Российские ученые увеличили срок службы сверхтвердых сплавов на четверть

Коллектив российских исследователей из МГТУ «СТАНКИН», МАИ и Харбинского инженерного университета разработал экологически чистый метод плазменной обработки промышленных твердых сплавов, который позволяет повысить их износостойкость на 25%. Результаты комплексного исследования опубликованы в международном научном журнале Next Materials. Об этом сообщили в пресс-службе МГТУ «СТАНКИН».

Как отмечается в сообщении, современные высоконагруженные элементы станков и режущие инструменты традиционно изготавливаются из вольфрамокобальтовых сплавов, однако их потенциал ограничен естественным износом. Авторы предложили принципиально новую технологию – плазменно-электролитную химико-термическую обработку, которая совмещает в рамках одного быстрого технологического этапа сразу три процесса: диффузионное насыщение, термическую закалку и плазменно-электрохимическую полировку поверхности.

 «В ходе экспериментов на сплаве марки WC-Co8, а это один из наиболее популярных промышленных сплавов, нам удалось запустить процесс одновременного формирования на поверхности сверхпрочных оксидных, нитридных и карбидных фаз. Если говорить о практическом эффекте, то предложенная технология позволяет заводам использовать обычные отечественные сплавы для производства сверхпрочного инструмента, который служит на четверть дольше и не ломается при пиковых нагрузках. При этом одна быстрая и экологичная процедура заменяет сразу три сложных этапа обработки: закалку, насыщение азотом и финишную полировку», - отметил проректор по научной работе СТАНКИН Алексей Капитанов.

В качестве рабочей среды ученые применили экологически безопасный водный раствор на основе мочевины (карбамида) и хлорида аммония. В результате нитроцементации при температурах 850–950 °C микротвердость поверхностного слоя материала выросла с 1800 HV до рекордных 2200 HV, а естественная шероховатость за счет эффекта полировки снизилась в 2–4 раза.

Проведенные тесты на абразивный износ подтвердили, что модифицированные таким способом детали служат на четверть дольше стандартных аналогов. По мнению авторов, разработка имеет высокий потенциал для внедрения в тяжелом машиностроении, металлообработке и при производстве бурового оборудования, поскольку позволяет существенно снизить затраты на замену быстроизнашивающихся расходных материалов.