Влияние модифицирования на особенности формирования структуры и свойств стали марки Р6М5Л

Изучено влияние различной природы модификаторов на процессы формирования структуры и свойств литой быстрорежущей стали.

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2013
Hauptverfasser:	Кукуй, Д.М., Рудницкий, Ф.И., Николайчик, Ю.А.
Format:	Artikel
Sprache:	Russian
Veröffentlicht:	Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України 2013
Schriftenreihe:	Металл и литье Украины
Online Zugang:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/132862
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Влияние модифицирования на особенности формирования структуры и свойств стали марки Р6М5Л / Д.М. Кукуй, Ф.И. Рудницкий, Ю.А. Николайчик // Металл и литье Украины. — 2013. — № 3. — С. 12-15. — Бібліогр.: 5 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-132862
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1328622018-05-14T03:02:34Z Влияние модифицирования на особенности формирования структуры и свойств стали марки Р6М5Л Кукуй, Д.М. Рудницкий, Ф.И. Николайчик, Ю.А. Изучено влияние различной природы модификаторов на процессы формирования структуры и свойств литой быстрорежущей стали. Вивчено вплив різної природи модифікаторів на процеси формування структури та властивостей литої швидкорізальної сталі марки Р6M5Л The influence of different nature of modifiers on the formation of the structure and properties of cast high-speed steel. 2013 Article Влияние модифицирования на особенности формирования структуры и свойств стали марки Р6М5Л / Д.М. Кукуй, Ф.И. Рудницкий, Ю.А. Николайчик // Металл и литье Украины. — 2013. — № 3. — С. 12-15. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. 2077-1304 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/132862 621.723 ru Металл и литье Украины Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
description	Изучено влияние различной природы модификаторов на процессы формирования структуры и свойств литой быстрорежущей стали.
format	Article
author	Кукуй, Д.М. Рудницкий, Ф.И. Николайчик, Ю.А.
spellingShingle	Кукуй, Д.М. Рудницкий, Ф.И. Николайчик, Ю.А. Влияние модифицирования на особенности формирования структуры и свойств стали марки Р6М5Л Металл и литье Украины
author_facet	Кукуй, Д.М. Рудницкий, Ф.И. Николайчик, Ю.А.
author_sort	Кукуй, Д.М.
title	Влияние модифицирования на особенности формирования структуры и свойств стали марки Р6М5Л
title_short	Влияние модифицирования на особенности формирования структуры и свойств стали марки Р6М5Л
title_full	Влияние модифицирования на особенности формирования структуры и свойств стали марки Р6М5Л
title_fullStr	Влияние модифицирования на особенности формирования структуры и свойств стали марки Р6М5Л
title_full_unstemmed	Влияние модифицирования на особенности формирования структуры и свойств стали марки Р6М5Л
title_sort	влияние модифицирования на особенности формирования структуры и свойств стали марки р6м5л
publisher	Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України
publishDate	2013
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/132862
citation_txt	Влияние модифицирования на особенности формирования структуры и свойств стали марки Р6М5Л / Д.М. Кукуй, Ф.И. Рудницкий, Ю.А. Николайчик // Металл и литье Украины. — 2013. — № 3. — С. 12-15. — Бібліогр.: 5 назв. — рос.
