленные методами порошковой металлургии на Димитровградском инструментальном заводе. Критериями оценки режимов термообработки (ТО) были твердость по Виккерсу, предел прочности на изгиб, износостойкость по массе (по сравнению с износом термически не обработанного образца в состоянии поставки). Пластины в исходном состоянии и после ТО подвергали испытаниям на абразивный износ. Результаты изнашивания оценивали по изменению их массы. Определены закономерности влияния различных временных и температурных режимов ТО на трибологические характеристики изделий из вольфрамовых твердых сплавов группы ВК. Увеличение количества циклов термоциклирования приводило к повышению таких механических характеристик сплава ВК8, как прочность и твердость. При 5-кратном повторении циклов было получено улучшение абразивной износостойкости по сравнению с исходным образцом без ТО. Элементный состав твердого сплава ВК8 после термоциклирования изменялся незначительно – отмечалось лишь несущественное возрастание кислорода на поверхности пластин. Размер зерна после термоциклирования, по сравнению с исходным образцом, увеличился. Установлено, что циклическая ТО сплава ВК8 приводит к изменению фазового состава. Рентгенофазовый анализ показал присутствие большого количества α-Со с гексагональным плотноупакованным типом решетки на поверхности твердого сплава и твердого раствора WC в α-Со. Изменение соотношения модификаций кобальта служит причиной ослабления микронапряжений. Анализ состояния структуры карбидной фазы показал, что после термоциклирования размер кристаллитов и величина микронапряжений изменились. Период решетки твердого раствора кубической модификации кобальта уменьшился, что может свидетельствовать о снижении количества растворенного в нем карбида вольфрама и углерода. Статистическая обработка результатов эксперимента включала расчет среднего значения механической характеристики, ее дисперсии и среднеквадратичного отклонения в выбранном доверительном интервале.</p></abstract><trans-abstract xml:lang="en"><p>Hard alloys are popular materials widely used in the toolmaking industry. Refractory carbides included in their composition make carbide tools very hard (80 to 92 HRA) and heat-resistant (800 to 1000 °С) so as they can be used at cutting speeds several times higher than those used for high-speed steels. However, hard alloys differ from the latter by lower strength (1000 to 1500 MPa) and the absence of impact strength, and this constitutes an urgent problem. We studied the influence of thermal cycling modes on the mechanical and tribological properties of VK8 (WC–8Co) hard alloy used in the manufacture of cutters and cutting inserts for metal working on metal-cutting machines. As the object of study, we selected 5×5×35 mm billets made of VK8 (WC–8Co) alloy manufactured by powder metallurgy methods at Dimitrovgrad Tool Plant. The following criteria were selected for heat treatment mode evaluation: Vickers hardness, flexural strength, and mass wear resistance (as compared to the wear of asreceived samples that were not heat treated). Plates in the initial state and after heat treatment were subjected to abrasion tests. Wear results were evaluated by the change in the mass of plates. Regularities of the influence of various time and temperature conditions of heat treatment on the tribological properties of products made of VK group tungsten hard alloys were determined. An increase in the number of thermal cycling cycles improved such mechanical properties of the VK8 hard alloy as strength and hardness. When repeating the cycles five times, an increase in abrasive wear resistance was obtained compared to the initial nonheat-treated sample. The elemental composition of the VK8 hard alloy changed insignificantly after thermal cycling, only a slight increase in oxygen was observed on the surface of plates. The grain size after thermal cycling increased in comparison with the initial VK8 hard alloy. It was found that VK8 hard alloy thermocyclic treatment leads to a change in the phase composition. X-ray phase analysis showed the presence of a large amount of α-Co with an hcp-type lattice on the surface of a hard alloy and a solid solution of WC in α-Co. A change in the cobalt modification ratio causes a decrease in microstresses. An analysis of the carbide phase structure state showed that the size of crystallites and microstresses changed after thermal cycling. The lattice constant of the cobalt cubic solid solution decreased, which may indicate a decrease in the amount of tungsten carbide and carbon dissolved in it. Statistical processing of experimental results included the calculation of the average value of the mechanical property, its dispersion and standard deviation in the selected confidence interval.</p></trans-abstract><kwd-group xml:lang="ru"><kwd>твердосплавные штабики марки ВК8</kwd><kwd>термоциклирование</kwd><kwd>абразивный износ</kwd><kwd>износостойкость</kwd><kwd>рентгеноструктурный анализ</kwd></kwd-group><kwd-group xml:lang="en"><kwd>VK8 carbide steels</kwd><kwd>thermal cycling</kwd><kwd>abrasive wear</kwd><kwd>wear resistance</kwd><kwd>X-ray analysis</kwd></kwd-group></article-meta></front><back><ref-list><title>References</title><ref id="cit1"><label>1</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Zhang Li, Wang Yuan-Jie, Yu Xian-Wang, Chen Shu, Xiong Xiang-Jin. Crack propagation characteristic and toughness of functionally graded WC—Co cemented carbide. Int. J. Refract. Met. Hard Mater. 