При травлении зерна карбида титана окрашиваются в темный цвет, в то время как связка остается светлой.
СЛОЖНЫЙ КАРБИД ТИТАНА
Сложный карбид титана является твердым раствором карбида вольфрама в карбиде титана.
Формирование зерна сложного карбида титана происходит при высокой температуре спекания. В начальный период спекания растворение карбида вольфрама происходит только в поверхностном слое частиц карбида титана и образуется двухфазное зерно, сердцевина которого - это первичный кристаллик карбида титана, окруженный оболочкой из твердого раствора карбида вольфрама в карбиде титана.
С увеличением продолжительности спекания толщина оболочки увеличивается и в конечном итоге кристалл карбида титана полностью исчезает. При полном насыщении зерна карбида
|
А Б
Рис.120. Структура сложного карбида. А - вольфрам-титановый, Б - титан-
молибден-рениевый. 1500х
титана карбидом вольфрама образуется однородное по химическому составу зерно сложного карбида титана - которое и является конечной целью процесса спекания сплавов ТК, так как режущие свойства пластинок из однородных зерен сложного карбида титана значительно выше, чем у пластинок, содержащих в своей структуре двухфазные зерна.
Зерна сложного карбида титана имеют округлую, приближающуюся к сферической, форму и обособлены друг от друга.
При травлении зерно сложного карбида титана окрашивается в светлокоричневый цвет, а если получены двухфазные зерна, то центр зерна получается светлым.
ЦЕМЕНТИРУЮЩАЯ СВЯЗКА
В качестве материала связки в твердых сплавах использую кобальт, никель, железо и различные сплавы и композиции на основе никеля, железа, меди и т.п.
При травлении шлифа "на связку", она выступает в виде тонких прожилок и точек вокруг зерен основы: в сплавах ВК, ТК, ТТК - темного цвета, в сплавах ТН, КНТ, КХН - темного.
Дефект структуры цементирующей связки - неравномерность распределения по сечению. Наилучшим является равномерное распределение связки в виде тонких прожилок, окружающих зерна основы, толщиной не более 1 мкм.
Наиболее частые случаи распределения связки показаны на рисунке 121.
ГРАФИТНЫЕ ВКЛЮЧЕНИЯ
Твердосплавные пластинки спекаются в науглероживающих условиях: углерод присутствует в атмосфере печи, в засыпке, при разложении пластификатора. При спекании с избыточным содержанием углерода в сплаве появляется свободный углерод в виде графита.
А Б
Включения графита выявляются на нетравленных шлифах в виде черных чешуек, распределенных либо равномерно по всему сечению шлифа, либо в виде отдельных групп.
Оптимальным является равномерное распределение, наихудшим - скопление включений графита вытянутых по сечению шлифа, как это показано на рисунке 122.
Графитовые включения, при заметном их количестве, существенно снижают механическую прочность изделий.
Рис.122. Графитовые включения. А - 0,2%, Б - 2,7%, В - 3,5%.
ОБЕЗУГЛЕРОЖИВАНИЕ ИЛИ ОБРАЗОВАНИЕ h-ФАЗЫ
При спекании с недостаточным содержанием углерода происходит обезуглероживание, которое выражается в образовании двойного карбида вольфрама и кобальта, содержание углерода в котором почти в два раза меньше, чем в монокарбиде вольфрама.
Однозначного мнения о влиянии тэта-фазы на эксплуатационные свойства твердых сплавов нет, но в зависимости от формы и распределения тета-фазы существенно меняются прочность и твердость сплава.
Стандартом различают форму включений тета-фазы: в виде "озерков", "кружев", мелких включений и распределение их: по переферии, в центре, по всей площади, в виде отдельных скоплений (см. рис.123.). После травления на тета-фазу участки, содержащие тета-фазу, имеют коричнево-красноватый оттенок.
А Б
ПОРИСТОСТЬ
Все твердые сплавы имеют пористость. Равномерная пористость, если поры не превышают размеров мелких зёрен сплава не влияет на свойства изделий, повышенная - снижает ее.
Стандартом предусмотрена система оценки пористости в баллах, по которой величина пористости разделяется на две основные группы: до 50 мкм, свыше 50 мкм. (Приложение 2)
Дополнительно оценивается количество пор и их распределение по площади шлифа.
