Phase and structural transformations in tool hard alloys during plasma surface nanostructuring

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription or Fee Access

Abstract

As a result of metallographic and X-ray structural studies, it was established that after plasma treatment of hard tool alloys, a modified layer is formed, which differs significantly in structure and properties from the original material. The highest values of alloy hardness are provided by their plasma nanostructuring. This is due to the melting and crushing of the original carbide grains, saturation of the binder with tungsten and, as a consequence, its dispersion harden-ing with the release of nanodispersed secondary carbides, as well as an increase in the adhesive bond of the carbide and binder phases.

About the authors

S. S. Samotugin

Pryazovskyi State Technical University

Author for correspondence.
Email: zaplazmu@yandex.ru
Russian Federation, Mariupol

V. V. Butsukin

Pryazovskyi State Technical University

Email: zaplazmu@yandex.ru
Russian Federation, Mariupol

A. G. Kazak

Pryazovskyi State Technical University

Email: zaplazmu@yandex.ru
Russian Federation, Mariupol

N. M. Reutskiy

Pryazovskyi State Technical University

Email: zaplazmu@yandex.ru
Russian Federation, Mariupol

M. A. Sheksheev

Magnitogorsk State Technical University named after G.I.Nosov

Email: shecsheev@yandex.ru
Russian Federation, Magnitogorsk

References

  1. Григорьев С. Н. Методы повышения стойкости режущего инструмента: учебник для студентов вузов / С. Н. Григорьев. – М.: Машиностроение, 2009. 368 с. – (Grigoriev, S. N. Methods of increasing the durability of cutting tools: a textbook / S. N. Grigoriev. – Moscow: Mashinostroenie, 2009. 368 p.)
  2. Трофименко Н. Н. Получение мелкозернистых твердых сплавов системы WC-Co / Н. Н. Трофименко, И. Ю. Ефимочкин, Р. М. Дворецков // Тр. ВИАМ. 2020. № 1. С. 5–10. – (Trofimenko, N. N. Preparation of fine-grained hard alloys of WC-Co system / N. N. Trofimenko, I. Yu. Efimochkin, R. M. Dvoretskov // Proceedings of VIAM. 2020. № 1. P. 5–10.)
  3. Haglund S. Solid state sintering of cemented carbides – an experimental study / S. Haglund, J. Agren, B. Uhrenis // Zh. Metallk. 1998. Vol. 89. № 5. P. 316–322.
  4. Самотугин С. С. Плазменное упрочнение инструментальных материалов / С. С. Самотугин, Л. К. Лещинский. – Донецк: Новый мир, 2002. 338 с. – (Samotugin, S. S. Plasma hardening of tool materials / S. S. Samotugin, L. K. Leshchinskiy. – Donetsk: New World, 2002. 338 p.)
  5. Самотугин С. С. Механические свойства инструментальных сталей после плазменной поверхностной обработки / С. С. Самотугин, О. Ю. Нестеров, Т. А. Кирицева // ФХОМ. 2002. № 1. С. 36–41. – (Samotugin, S. S. Mechanical properties of tool steels after plasma surface treatment / S. S. Samotugin, O. Yu. Nesterov, T. A. Kiritseva // Physics and Chemistry of Mater. Processing. 2002. № 1. P. 36–41.)
  6. Samotugina Yu. S. Technological peculiarities of local strengthening of high-strength cast iron / Yu. S. Samotugina // Avtomaticheskaya Svarka. 2005. № 5. P. 47–50.
  7. Samotugina Yu. S. Influence of plasma modification technology on structure formation mechanisms and wear resistance of high carbon steels and cast irons / Yu. S. Samotugina, B. A. Lyashenko, O. O. Bezumova // Metallofizika i Noveishie Tekhnologii. 2021. Vol. 43(8). P. 1105–1119.