2008. Vol. 26. No. 4. P. 295—300.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Zhang Li, Wang Yuan-Jie, Yu Xian-Wang, Chen Shu, Xiong Xiang-Jin. Crack propagation characteristic and toughness of functionally graded WC—Co cemented carbide. Int. J. Refract. Met. Hard Mater. 2008. Vol. 26. No. 4. P. 295—300.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit2"><label>2</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Colovcan V.T. Some analytical consequences of experiment data on properties of WC—Co hard metals. Int J. Refract. Met. Hard Mater. 2008. Vol. 26. No. 4. P. 301—305.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Colovcan V.T. Some analytical consequences of experiment data on properties of WC—Co hard metals. Int J. Refract. Met. Hard Mater. 2008. Vol. 26. No. 4. P. 301—305.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit3"><label>3</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Guo Zhixing, Xiong Ji, Yang Mei, Jiang Cijin. WC—TiC— Ni cemented carbide with enhanced properties. J. Alloys Compd. 2008. Vol. 465. No. 1—2. P. 157—162.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Guo Zhixing, Xiong Ji, Yang Mei, Jiang Cijin. WC—TiC— Ni cemented carbide with enhanced properties. J. Alloys Compd. 2008. Vol. 465. No. 1—2. P. 157—162.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit4"><label>4</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Креймер Г.С. Прочность твердых сплавов. М.: Металлургия, 1971.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Kreimer G.S. Strengh of hard alloys. Moscow: Metallurgiya, 1971 (In Russ.).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit5"><label>5</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Панов В.С., Чувилин А.М. Технология и свойства спеченных твердых сплавов и изделий из них. М.: МИСиС, 2001.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Panov V.S., Chuvilin А.М. Technology and properties of sintered hard alloys and their products. Мoscow: MISIS, 2001 (In Russ.).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit6"><label>6</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Bock H., Hoffman H., Blumenauer H. Mechanische Eigenschaften von Wolframkarbid—Kobalt legierugen. Technik. 1976. Bd. 31. No. 1. S. 47—51.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Bock H., Hoffman H., Blumenauer H. Mechanische Eigenschaften von Wolframkarbid—Kobalt legierugen. Technik. 1976. Bd. 31. No. 1. S. 47—51.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit7"><label>7</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Gurland J. The fracture strength of sintered WC—Co alloys in relation to composition and particle spacing. Trans. Met. Soc. AIME. 1963. Vol. 227. No. 1. P. 28—43.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Gurland J. The fracture strength of sintered WC—Co alloys in relation to composition and particle spacing. Trans. Met. Soc. AIME. 1963. Vol. 227. No. 1. P. 28—43.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit8"><label>8</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Suzuki H., Hayashi K. Strenght of WC—Co cemented carbides in relation to their fracture sources. Planseeber. Pulvermet. 1975. Vol. 23. No. 1. P. 24—36.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Suzuki H., Hayashi K. Strenght of WC—Co cemented carbides in relation to their fracture sources. Planseeber. Pulvermet. 1975. Vol. 23. No. 1. P. 24—36.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit9"><label>9</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Токова Л.В., Зайцев А.А., Курбаткина В.В., Левашов Е.А., Сидоренко Д.А., Андреев В.А. Особенности влияния нанодисперсных добавок ZrO2 и WC на свойства металломатричного композита. Известия вузов. Порошковая металлургия и функциональные покрытия. 2012. No. 3. С. 37—41.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Tokova L.V., Zaitsev A.A., Kurbatkina V.V., Levashov E.A., Sidorenko D.A., Andreev V.A. Features of the influence of ZrO2 and WC nanodispersed additives on the properties of metal matrix composite. Russ. J. Non-Ferr. Met. 2014. Vol. 55. No. 2. P. 186—190.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit10"><label>10</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Богодухов С.И. Материаловедение. М.: Машиностроение, 2015.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Bogodukhov S.I. Materials science. Мoscow: Mashinostroenie, 2015 (In Russ.).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit11"><label>11</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Бондаренко В.А. Обеспечение качества и улучшение характеристик режущих инструментов. М.: Машиностроение, 2000.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Bondarenko V.A. Quality assurance and improvement of characteristics of cutting tools. Мoscow: Mashinostroenie, 2000 (In Russ.).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit12"><label>12</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Либенсон Г.А. Процессы порошковой металлургии. М.: Изд-во МИСиС, 2001. Т. 1.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Libenson G.A. Powder metallurgy processes. Мoscow: MISIS, 2001. Vol. 1 (In Russ.).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit13"><label>13</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Kim C.S., Massa T.P., Rohrer G.S. Modeling the relationship between microstructural features and the strengh of WC—Co composites. Int. J. Refract. Met. Hard Mater. 2006. Vol. 24 (1). P. 89—100.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Kim C.S., Massa T.P., Rohrer G.S. Modeling the relationship between microstructural features and the strengh of WC—Co composites. Int. J. Refract. Met. Hard Mater. 2006. Vol. 24 (1). P. 89—100.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit14"><label>14</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Yamamoto T., Ikuhara Y., Watanabe T., Sakuma T., Taniuchi Y., Okada K., Tanase T. High resolution microscopy study in Cr3C2-doped WC—Co. J. Mater. Sci. 2001. No. 36. P. 3885—3890.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Yamamoto T., Ikuhara Y., Watanabe T., Sakuma T., Taniuchi Y., Okada K., Tanase T. High resolution microscopy study in Cr3C2-doped WC—Co. J. Mater. Sci. 2001. No. 36. P. 3885—3890.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit15"><label>15</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Jaensson B.O. Die untersuchung von Verformungsersheinungen in hochfeste WC—Co Legierungeen mit Hilfeeines neuen localisierungsverfahrens fur die Abdruckelektronenmicroscopie. Pract. Metallogr. 1972. Bd. 9. No. 11. S. 624—641.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Jaensson B.O. Die untersuchung von Verformungsersheinungen in hochfeste WC—Co Legierungeen mit Hilfeeines neuen localisierungsverfahrens fur die Abdruckelektronenmicroscopie. Pract. Metallogr. 1972. Bd. 9. No. 11. S. 624—641.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit16"><label>16</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Богодухов С.И. Определение модуля упругости различных материалов с применением средств тензометрии. Вестн. Оренб. гос. ун-та. 2014. No. 4. С. 289—295.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Bogodukhov S.I. Determination of modulus of elasticity of various materials by means of strain gauges. Vestnik Orenburg. gos. un-ta. 2014. No. 4. P. 289—295 (In Russ.).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit17"><label>17</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Третьяков В.И. Металлокерамические твердые сплавы. М.: Металлургиздат, 1962.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Tretyakov V.I. Nitriding of refractory metals. Moscow: Metallurgizdat, 1962 (In Russ.).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit18"><label>18</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Редченко Д.С., Попов А.Ю. Способ обработки сверхтвердых материалов: Пат. 2440229 (РФ). 2012.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Redchenko D.S., Popov A.Yu. Method for processing superhard materials: Pat. 2440229 (RF). 2012 (In Russ.).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit19"><label>19</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Соколов А.Г. Способ обработки твердосплавного инструмента: Пат. 2509173 (РФ). 2014.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Sokolov A.G. Method for machining carbide tools: Pat. 2509173 (RF). 2014 (In Russ.).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit20"><label>20</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Чеховой А.Н., Бельков О.В., Прокопова Т.И. Способ химико-термической обработки изделий из твердого сплава и стали: Пат. 2231573 (РФ). 2004.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Chekhovoi A.N., Bel’kov O.V., Prokopova T.I. Method of chemical-thermal treatment of products from hard alloy and steel: Pat. 2231573 (RF). 2004 (In Russ.).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit21"><label>21</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Осколкова Т.Н., Будовских Е.А. Способ поверхностного упрочнения вольфрамокобальтового твердосплавного инструмента: Пат. 2398046 (РФ). 2010.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Oskolkova T.N., Budovskikh Е.А. Method for surface hardening of wolfoamocobate hard alloy: Pat. 2398046 (RF). 2010 (In Russ.).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit22"><label>22</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Хиндрик Э. Пластина с покрытием для режущего инструмента для обточки сталей: Пат. 2536014 (РФ). 2014.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Khindrik E. Plate with a coating for cutting tools for turning steels: Pat. 2536014 (RF). 2014 (In Russ.).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit23"><label>23</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Кабанов А.В., Федоров С.В., Вислагузов А.А., Павлов М.Д. Способ упрочнения изделий из твердых сплавов: Пат. 2501865 (РФ). 2013.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Kabanov A.V., Fedorov S.V., Vislaguzov A.A., Pavlov M.D. Method of hardening of products from hard alloys: Pat. 2501865 (RF). 2013 (In Russ.).</mixed-citation></citation-alternatives></ref></ref-list><fn-group><fn fn-type="conflict"><p>The authors declare that there are no conflicts of interest present.</p></fn></fn-group></back></article>
