Наукові конференції України, Нові матеріали і технології в машинобудуванні-2023

Розмір шрифту: 
ФОРМУВАННЯ КОМПОЗИТНОЇ СТРУКТУРИ В СТАЛІ Р9 ПРИ ХІМІКО-ТЕРМІЧНІЙ ОБРОБЦІ
К. О. Чорноіваненко

Остання редакція: 2023-07-22

Тези доповіді


Необхідність отримання металевих виробів з високим комплексом експлуатаційних характеристик, а також екологічні проблеми, що загострилися останнім часом, вимагають нових ресурсозберігаючих технологій та екологічно чистих безвідходних виробництв.

В результаті проведеної роботи були досліджені фазові перетворення в швидкорізальній сталі Р9 при комплексній хіміко-термічній обробці, яка включає попереднє зневуглецювання та подальше навуглецювання поверхневого шару      [1-3]. Зневуглецювання сталі Р9 при температурі 1200 ºС протягом 3 годин серед вологого водню дозволяє отримати в приповерхневому шарі феритну структуру (рис. 1, а). Подальше навуглецювання призводить до розпаду фериту поверхневого шару на аустеніт та карбід М6С. Закономірності структуроутворення та морфологія карбідів при навуглецюванні залежать від параметрів обробки. Спільне та одночасне карбідоутворення та α→γ перекристалізація призводить до формування аустенітно-карбідних колоніальних структур, що являють собою природний композит.

Було проведено оцінку твердості сталі Р9 з композиційною структурою поверхневого шару після комплексної хіміко-термічної обробки, загартування та відпуску при температурах 400…640 °C з інтервалом 20 °C залежно від відстані від поверхні (рис. 2). Тривалість відпуску за кожної температури склала 1 год. Пік вторинного твердіння, як і для більшості швидкорізальних сталей, відповідає відпуску при температурах 550…560 °С, після чого слідує зміцнення, внаслідок розвитку процесів виділення і коагуляції карбідних частинок. Отримані дані показали, що значення вторинної твердості для сталі Р9 знаходяться на рівні показників для більш легованих сталей Р18 та Р6М5, а показники теплостійкості дещо краще у сталі Р9 [5], що пов'язано з виділенням у процесі відпуску значної кількості дрібнодисперсних карбідів ванадію VС.

 

 

а                                                                            б

Рис. 1. Структура поверхневого шару сталі Р9 після зневуглецювання (а) та подальшого навуглецювання (б): а – ×200, б – ×400

 

 

Рис. 2. Залежність мікротвердості комплексно обробленої сталі Р9 по глибині дифузійного шару від температури відпуску

 

Таким чином, в результаті комплексної хіміко-термічної обробки та остаточної термічної обробки сталі Р9 у приповерхневому шарі формуються спрямовані аустенітно-карбідні колонії, що являють собою природний композит з фізико-механічними характеристиками на рівні показників високолегованих швидкорізальних сталей.

Література:

  1. Пат. 71705 Україна, МПК C21D 9/22. Спосіб комплексної обробки литого металорізального інструменту / Ю.С. Пройдак (UA), О.В. Мовчан (UA), С.І. Губенко (UA), А.П. Бачурін (UA), К.О. Чорноіваненко (UA). – № u2011 15570; Заявл. 29.12.2011; Опубл. 25.07.2012; Бюл. №14. – 4 с.
  2. Губенко С.И.Комплексная химико-термическая обработка инструмента из литой быстрорежущей стали Р6М5 / С.И.Губенко, А.В.Мовчан, А.П.Бачурин, Е.А. Черноиваненко // Строительство, материаловедение, машиностроение: Сб. научн. трудов. Вып. 58. – Днепропетровск, ПГАСА, 2011. – С. 216-218.
  3. Черноиваненко Е.А.Получение композитной структуры в приповерхностном слое инструмента на базе литой быстрорежущей стали Р6М5 // Е.А.Черноиваненко, С.И.Губенко, А.В.Мовчан, А.П. Бачурин / Вестник Днепропетровского университета.  Серия Ракетно-космичекская техника». – 2011. – Т. 19. – №4. – С. 188-192.
  4. Геллер Ю.А. Инструментальные стали / Ю.А.Геллер. – [4-ое изд.]. – М.: Металлургия, 1975. – 584 с.
  5. ЧерноиваненкоЕ.А. Выбор режима окончательной термической обработки для сплавов 20Р18 и 20Р6М5 после комплексной химико-термической обработки / Е.А. Черноиваненко // Международная научно-практическая конференция «Создание высокоэффективных производств на предприятиях горно-металлургического комплекса». – Екатеринбург: УрФУ, 2013. – С. 169-170.

Full Text: PDF