Пористость наблюдают на нетравленных шлифах и ее трудно отличить от графитовых включений. Поскольку влияние включений и пористости на прочность материала одинаков, стандартом разрешено определять суммарное количество этих видов дефектов, изменяющих свойства пластинок в одном направлении.
6.6.1. АППАРАТУРА И МАТЕРИАЛЫ
1. Металлографический микроскоп ........……………………………………………....
2. Окуляр-микрометр ..............……………………………………………………..........
3. Специальный образец (травленый микрошлиф)
6.6.2. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ.
Студент получает подготовленный микрошлиф, устанавливает его на столик микроскопа и, наблюдая картинку через окуляр-микрометр, производит определение параметров структуры наблюдаемого образца. Микроструктура зарисовывается и описывается.
6.6.3. ТРЕБОВАНИЯ К ОТЧЕТУ
В отчете должны быть описаны виды структурных составляющих сплава и их значение при эксплуатации материала.
Отчет должен содержать зарисованную микроструктуру.
Отчет содержит 2-3 стр.
Отчет подписывается студентом.
6.6.4. ЛИТЕРАТУРА.
1. Сплавы твердые спеченные. Методы определения пористости и микроструктуры. ГОСТ 9391.
2. Методика структурного металлографического анализа твердых сплавов. М., Машгиз, 1962 г.
6.6.5. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ.
1. Что позволяет определить наблюдение микроструктуры ?
2. Опишите методику наблюдения микроструктуры.
3. Какие технологические параметры могут оказать влияние на микроструктуру изделия ?
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 35
6.7. Определение параметров и вида h-фазы под микроскопом.
При спекании с недостаточным содержанием углерода происходит обезуглероживание, которое выражается в образовании двойного карбида вольфрама и кобальта, содержание углерода в котором почти в два раза меньше, чем в монокарбиде вольфрама.
Однозначного мнения о влиянии h-фазы на эксплуатационные свойства твердых сплавов нет, но в зависимости от формы и распределения h-фазы существенно меняются прочность и твердость сплава.
Стандартом различают форму включений h-фазы: в виде "озерков", "кружев", мелких включений и распределение их: по переферии, в центре, по всей площади, в виде отдельных скоплений (см. рис.125.).
А Б
6.7.1. АППАРАТУРА И МАТЕРИАЛЫ
1. Металлографический микроскоп ………………………………………………...........
2. Окуляр-микрометр .....………………………………………………………..................
3. Специальный образец (травленый микрошлиф)
6.7.2. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ.
Студент получает подготовленный микрошлиф, устанавливает его на столик микроскопа и, наблюдая картинку через окуляр-микрометр, производит определение параметров тэта-фазы. Форма тэта-фазы зарисовывается и описывается.
6.7.3. ТРЕБОВАНИЯ К ОТЧЕТУ
В отчете должны быть описаны вид и форма тэта-фазы и её значение при эксплуатации материала.
Отчет должен содержать зарисованную микроструктуру.
Отчет содержит 2-3 стр.
Отчет подписывается студентом.
6.7.4. ЛИТЕРАТУРА.
1. Сплавы твердые спеченные. Методы определения пористости и микроструктуры. ГОСТ 9391.
2. Методика структурного металлографического анализа твердых сплавов. М., Машгиз, 1962 г.
6.7.5. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ.
1. Что позволяет определить наблюдение микроструктуры ?
2. Опишите методику наблюдения микроструктуры.
3. Какие технологические параметры могут оказать влияние на микроструктуру изделия ?
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №36
6.8. Определение пористости и графитовых включений спечёных образцов под микроскопом.
ГРАФИТНЫЕ ВКЛЮЧЕНИЯ
Твердосплавные пластинки спекаются в науглероживающих условиях: углерод присутствует в атмосфере печи, в засыпке, при разложении пластификатора. При спекании с избыточным содержанием углерода в сплаве появляется свободный углерод в виде графита.
Включения графита выявляются на нетравленных шлифах в виде черных чешуек, распределенных либо равномерно по всему сечению шлифа, либо в виде отдельных групп и оцениваются путём сравнения с эталонными фотографиями, показанными в Приложении 3.
