Карбонитрация алмазоносной ленты на основе железа и его сплавов
DOI:
https://doi.org/10.22213/2413-1172-2020-1-6-13Ключевые слова:
спекание, прокатка, порошки, лента, карбонитрация, азотирование, алмазосодержащие материалы, компактирование, прочностьАннотация
Представлены результаты исследования структуры и свойств алмазосодержащих листовых материалов, предназначенных для изготовления тонких отрезных кругов для операций разделения изделий в микроэлектронике. Рассматриваемый алмазосодержащий материал изготовлен на базе металлической связки системы «железо – медь – никель». Структурная композиция, обеспечивающая работоспособность инструмента, создана путем прокатки порошковой шихты в ленту, спекания прокатной ленты, многостадийной уплотняющей, совмещенной с механико-термической обработкой и заключительной химико-термической обработкой готовых отрезных кругов.
Механико-термическая обработка совмещает этапы уплотнения до беспористого состояния инструментальной ленты и позволяет увеличить прочность связки в алмазосодержащем инструменте за счет создания работоспособной дислокационной структуры. Механизмы дисперсионного упрочнения подразделяются на основные и косвенные. Основные базируются на том, что дисперсные частицы являются препятствиями для движения дислокаций, косвенные связанны с влиянием дисперсных частиц на характер субструктуры. К основным упрочняющим фазам относятся карбиды, нитриды, карбонитриды, интерметаллиды.
Химико-термическая обработка (карбинитрация) формирует в структуре дисперсные нитриды и карбонитриды, что создает дополнительные препятствия для движения дислокации, увеличивая прочность связки согласно принципам дисперсионного твердения.
В результате комплексной обработки, направленной на формирование структуры металлической связки тонких алмазосодержащих отрезных кругов, достигнута микротвердость в наружном слое отрезного круга до 8250 МПа, а во внутреннем гетерофазном слое – до 4150 МПа. Высокая микротвердость в наружном слое отрезного круга позволила снизить радиальный износ до 26 мкм на 100 м суммарного пути резания при скорости вращения 34000 мин–1 и максимальной предельной разрушающей подаче 95…103 мм/с (при резке высокотвердых хрупких материалов) по сравнению с отрезными кругами, полученными то аналогичной технологии, но не подвергнутыми заключительной химико-термической обработке. В рассмотренном случае химико-термическая обработка, проводимая на тонких отрезных кругах, существенно повышает их ресурс работы.Библиографические ссылки
Разработка нового поколения режущего инструмента из сверхтвердых материалов с наномодифицированной связкой для обработки стали и чугуна / П. А. Логинов, Д. А. Сидоренко, Е. А. Левашов, В. А. Андреев // Изв. вузов. Порошковая металлургия и функциональные покрытия. 2017. № 1. С. 64–75. DOI: dx.doi.org/10.17073/1997-308X-2017-1-64-75.
Atabiev R.K., Polushin, N.I. Laptev A.I. [Composition dependence of mechanical properties of diamond segments]. Non-ferrous Metals, 2015, no. 56, pp. 73-78. DOI:10.3103/S1067821215010046.
Xie D., Qin H., Lin F. [Microstructures and Properties of Fe-Co-Cu Pre-Alloyed Powder for Geological Diamond Bits]. J. Superhard Mater., 2019, no. 41, pp. 302-309. DOI: 10.3103/S1063457619050022.
Xie L., Chen L. & Huang X. [Effect of Graphite Addition on Impregnated Diamond Bit Properties]. J. Superhard Mater., 2019, no. 41, pp. 237-246. DOI: 10.3103/S106345761904004X.
Гадалов В. Н., Филатов Е. А., Макарова И. А. Инструментальные композиционные алмазосодержащие материалы // Композиционные строительные материалы. Теория и практика : сб. ст. Междунар. науч.-техн. конф., посвященной памяти В. И. Калашникова. Пенза : Приволжский Дом знаний, 2017. C. 22–25. ISBN 978-5-8356-1659-6.
Шарин П. П., Акимова М. П. Влияние структуры переходной зоны твердосплавной матрицы на удельную производительность инструмента, полученного при металлизации алмазов в процессе их спекания с пропиткой медью // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Машиностроение, материаловедение. 2018. Т. 20, № 4. С. 57–66. DOI: 10.15593/2224-9877/2018.4.07.
Влияние состава, структуры и свойств матриц на стойкость алмазного бурового инструмента / Н. И. Полушин, А. В. Богатырев, А. И. Лаптев, М. Н. Сорокин // Изв. вузов. Порошковая металлургия и функц. покрытия. 2016. № 1 С. 60–66. DOI: dx.doi.org/10.17073/1997-308X-2016-1-60-66.
Соколов Е. Г. Влияние олова на структуру и твердость металлических связок алмазных инструментов, полученных композиционной пайкой // Изв. вузов. Порошковая металлургия и функц. покрытия. 2015. № 3 С. 62–67. DOI: dx.doi.org/10.17073/1997-308X-2015-3-62-67.
Изнашивание поверхности трения алмазного сверла с твердосплавной матрицей WC-CO-CU / П. П. Шарин, М. И. Васильева, И. И. Суздалов, Г. Г. Винокуров, М. В. Федоров // Вестник СВФУ. 2016. № 4 (54). С. 57–66.
Stakhniv N.F., Devin L.N. [The Influence of the Cutting Speed on the Temperature and Forces at the Precision Turning of Nonferrous Metals Using Cutters with Round Diamond-Hard-Alloyed Plates]. J. Superhard Mater., 2019, no. 41, pp. 178-184. DOI: 10.3103/S1063457619030055.
Алмазосодержащие материалы для отрезного инструмента на основе железного порошка / Т. М. Колосова, В. К. Сорокин, С. В. Костромин, Е. С. Беляев // Современные проблемы науки и обра-зования. 2013. № 2. С. 209.
Судник Л. В., Витязь П. А., Ильющенко А. Ф. Алмазосодержащие абразивные нанокомпозиты. Минск : Беларус. навука, 2012. 319 с. ISBN 978-985-08-1425-8.
Абразивные алмазосодержащие материалы для отрезного инструмента: технология упрочнения и свойства / В. К. Сорокин, Т. М. Колосова, С. В. Костромин, Е. С. Беляев // Современные наукоемкие технологии. 2018. № 2. С. 96–103.
Азотирование и карбонитрирование / Р. Читтерджи-Фишер, Ф. В. Эйзел [и др.] : пер. с нем. / под ред. А. В. Супова. М. : Металлургия, 1990. 280 с.
Интенсификация процессов химико-термической обработки сталей : монография / Л. Г. Петрова, В. А. Александров, П. Е. Демин, А. С. Сергеева ; под ред. Л. Г. Петровой. М. : МАДИ, 2019. 160 с.