  8. Samotugina Yu. S. Structure and mechanical properties of white cast iron after plasma surface modification / Yu. S. Samotugina, Ya. A. Tkachova // Mater. Sci. 2022. Vol. 58(1). P. 105–111.
  9. Самотугин С. С. Нанотехнологии в машиностроении: плазменное модифицирование резьбонарезного инструмента / С. С. Самотугин, О. А. Христенко // Вест. ПГТУ. 2018. Вып. 37. Сер. Технические науки. С. 105–114. – (Samotugin, S. S. Nanotechnology in mechanical engineering: plasma modification of thread-cutting tool / S. S. Samotugin, O. A. Khristenko // Vestnik PSTU. 2018. Vol. 37. Ser. Tech. Sci. P. 105–114.)
  10. Самотугин С. С. Плазменное субмикро- и наноструктурирование инструмента из стали Х12М / С. С. Самотугин, Ю. С. Самотугина, О. А. Христенко, Т. К. Ткаченко, В. И. Лавриненко // Технология машиностроения. 2020. № 5. С. 42–52. – (Samotugin, S. S. Plasma submicro- and nanostructuring of the tool from steel X12M / S. S. Samotugin, Yu. S. Samotugina, O. A. Khristenko, T. K. Tkachenko, V. I. Lavrinenko // Tekhnologiya mashinostroeniya. 2020. № 5. P. 42–52.)
  11. Чапорова И. Н. Структура спеченных твердых сплавов / И. Н. Чапорова, К. С. Чернявский. – М.: Металлургия, 1975. 247 с. – (Chaporova, I. N. Structure of sintered hard alloys / I. N. Chaporova, K. S. Chernyavskiy. – Moscow: Metallurgy, 1975. 247 p.)
  12. Александрова Л. И. Рентгенографическое исследование термообработанных твердых сплавов W-Co / Л. И. Александрова, М. Г. Лошак, Т. Б. Горбачева, А. В. Вараксина // Порошковая металлургия. 1986. № 5. С. 93–98. – (Aleksandrova, L. I. Radiographic study of heat-treated W-Co hard alloys / L. I. Aleksandrova, M. G. Loshak, T. B. Gorbacheva, A. V. Varaksina // Powder Metallurgy. 1986. № 5. P. 93–98.)
  13. Горбачева Т. Б. Рентгенография твердых сплавов / Т. Б. Горбачева. – М.: Металлургия, 1985. 102 с. – (Gorbacheva, T. B. Radiography of hard alloys / T. B. Gorbacheva. – Moscow: Metallurgy, 1985. 102 p.)
  14. Уманский Я. С. Рентгенография металлов и полупроводников / Я. С. Уманский. – М.: Металлургия, 1969. 496 с. – (Umansky, Ya. S. Radiography of metals and semiconductors / Ya. S. Umansky. – Moscow: Metallurgy, 1969. 496 p.)
  15. Самотугин С. С. Математическое моделирование процесса плазменного наноструктурирования твердосплавного инструмента / С. С. Самотугин, Н. М. Реуцкий, М. А. Шекшеев // Изв. Тул. ГУ. Технические науки. 2024. Вып. 7. С. 395–400. – (Samotugin, S. S. Mathematical modelling of the process of plasma nanostructuring of the carbide tool / S. S. Samotugin, N. M. Reutskiy, M. A. Sheksheev // Izvestiya Tul. State University. Tech. Sci. 2024. Vol. 7. P. 395–400.)
  16. Залкин В. М. Некоторые аспекты теории эвтектических сплавов в свете новых экспериментальных данных / В. М. Залкин // МиТОМ. 1993. № 11. С. 2–7. – (Zalkin, V. M. Some aspects of the theory of eutectic alloys in the light of new experimental data / V. M. Zalkin // Metallurgy and Heat Treatment of Metals. 1993. № 11. P. 2–7.)
  17. Денисова Ю. А. Электронно-ионно-плазменная модификация поверхностного слоя твердого сплава ВК8 / Ю. А. Денисова, В. Е. Овчаренко // Взаимодействие излучений с твердым телом. Матер. межд. конф. Минск, 2013. С. 176–178. – (Denisova, Yu. A. Electron-ion-plasma modification of the surface layer of hard alloy VK8 / Yu. A. Denisova, V. E. Ovcharenko // Interaction of Radiation with Solids. Mater. Conf. Minsk, 2013. P. 176–178.)

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences