Пiдвищення властивостей швидкорiзальних сталей шляхом поверхневої обробки

Досліджували вплив деформування гідроекструзією, поверхневої плазмової обробки та різних видів термічної обробки на структуру і властивості деяких швидкорізальних сталей. Встановлено, що гідроекструзія є ефективним засобом підвищення властивостей порошкових швидкорізальних сталей. Плазмове поверхнев...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2003
Hauptverfasser:	Алiмов, В.I., Кримов, В.М., Штихно, А.П.
Format:	Artikel
Sprache:	Ukrainian
Veröffentlicht:	Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України 2003
Schriftenreihe:	Физика и техника высоких давлений
Online Zugang:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/167971
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:	Пiдвищення властивостей швидкорiзальних сталей шляхом поверхневої обробки / В.I. Алiмов, В.М. Кримов, А.П. Штихно // Физика и техника высоких давлений. — 2003. — Т. 13, № 1. — С. 139-144. — Бібліогр.: 6 назв. — укр.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-167971
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1679712020-04-19T01:25:49Z Пiдвищення властивостей швидкорiзальних сталей шляхом поверхневої обробки Алiмов, В.I. Кримов, В.М. Штихно, А.П. Досліджували вплив деформування гідроекструзією, поверхневої плазмової обробки та різних видів термічної обробки на структуру і властивості деяких швидкорізальних сталей. Встановлено, що гідроекструзія є ефективним засобом підвищення властивостей порошкових швидкорізальних сталей. Плазмове поверхневе зміцнення може стати додатковим способом покращення експлуатаційних властивостей інструмента. Influence of deformation by hydroextrusion, plasma processing of the surface and thermal treatment of different kinds on structure and properties of some high-speed steels has been investigated. Hydroextrusion is shown to be an effective method of improving the properties of powder high-speed steels. Surface strengthening by plasma can be used as an additional method for the improvement of operational properties of tools. 2003 Article Пiдвищення властивостей швидкорiзальних сталей шляхом поверхневої обробки / В.I. Алiмов, В.М. Кримов, А.П. Штихно // Физика и техника высоких давлений. — 2003. — Т. 13, № 1. — С. 139-144. — Бібліогр.: 6 назв. — укр. 0868-5924 PACS: 621.785 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/167971 uk Физика и техника высоких давлений Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Ukrainian
description	Досліджували вплив деформування гідроекструзією, поверхневої плазмової обробки та різних видів термічної обробки на структуру і властивості деяких швидкорізальних сталей. Встановлено, що гідроекструзія є ефективним засобом підвищення властивостей порошкових швидкорізальних сталей. Плазмове поверхневе зміцнення може стати додатковим способом покращення експлуатаційних властивостей інструмента.
format	Article
author	Алiмов, В.I. Кримов, В.М. Штихно, А.П.
spellingShingle	Алiмов, В.I. Кримов, В.М. Штихно, А.П. Пiдвищення властивостей швидкорiзальних сталей шляхом поверхневої обробки Физика и техника высоких давлений
author_facet	Алiмов, В.I. Кримов, В.М. Штихно, А.П.
author_sort	Алiмов, В.I.
title	Пiдвищення властивостей швидкорiзальних сталей шляхом поверхневої обробки
title_short	Пiдвищення властивостей швидкорiзальних сталей шляхом поверхневої обробки
title_full	Пiдвищення властивостей швидкорiзальних сталей шляхом поверхневої обробки
title_fullStr	Пiдвищення властивостей швидкорiзальних сталей шляхом поверхневої обробки
title_full_unstemmed	Пiдвищення властивостей швидкорiзальних сталей шляхом поверхневої обробки
title_sort	пiдвищення властивостей швидкорiзальних сталей шляхом поверхневої обробки
publisher	Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України
publishDate	2003
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/167971
citation_txt	Пiдвищення властивостей швидкорiзальних сталей шляхом поверхневої обробки / В.I. Алiмов, В.М. Кримов, А.П. Штихно // Физика и техника высоких давлений. — 2003. — Т. 13, № 1. — С. 139-144. — Бібліогр.: 6 назв. — укр.
series	Физика и техника высоких давлений
work_keys_str_mv	AT alimovvi pidviŝennâvlastivostejšvidkorizalʹnihstalejšlâhompoverhnevoíobrobki AT krimovvm pidviŝennâvlastivostejšvidkorizalʹnihstalejšlâhompoverhnevoíobrobki AT štihnoap pidviŝennâvlastivostejšvidkorizalʹnihstalejšlâhompoverhnevoíobrobki
first_indexed	2025-07-15T02:07:28Z
last_indexed	2025-07-15T02:07:28Z
_version_	1837676886857089024
fulltext	Физика и техника высоких давлений 2003, том 13, № 1 139 PACS: 621.785 В.I. Алiмов, В.М. Кримов, А.П. Штихно ПIДВИЩЕННЯ ВЛАСТИВОСТЕЙ ШВИДКОРIЗАЛЬНИХ СТАЛЕЙ ШЛЯХОМ ПОВЕРХНЕВОЇ ОБРОБКИ Донецький нацiональний технiчний унiверситет 83000, м. Донецьк, вул. Артема, 58 Досліджували вплив деформування гідроекструзією, поверхневої плазмової обробки та різних видів термічної обробки на структуру і властивості деяких швидкорізаль- них сталей. Встановлено, що гідроекструзія є ефективним засобом підви-щення вла- стивостей порошкових швидкорізальних сталей. Плазмове поверхневе зміцнення може стати додатковим способом покращення експлуатаційних властивостей інструмента. Використання порошкових швидкорізальних сталей є ефективним засобом підвищення загальної стійкості інструменту: вона у 1.53 рази вище, ніж у інструмента із сталі традиційного металургійного виробництва [1]. Найбільш розповсюдженими способами компактування порошку швидкорізальних ста- лей являються гаряче газостатичне пресування та гаряча екструзія, а іноді гідроекструзія. Електрошлаковий переплав (ЕШП) дозволяє отримати метал з низьким вмістом газів, неметалевих включень та сприятливою орієнтацією дендритів. Серед методів поверхневого зміцнення інструмента з швидкорі- зальних сталей відома обробка лазерним випромінюванням і низькотем- пературною плазмою. Така обробка дозволяє підвищити властивості сталі за рахунок подрібнення структури і особливо карбідів, але ці дані небагато- чисельні. Метою цієї роботи є вивчення впливу вихідного холодного гідропре- сування і температурно-часових параметрів гартування, а також плазмового впливу на структуру і властивості порошкових і монолітних швидкорізаль- них сталей. Матеріалами для досліджень були сталі Р6М5К5, Р6М5К5-МП (порош- кова), а також Р18, Р6М5, Р18-Ш, Р6М5-Ш (отримані ЕШП). Зразки зі сталей Р6М5К5 і Р6М5К5-МП піддавали гідропресуванню зі ступенями деформації 15; 35; 50%. Після цього зразки піддавали різним видам термічної обробки: рекристалізаційному відпалу, гартуванню з різних температур і наступному триразовому годинному відпуску при 560С. Зразки сталі Р18, Р18-Ш, Р6М5, Р6М5-Ш обробляли плазмою з використанням графітового електрода при струмі 150 A та напрузі 220 V. Після плазмового впливу зразки сталі Р18 де- Физика и техника высоких давлений 2003, том 13, № 1 140 формували прокаткою на лабораторному стані 100 з нагрівом до 10801100С. Ступінь деформації складав 25%. Після гідроекструзії структура сталей принципово не змінюється і склада- ється із сорбіту і карбідів, які утворились після попереднього відпалу цих сталей. При цьому твердість порошкової сталі приблизно на 11.5 HRC мен- ше, ніж у сталі, отриманої металургійним способом при всіх ступенях дефо- рмації. Для вивчення впливу рекристалізаційного відпалу на структуру і власти- вості сталей їх піддавали рекристалізаційному відпалу при 780С на протязі 1.5 h. Вимірювання твердості показали, що порошкова сталь знеміцнюється в меншій мірі. Її твердість для всіх ступенів деформації однакова і складає 27.5 HRC, в той час як сталі Р6М5К5  2626.5 HRC. Для визначення впливу температури аустенітізації на структуру сталі її за- гартовували з температур 1160, 1200 і 1240С в маслі. Аналіз структури по- лягав у визначенні середнього діаметру зерна аустеніту і розмірів надлиш- кових карбідів. Гартована структура сталей складається з мартенситу, карбідів і залишко- вого аустеніту. У сталі Р6М5К5-МП спостерігали більш дрібні, однорідні ка- рбіди, середній розмір яких складав 11.2 m, а найбільший не перевищував 2.8 m. У сталі Р6М5К5 карбіди були більшими  найбільший розмір їх дося- гав 5.6 m. Зерно порошкової сталі при однакових параметрах гартування у всіх випадках дрібніше. Після гартування з різних температур і триразового відпуску при 560С сталь Р6М5К5-МП має твердість на 1.5 HRC більшу, ніж сталь Р6М5К5, і складає 6567.5 HRC. Структура порошкової сталі після відпуску відрізняється більшою диспер- сністю і рівномірністю розташування карбідів. Смугастість монолітної сталі зберігається і після термообробки. Після гартування з температури 1200С відпалена сталь має більший діа- метр зерна аустеніту, чим деформована. При цьому середній діаметр зерна порошкової сталі складає 6 m, а звичайної сталі  8 m. На твердість загар- тованої сталі рекристалізаційний відпал при обраному режимі не впливає, але цього не можна стверджувати для інших параметрів такого відпалу, напри- клад таких, при яких складається полігонізована структура. Дослідження структури швидкорізальної сталі після плазмового впливу і деформації при 1100С показало, що поверхневий шар був оплавлений і його структура являє собою дисперсну дендритну будову. Дендрити складені з мартенситу і залишкового аустеніту, а евтектика є аустеніто-карбідна суміш, розташована між дендритами (рис. 1). Структура зони термічного впливу складається з мартенситу, залишкового аустеніту і надлишкових карбідів. Твердість зони оплавлення безпосередньо після дугорозрядної обробки ниж- че, ніж зони термічного впливу, через підвищення вмісту аустеніту. Після гартування мікроструктура шару, обробленого плазмою, являє со- бою мартенсит, залишковий аустеніт і надлишкові карбіди. Середній діаметр зерна аустеніта в обробленому шарі складає 3.2 m (менш ніж 13-й номер за ГОСТ 563982). В зоні термічного впливу середній розмір зерна складає ~ 10 m (10-й номер), в той час як розмір зерна аустеніта у вихідній структурі від- Физика и техника высоких давлений 2003, том 13, № 1 141 повідає 11-му номеру. Після триразового годинного відпуску при 560С структура обробленого шару відрізняється більшою дисперсністю карбідів. При цьому мікротвердість зміцненого шару після всіх режимів термічної об- робки вище, ніж мікротвердість вихідного металу. Мікротвердість обробле- ного шару після іспиту на червоностійкість (4-кратний годинний нагрів при 630С) перевищує мікротвердість вихідної структури. а б в г Рис. 1. Мікроструктура зміцненої поверхні сталей Р6М5 (а, в) і Р18 (б, г), 500: а, б  зона оплавлення; в, г  границя зони оплавлення з вихідною структурою Порівняння мікротвердості сталей, отриманих традиційним способом і методом ЕШП, показало, що мікротвердість звичайних сталей трохи вище. Можлива причина цього  більш висока чистота металу після ЕШП. Як вид- но з рис. 1, структура зони оплавлення сталі Р18 містить більшу кількість ле- дебуриту. Незважаючи на це, мікротвердість зони оплавлення сталі Р6М5 трохи вища, очевидно, через більш високий вміст залишкового аустеніту. Працездатність ріжучого інструмента при інших рівних умовах визнача- ється зносостійкістю його ріжучих кромок. Шляхом відновлюючої обробки досягаються багаторазове використання інструмента й підвищення сумарної працездатності. Відновлення шляхом заточки й термічної обробки супрово- Физика и техника высоких давлений 2003, том 13, № 1 142 джується комплексними процесами механотермічного, термомеханічного і термічного зміцнення [24], що найбільш повно відбувається в багатовугле- цевих складнолегованих сплавах [5]. Особливо значні зміни відбуваються під час багаторазово повторених обробок, що включають цикли експлуатації [6]. У роботі виконали порівняльне дослідження впливу кратності деформації заточенням і термічною обробкою шляхом відпуска на зміцненнязнеміц- нення швидкорізальних сталей Р6М5 і Р6М5К5. На відміну від [4], у даній роботі після циклу «заточення + додатковий відпуск» термоциклічну оброб- ку, що імітує умови експлуатації інструмента на кромкостругальному верста- ті, не проводили. Тим самим була зроблена спроба розділити ефекти зміц- нення–знеміцнення при відновленні інструмента і при експлуатації. Для проведення експериментів відібрали різці зі швидкорізальних сталей трубного виробництва, що працюють на кромкостругальному верстаті Хар- цизького трубного заводу. Різці були піддані спочатку загартуванню від тем- ператури 1200С і триразовому відпуску при 560С тривалістю по 1 h кож- ний. З частини різців, що ріже, виготовляли зразки розміром 1010 15 mm. Зразки заточували на глибину 0.70.8 mm на абразивному колі про- тягом 10 min із використанням води для охолодження. Після цього зразки піддавали додатковому відпуску при 560С протягом 1 h. Цикли заточення і додаткового відпуска проводили 4 рази. Потім виготовляли шліфи, вивчали мікроструктуру і вимірювали мікротвердість на приладі ПМТ-3 через кожні 0.02 mm. Розподіл мікротвердості показаний на рис. 2. Внаслідок заточення і відпуска твердість на поверхні зразків зі сталі Р6М5 підвищується, при чому ефект зміцнення зростає при збільшенні кількості циклів «заточення– відпуск», причиною цього може бути як зменшення кількості залишкового аустеніту, так і зменшення розмірів блоків, що викликають зміну фізичного розширення лінії (220) [4]; при цьому параметр кристалічної решітки -фази завдяки відпуску також зростає. Результатом цих процесів є формування суб- структури тонкого поверхневого шару. В міру збільшення відстані від поверхні мікротвердість знижується. Однак на глибині 0.1 mm спостерігається її явно виражений максимум. Це пов’язано з додатковим вторинним твердінням при заточенні, що викликається розігрі- Рис. 2. Розподіл мікротвер- дості по перетину після де- формаційно-плазмової об- робки сталі Р18:   з де- формацією;   з гартуван- ням;   з гартуванням і відпуском Физика и техника высоких давлений 2003, том 13, № 1 143 вом і деформацією при заточенні. Тобто, на цій глибині мають місце процеси механо-термомеханічного зміцнення–знеміцнення; більш гли- бокі шари (більш 0.15 mm) харак- теризуються стабільною мікротвер- дістю, чисельне значення якої змі- нюється (збільшується) зі збільшен- ням кількості циклів «заточення– відпуск». Характер зміцнення сталі Р6М5К5 (рис. 3) після перших двох циклів «заточення–відпуск» анало- гічний. Однак при 34 циклах істот- но змінюється – зміцнення відбу- вається безперервно аж до глибини 0.10.2 mm. При цьому досягаються дуже високі значення мікротвер- дості. Такий характер зміни мік- ротвердості може бути обумовле- ний присутністю в сталі кобальту, що знижує теплопровідність сталі і впливає на стійкість аустеніту в сталі, у тому числі залишкового. Висновки Гідропресування забезпечує збільшення структурної неоднорідності по- рошкової швидкорізальної сталі, подрібнення карбідів, а для сталі Р6М5К5 – зниження карбідної неоднорідності. Внаслідок гідроекструзії порошкової сталі можливо одержання меншого на один номер розміра зерна аустеніта з причини здрібнення карбідів та збільшення їхньої питомої кількості. Плазмо- ва обробка поверхні і наступна деформаційно-термічна обробка сприяють одержанню в поверхневому шарі більш дисперсної структури в порівнянні з порошковою сталлю. При цьому одержані значення твердості і червоностій- кості поверхневого шару перевершують відповідні значення порівняльного металу. Це доводить про доцільність використання плазми, а особливо разом з деформацією для зміцнення інструмента з швидкорізальних сталей. В перс- пективі можливим є легування вуглецевої сталі з викори-станням плазми з метою отримання в поверхневому шарі складу швидкорізальної сталі. Бага- торазові деформаційно-термічні впливи шляхом заточення і додаткового від- пуска на зразки зі швидкорізальних сталей Р6М5 і Р6М5К5, що імітують кромку інструмента, який ріже, призводять до зміцнення на глибині до 0.3 mm від поверхні заточення з максимумом на глибині 0.10.12 mm у зв’язку з процесами вторинного твердіння, що розвиваються при заточенні. Розхо- дження в поводженні мікротвердості після 34 циклів «заточення–відпуск» у цих сталях викликані наявністю кобальту в сталі Р6М5К5. Рис. 3. Розподіл мікротвердості в зразках сталі Р6М5 (суцільні криві) і Р6М5К5 (штрихові) після заточення і відпуска. Кількість циклів заточення і відпуска: 1  1; 2  2; 3  3; 4  4 Физика и техника высоких давлений 2003, том 13, № 1 144 1. И.Я. Кондратов, Б.Е. Натапов, Е.Н. Смирнова, в кн.: Структура и свойства инст- рументальных и подшипниковых сталей, Металлургия, Москва (1975), с. 2228. 2. В.И. Алимов, В.Г. Оноприенко, И.К. Ткачева, Изв. вузов. Черная металлургия № 8, 93 (1986). 3. В.И. Алимов, В.И. Негляд, В.Г. Оноприенко и др., Металлургическая и горнорудная промышленность № 1, 27 (1988). 4. В.І. Алімов, В.Г. Онопрієнко, С.І. Марчук, Металознавство та обробка металів № 12, 12 (1996). 5. В.И. Алимов, Н.Т. Егоров, А.П. Штыхно, Металлургическая и горнорудная про- мышленность № 2, 56 (2001). 6. Л.Н. Чеховой, В.И. Куманин, в кн.: Современное состояние и технология термиче- ской и химико-термической обработки материалов, МДНТП (1989), с. 5660. V.I. Alimov, V.N. Krymov, A.P. Shtikhno IMPROVEMENT OF HIGH-SPEED STEEL PROPERTIES BY SURFACE TREATMENT Influence of deformation by hydroextrusion, plasma processing of the surface and thermal treatment of different kinds on structure and properties of some high-speed steels has been investigated. Hydroextrusion is shown to be an effective method of improving the properties of powder high-speed steels. Surface strengthening by plasma can be used as an additional method for the improvement of operational properties of tools. Fig. 1. Microstructure of strengthened surface of steels R6M5 (а, в) and R18 (б, г), 500: а, б  zone of melting; в, г  boundary of the zone of melting and initial structure Fig. 2. Distribution of microhardness across section after plasma-deformation treatment of steel R18:   with deformation;   with quenching;   with quenching and tempering Fig. 3. Distribution of microhardness in the specimens of steel R6M5 (solid curves) and R6M5K5 (dotted curves) after grinding and tempering. Quantity of grinding and tempering cycles: 1  1; 2  2; 3  3; 4  4 ПIДВИЩЕННЯ ВЛАСТИВОСТЕЙ ШВИДКОРIЗАЛЬНИХ СТАЛЕЙ ШЛЯХОМ ПОВЕРХНЕВОЇ ОБРОБКИ IMPROVEMENT OF HIGH-SPEED STEEL PROPERTIES �BY SURFACE TREATMENT

Пiдвищення властивостей швидкорiзальних сталей шляхом поверхневої обробки

Institution

Ähnliche Einträge