series	Металл и литье Украины
work_keys_str_mv	AT kukujdm vliâniemodificirovaniânaosobennostiformirovaniâstrukturyisvojstvstalimarkir6m5l AT rudnickijfi vliâniemodificirovaniânaosobennostiformirovaniâstrukturyisvojstvstalimarkir6m5l AT nikolajčikûa vliâniemodificirovaniânaosobennostiformirovaniâstrukturyisvojstvstalimarkir6m5l
first_indexed	2025-07-09T18:08:52Z
last_indexed	2025-07-09T18:08:52Z
_version_	1837193792698974208
fulltext	12 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 3 (238) ’2013 УДК 621.723 Д. М. Кукуй, Ф. И. Рудницкий, Ю. А. Николайчик Белорусский национальный технический университет, Республика Беларусь, Минск Влияние модифицирования на особенности формирования структуры и свойств стали марки Р6М5Л Изучено влияние различной природы модификаторов на процессы формирования структуры и свойств литой быстрорежущей стали. Ключевые слова: сталь, структура, модификатор, износостойкость, инструмент О пыт применения литейных технологий при из- готовлении литых заготовок из быстрорежущих сталей позволяет с уверенностью выделить ряд преимуществ по сравнению с традиционными методами использования проката и поковок: воз- можность использования собственных отходов ин- струментального производства (стружка, вышедший из строя инструмент, немерные заготовки проката, металлоабразивный шлам); экономия металла за счет максимального уменьшения припусков под ме- ханическую обработку при использовании точных методов литья (до 90 %); повышение стойкости ин- струмента путем оптимизации химического состава, технологических факторов изготовления на всех эта- пах от плавки металла до заливки и термической об- работки заготовок с максимальным учетом конкрет- ных условий эксплуатации. Используемые в настоящее время в мировой практике марки быстрорежущей стали стандартно- го состава являются универсальными по комплексу свойств и назначению, поскольку применяются для изготовления инструмента различного назначения (сверла, метчики, зенкеры, фрезы, развертки и др.), испытывающего при эксплуатации различающиеся по абсолютной величине силовые, тепловые, изна- шивающие и другие воздействия. При изготовлении инструмента литьем существует уникальная возмож- ность, используя в качестве шихтовых материалов отходы стандартных марок сталей, скорректировать в процессе плавки металла его состав, оптимизи- ровать условия кристаллизации. Оптимизация со- става и технологических факторов получения литых заготовок позволяет увеличить свойства, имеющие первостепенное значение с точки зрения эксплуата- ционной стойкости конкретного инструмента и усло- вий его работы (тип инструмента, обрабатываемый материал, режимы резания и др.). В ряде случаев необходимость в обработке дав- лением при изготовлении стандартных марок быстро- режущей стали ограничивает в их составе наличие таких элементов как бор, углерод и других, суще- ственно повышающих их твердость, теплостойкость, износостойкость и, в результате, эксплуатационную стойкость. Эксплуатационные характеристики изделия в значительной мере определяются физико-механи- ческими свойствами металла, формирующимися на различных этапах его получения. Так, горячая пла- стическая деформация в технологическом цикле из- готовления быстрорежущих сталей предназначена для устранения ледебуритной эвтектики и повыше- ния тем самым их вязкости и пластичности. Однако еще Э. Гудремон утверждал, что структура литой быстрорежущей стали, представленная характер- ным расположением карбидов по границам зерен, является наиболее устойчивой к истиранию. В более поздних работах это предположение нашло экспери- ментальное подтверждение. Специалисты кафедры «Машины и технология ли- тейного производства» Белорусского национального технического университета в течение нескольких де- сятилетий проводят исследования закономерностей формирования литой структуры инструментальных сталей (быстрорежущих и штамповых) в различных условиях кристаллизации с целью найти оптимальное сочетание трибологических и прочностных свойств. При проведении исследований технологии произ- водства литого инструмента и оснастки задействова- ны различные методы получения металла: индукци- онная плавка; электрошлаковый переплав; электро- шлаковая тигельная плавка. Поскольку первичная структура, в наибольшей степени определяющая ударную вязкость литых за- готовок, сохраняется и