Научный журнал
Современные наукоемкие технологии
ISSN 1812-7320
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,021

УПРОЧНЕНИЕ ЛИТОЙ БЫСТРОРЕЖУЩЕЙ СТАЛИ ТЕРМОЦИКЛИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКОЙ

Гурьев А.М. Хараев Ю.П. Гурьев М.А.
Износостойкость стали в литом состоянии выше чем в деформированном [1]. В то же время при одинаковой твердости литой металл менее пластичен, чем деформированный, прошедший обработку давлением (прокат, поковка). С целью повышения пластичности и ударной вязкости изучали влияние добавок РЗМ и ЩЗМ на структуру и свойства литых сталей. Установлено, что наиболее эффективно повышается ударная вязкость литой стали, при обработке расплава РЗМ совместно с кальцием и магнием, за счет значительного снижения общего количества и диспергирования, оставшихся в стали неметаллических включений. Ударная вязкость литой стали повышается при этом более чем на 30 % [2]. Разработаны стали для литого инструмента, отличающиеся повышенной ударной вязкостью и пластичностью при сохранении высокой твердости и прочности [4, 5]. Литую сталь, получали электрошлаковым переплавом отработавшего инструмента из сталей Р18 и Р6М5 (режущий: фрезы, резцы, сверла, протяжки...; штамповый: пуансоны и матрицы для холодной обработки металлов давлением и различные штамповые вставки для горячей обработки металлов давлением).

Режимы термической обработки для литого инструмента обычно назначают по аналогии с инструментом из деформированного металла, ссылаясь при этом на одинаковый или близкий химический состав сталей, из которых он изготовлен [1]. Однако исследования [6, 9, 10] показывают, что для получения в литой штамповой стали структуры и механических свойств, не уступающих кованой, необходимо изменять не только ее химический состав, но и технологию термической обработки.

Литой инструмент требует нестандартного подхода к выбору режимов как предварительной, так и окончательной термической обработки. Конкретные режимы термообработки зависят от многих факторов: химического состава стали, формы и массы отливок, способа выплавки и разливки, условий кристаллизации металла, а также от требований, предъявляемых к свойствам инструмента в зависимости от условий эксплуатации конкретного изделия.

Отожженные, по принятым на производстве режимам (стандартная обработка), литые инструментальные заготовки из стали Р18 имеют достаточно высокую (до 360 НВ) твердость, что затрудняет их дальнейшую обработку резанием и более крупное зерно, чем прокат такого же химического состава. Для получения более дисперсной структуры, снижения карбидной неоднородности, снижения твердости и, следовательно, улучшения обрабатываемости заготовки их подвергали термоциклическому отжигу [8].

Термоциклическая обработка является одним из эффективных способов изменения структуры и свойств железоуглеродистых сплавов. Многократные фазовые и структурные превращения в результате повторных циклов нагрева и охлаждения приводят к улучшению структуры и повышению механических свойств сталей [3]. Поэтому представляется целесообразным применение термоциклирования при закалке литой быстрорежущей стали. Особенности литой структуры в виде сплошной сетки эвтектических карбидов предопределяют исследование влияния на нее различных режимов ТЦО. Выбор оптимального режима термоциклической обработки образцов исследуемой стали в процессе проведения экспериментов осуществлялся с учетом характера изменения структуры стали. Термоциклирование проводили, в пределах температур 1270 ↔ 750єС. Результаты металлографического анализа показали, что ТЦО заметно влияет на структурное состояние литой быстрорежущей стали. После первых двух циклов происходит утонение и частичное диспергирование сетки эвтектических карбидов. После третьего и, особенно, четвертого циклов имеет место значительное диспергирование и коагуляция карбидов. Форма карбидов трансформируется в сторону сферической, изменяется количество остаточного аустенита.

Следует отметить повышение значений теплостойкости, износостойкости и твердости (см. табл. 1). Это объясняется тем, что ТЦО оказывает существенное влияние на структурное состояние карбидов. При циклическом температурном воздействии происходит раздробление сплошной сетки эвтектики, увеличивается растворение карбидов в матрице сплава и соответственно ее легированность.

Таблица 1. Механические свойства литой стали Р6М5

Вид термообработки

Твёрдость HRCэ

Тепло-стойкость, HRCэ

Износ, Мг/ч

Уд.вязкость, КС, кДж/см2

Закалка + Отпуск

63

59

740

112

ТЦО+ отпуск

65

60

650

112

В процессе ТЦО происходит изменение параметров тонкой структуры литой стали [7]. В частности, ТЦО по сравнению с традиционным способом термообработки, способствует значительному снижению уровня микронапряжений, укрупнению величины блоков когерентного рассеяния, о чем свидетельствуют результаты рентгеноструктурного анализа по изменению физического уширения интерференционных линий. Снижение величины истинного физического уширения после ТЦО можно объяснить снижением уровня закалочных напряжений, повышением гомогенности мартенсита и равномерного распределения карбидов.

Важно отметить, что окончательная термоциклическая обработка позволяет исключить операцию отжига в процессе термической обработки и значительно сократить общее время на термическую обработку литого инструмента. В частности, на операцию закалки требуется в среднем не более 10-15 мин, в то время как при обычной закалке (с учетом отжига) требуется свыше двадцати часов [8].

Установлено, что применение литого инструмента, в сочетании с оптимальными режимами термической обработки, позволяет существенно (до 6 раз) повысить его стойкость по сравнению со стандартным инструментом[11].

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

  1. Геллер Ю.А. Инструментальные стали.- М.: Машиностроение, 1975.- 584 с.
  2. Гурьев А.М. Новые материалы и технологии для литых штампов. -Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2000. - 216 с.
  3. Федюкин В.К., Смагоринский М.Е. Термоциклическая обработка металлов и деталей машин.-Л.: Машиностроение, 1989.-255 с.
  4. Гурьев A.M., Ворошнин Л.Г., Слуцкий А.Г., Трибушевский В.Л. Литая штамповая сталь // А.С. №1712455 СССР кл. С21 С22/50 от 15. 10 91.
  5. Гурьев A.M., Андросов А.П., Жданов А.Н. и др. Литая штамповая сталь//Патент на изобретение РФ №2095460 кл. С22 С38/ 50 от 10.11.97.
  6. Гурьев A.M., Хараев Ю.П. Особенности термической обработки литых инструментальных сталей // Прогрессивные технологии в машиностроении: Сб. матер, симпозиума. - Рубцовск, 1995.- С 84 - 86.
  7. Ю.П. Хараев Термоциклическая закалка литой быстрорежущей стали// Ползуновский альманах.- 2004.- №4.- С. 54-55.
  8. Ю.П. Хараев, А.М. Гурьев, С.А. Земляков и др. Предварительная термоциклическая обработка быстрорежущих сталей для литого металлорежущего инструмента // Ползуновский альманах.- 2004.- №4.- С. 70 -71.
  9. Гурьев А.М., Ворошнин Л.Г. и др. Способ термоциклической обработки инструментальных сталей // Патент №2078440, РФ, кл. С 21 Д 1/78 от 27.04.97.
  10. Гурьев А.М., Околович Г.А., Чепрасов Д.П., Земляков С.А. Способ термоциклической обработки инструментальной стали // Патент №2131469, РФ, С 21 Д 1/78 10.06.99. Бюл. № 16.
  11. Гурьев А.М., Хараев Ю.П. Теория и практика получения литого инструмента.- Барнаул:.- Изд-во АлтГТУ, 2005. - 220 с.

Библиографическая ссылка

Гурьев А.М., Хараев Ю.П., Гурьев М.А. УПРОЧНЕНИЕ ЛИТОЙ БЫСТРОРЕЖУЩЕЙ СТАЛИ ТЕРМОЦИКЛИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКОЙ // Современные наукоемкие технологии. – 2005. – № 10. – С. 79-81;
URL: http://top-technologies.ru/ru/article/view?id=23684 (дата обращения: 13.06.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074