Влияние толщины покрытия на окисляемость твердых сплавов

 

При малой тол­щине покрытий (h_a <= 1 мкм) окисляемость твердых сплавов из­меняется незначительно, что свидетельствует о достаточно интен­сивном доступе кислорода к поверхности твердого сплава через покрытие (поры, кратеры, межзеренные границы и т. д.). При h_a=3 мкм сопротивляемость сплава окислению значительно увеличивается вплоть до h_a= 10 мкм. У образцов с покрытием h > 10 мкм, подвергнутых нагреву при температуре 900-1200°С, наблюдаются значительные повреждения покрытий.

Вакуумно-плазменные покрытия на основе одноэлементных нитридов тугоплавких металлов IV—VI групп в целом хуже, чем карбиды этих металлов, сопротивляются высокотемпературному окислению из-за более низкой термодинамической устойчивости.

Повышенной стойкостью к коррозии и окислению характери­зуются также двух- и трехэлементные нитриды тугоплавких ме­таллов, которые образуют в результате полной растворимости двух-трехфазные системы, за небольшим исключением состоящие из тесно переплетенных между собой областей, доменов с самой различной последовательностью упаковки атомных слоев, а не четко ограниченных кристаллов с чисто кубической или чисто гексагональной структурой. Такие системы обладают высокой термодинамической устойчивостью, а также достаточными проч­ностью и вязкостью, поэтому использовать такие системы в ка­честве покрытий более предпочтительно, чем хрупкие окислы, силициды и бориды.

Формирование покрытий, получаемых методами ХОП, про­исходит в более благоприятных энергетических условиях и при­водит к образованию покрытий, имеющих равновесное состояние структуры. В частности, у покрытий TiC ГТ, полученных на матрице ВК6, практически отсутствуют временные релаксацион­ные процессы и микротвердость не зависит от времени выдержки.

Значительная вре­менная стабилизация микротвердости наблюдается у многоком­понентного покрытия (TiC-Cr)N, нанесенного методом КИБ, для которого снижение микротвердости после выдержки в тече­ние 540 дней составило всего 4,3%. Другим способом стабилизации свойств таких покрытий во времени является дополнительный отжиг инструментов с покрытием при температурах, меньших температур, приводящих к структурно-фазовым превращениям в инструментальном материале.

 

Прочность инструментальных материалов с покрытием

 

Проч­ность режущего инструмента является его важнейшей характеристикой, определяющей способность режущей части инструмента сопротивляться хрупкому и вязкому разрушению под воздей­ствием эксплуатационных термомеханических нагрузок. При не­достаточной прочности режущей части инструмента существует большая вероятность ее разрушения вследствие хрупкого скалывания и выкрашивания (недостаточный запас хрупкой прочности) или в результате пластического деформирования и последующего среза (недостаточный запас пластической прочности).

Прочность инструментального материала, ее вариационные разбросы, способность инструмента сопротивляться разруше­нию в условиях действия знакопеременных напряжений, возни­кающих в процессе резания, оказывают значительное влияние на надежность инструмента. Надежность режущего инструмента определяет эффективность использования автоматизированных станков и гибких производственных систем (ГПС), а также надеж­ность их функционирования.

Механическая прочность режущего инструмента определяется многими параметрами, например, сильно зависит от геометриче­ских параметров режущего инструмента, статических нагрузок и их колебаний, температур в зоне резания и т. д.

 

10.5. Контрольные вопросы:

 

1. Какова роль толщины покрытия в процессе резания?

2. Как влияют поры и трещины покрытия на работоспособность инструмента?

3. Каково влияние технологических условий получения покрытий на работоспособность инструментов?

4. Какими параметрами определяется прочность покрытия на инструменте?