после полного цикла терми- ческой обработки (изотермический отжиг, закалка, трехкратный отпуск), условиям ее формирования должно уделяться особое внимание. Для управления формированием структуры ме- талла и достижения необходимого комплекса фи- зико-механических и эксплуатационных свойств ис- пользовано регулирование скорости охлаждения на различных стадиях кристаллизации путем примене- ния материалов литейных форм с различной тепло- аккумулирующей способностью в весьма широком интервале скоростей охлаждения от нескольких гра- дусов (формы из стержневых смесей) до нескольких тысяч градусов в секунду (охлаждение в жидком азо- те), а также модифицирование и наномодифицирова- ние химическими элементами и их сочетаниями. В процессе исследования в качестве модифициру- ющих использовано около 28 элементов. Установле- но, что одни из них (висмут, сурьма, магний, кальций, ниобий, титан) существенно повышают ударную вяз-вяз- кость литой стали, другие – износостойкость. Из этой 13МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 3 (238) ’2013 группы особенно выделяется бор, повышающий в инструментальных сталях твердость, теплостойкость и устойчивость против истирания. Однако этот элемент в некоторой степени снижает ударную вязкость литой стали, что ограничивает ее применение для тонколезвийного инструмента (табл. 1 и табл. 2). Повышение вязкости объясня- ется диспергирующим действием модификаторов в результате ино- кулирующего и поверхностно-ак- тивного действия, изменением ха- рактера распределения эвтектиче- ской составляющей. Измельчается первичное и действительное аусте- нитное зерно, разрывается сетка ледебуритной эвтектики. Характер разрушения меняется от межзерен- ного хрупкого к внутризеренному большей энергоемкости (рис. 1). Повышение твердости, тепло- стойкости и износостойкости стали, модифицированной бором, объяс- няется микролегирующим эффек- том – появлением в структуре кар- боборидов, обладающих высокой твердостью. Введение бора спо- собствует увеличению количества эвтектической с оставляющей пре- имущественно скелетной морфологии. В результате этого характер разрушения борсодержащей стали межзеренный хрупкий (рис. 2). Введение бора в рас- плав приводит также к увеличению количества неме- таллических включений в металле, что требует приме- нения в технологическом процессе плавки операций дополнительного раскисления и рафинирования. В последние годы мировая наука предлагает различным отраслям промышленности, в том числе и металлургии, нанотехнологии и наноматериалы, что позволяет значительно повысить эксплуатационные свойства изделий. Основываясь на результатах, полученных в пре- дыдущих исследованиях, в данной работе авторы Таблица 1 Влияние модифицирования на твердость стали марки Р6М5Л Тип стали марки Р6М5 Твердость, HRC Теплостой- кость, HRCв литом состоянии после отжига после закалки после отпуска Деформированная сталь – 22 63 64 58 Литая сталь базового состава 65 26 63,5 64 59,5 Сталь, модифициро- ванная титаном 65 28 62,5 63 58,5 Сталь, модифициро- ванная бором 65 24 63,5 65 63 Таблица 2 Влияние модифицирования на количество неметаллических включений в структуре, ударную вязкость и износ стали марки Р6М5Л Тип стали марки Р6М5 Ударная вязкость, КС, кДж/м2 Износ, мг/ч Количество неметаллических включений, шт./мм Деформированная сталь 380 108 – Литая сталь базового состава 90 78 120 Сталь, модифициро- ванная титаном 160 67 43 Сталь, модифициро- ванная бором 70 59 157 Микроструктура (а) и поверхность разрушения (б) стали Р6М5Л, модифицированной титаном; а – ×850, б – ×4000Рис. 1. a б пытаются добиться улучшения структуры и повы- шения эксплуатационных свойств быстрорежущих сталей путем введения в расплав наноструктуриро- ванного диборида титана. Титан выбрали как один из элементов, наиболее эффективно повышающих ударную вязкость литой стали, бор использован с целью повышения твердости, теплостойкости и устойчивости против истирания. Таким образом, за- дача исследования – повышение как ударной вязко- сти, так и износостойкости инструментальной стали. Диборид титана в наноструктурированном виде вводили в печь с расплавленной сталью методом его продувки через футерованную фурму инертным газом (аргоном) после полного раскисления стали. 14 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 3 (238) ’2013 Твердость образцов определяли непосредственно в литом состоянии, после отжига, закалки и отпуска. Ударную вязкость и износостойкость изучали после полной термической обработки. Свойства экспери- ментальной наномодифицированной стали приведе- ны в табл. 3. Микроструктура исследуемых образцов, приведен- ная на рис. 3, свидетельствует о том, что в результате наномодифицирования измельчается первичное зер- но, сетка ледебуритной эвтектики разрывается, эвтек- тика приобретает тонкое строение и располагается в виде изолированных колоний. Эвтектическая состав- ляющая по морфологическому типу скелетообразная, что характерно для борсодержащей быстрорежущей стали. Однако механизм разрушения эксперимен- тальной стали близок к механизму разрушения стали, Микроструктуры (а, б) и поверхности разрушения (в, г) стали марки Р6М5Л, модифицированной боромРис. 2. a б в г Твердость после полной температурной обработки, НRC Ударная вязкость, КС, кДж/м2 Износ, мг/ч Теплостойкость, НRС (620 °C, 4 ч) 65 180 50 63 Таблица 3 Свойства экспериментальной литой быстрорежу- щей стали, модифицированной наноструктуриро- ванными добавками на основе диборида титана модифицированной титаном – внутризеренный. На поверхностях разрушения экспериментальной стали, модифицированной наноструктурированным дибори- дом титана (рис. 3), отсутствуют фасетки скола, при- сутствующие на фрактограммах борсодержащей ста- ли (рис. 2, в, г). Напротив, в поверхностях разрушения наномодифицированной стали преобладает ямочный микрорельеф, что свидетельствует о высокой энерго- емкости такого механизма и повышенной ударной вяз- кости образцов. Выводы В результате проведенных исследований уста- новлено, что наномодифицирование быстрорежу- щей стали сильными карбидообразующими элемен- тами (титаном, бором) в установленных количествах оказывает заметное влияние на структуру литой бы- строрежущей стали (приводит к измельчению зер- на (в 1,5-2 раза), раздроблению эвтектики, умень- шению количества неметаллических включений (в 1,5-2,5 раз) за счет инокулирующего, поверхностно- активного и рафинирующего воздействия); за счет модифицирования нанодобавками обеспечивается повышение свойств литой быстрорежущей стали (ударной вязкости – в 1,2-1,3 раза, теплостойкости – на 1-1,5 HRC и износостойкости – в 1,5 раза). 15МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 3 (238) ’2013 Кукуй Д. М., Рудницький Ф. І., Ніколайчик Ю. А. Вплив модифікування на особливості формування структури та властивостей сталі марки Р6M5Л Анотація Вивчено вплив різної природи модифікаторів на процеси формування структури та властивостей литої швидкорі- зальної сталі марки Р6M5Л. ЛИТЕРАТУРА а б Микроструктура (а) и поверхность разрушения (б) литой быстрорежущей стали марки Р6М5Л, модифицированной нанострук- турированными добавками диборида титана Рис. 3. 1. Чаус А. С., Рудницкий Ф. И., Мургаш М. Структурная наследственность и особенности разрушения быстрорежущих сталей // МиТОМ. – 1997. – № 2. – С. 911. 2. Сhaus A. S., Rudnitsky F. I. The influence of elements on structure and properties of the tungsten-molibdenum high-speed steels // CO-MAT-TECH’98: Proc. of the Intern. Conf. – Bratislava, STV, 1998. – Vol. 1. – P. 23-34. 3. Чаус А. С., Рудницкий Ф. И. Структура и свойства литой быстроохлажденной быстрорежущей стали Р6М5 // МиТОМ. – 2003. – № 5. – С. 3-7. 4. Рудницкий Ф. И. Особенности эксплуатации инструмента из литой быстрорежущей стали // Литье и металлургия. – 2006. – № 2. – Ч. 2. – С. 173-177. 5. Кукуй Д. М., Рудницкий Ф. И. Теоретические и технологические основы создания высокоэффективного литого инстру- мента и оснастки. Проблемы современного материаловедения. Труды XIV сессии Научного совета по новым материа- лам Международной ассоциации академий наук (2 июня 2009 г., Киев). – Гомель: ИММС НАНБ, 2010. – С. 19-31. Ключові слова сталь, структура, модифікатор, зносостійкість, інструмент Kukui D. М., Rudnitski F. І., Nikolaichik Yu. А. Effect of modification on the structure formation and the properties of the R6M5L steel Summary The influence of different nature of modifiers on the formation of the structure and properties of cast high-speed steel. steel, structure, modificator, wear resistance, toolKeywords Поступила 26.02.13

Влияние модифицирования на особенности формирования структуры и свойств стали марки Р6М5Л

Institution

Ähnliche Einträge