УДК 621.787.6
ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩАЯ ТЕХНОЛОГИЯ УПРОЧНЕНИЯ БЫСТРОРЕЖУЩИХ СТАЛЕЙ
, ,
Россия, Тверь, Тверской государственный технический университет
Предложена энергосберегающая технология упрочнения быстрорежущих сталей, обеспечивающая повышение механических и эксплуатационных свойств режущего инструмента за счет увеличения концентрации легирующих элементов в твердом растворе при уменьшении количества карбидной фазы и ограничении упрочняющей термической обработки однократным высокотемпературным отпуском.
Energy-saving technology of hardening high speed steels with improved mechanical properties and performance properties of cutting tools by increasing concentrations of alloying elements in solid solution in reducing the number of carbide phase and limitation of single high-temperature tempering is proposed.
Упрочняющая термическая обработка быстрорежущих сталей закалкой с температур 1220…1280 °С и последующим многократным отпуском при 560-580 °С является энергоемким технологическим процессом с ограниченными возможностями дальнейшего повышения механических и эксплуатационных свойств режущего инструмента.
Перспективным способом энергосбережения и повышения эффективности упрочнения термической обработкой за счет увеличения концентрации легирующих элементов в твердом растворе и уменьшения их в карбидной фазе является наплавка быстрорежущих сталей при изготовлении составного инструмента [1]. Применение наплавки по заданному термическому циклу при ограничении тепловложения в наплавляемую заготовку позволяет получать закаленную с температур кристаллизации быстрорежущую сталь с повышенной концентрацией легирующих элементов в твердом растворе при меньшем количестве карбидной фазы [2]. В этом случае становится возможным отказаться от энергоемкой операции закалки и исключить затраты энергии на ее выполнение.
Другой, не менее энергоемкой технологической операцией упрочнения термической обработкой является многократный высокотемпературный отпуск закаленной быстрорежущей стали. Для эффективного упрочнения мартенсита высокодисперсными карбидами достаточно выполнения однократного отпуска. Двух - и трехкратный высокотемпературный отпуск выполняют для снижения устойчивости остаточного аустенита и его полного превращения в мартенсит отпуска. При выполнении многократного отпуска устойчивость остаточного аустенита понижается в результате уменьшения концентрации легирующих элементов в твердом растворе аустенит и, соответственно, в твердом растворе мартенсит, что снижает эффективность дисперсионного упрочнения мартенсита.
Формирование двухфазной структуры возможно за счет интенсификации процессов полиморфного превращения аустенита при наплавке на стадии охлаждения наплавленного металла поверхностным пластическим деформированием в температурном интервале сверхпластичности стали [3]. При выборе соответствующего температурного интервала деформирования и параметров деформационной обработки становится возможным достижение двухфазной структуры закаленной с температур кристаллизации быстрорежущей стали, что позволяет ограничить упрочняющую термическую обработку однократным высокотемпературным отпуском.
Для оценки энергосбережения и эффективности упрочнения выполняли исследования по упрочнению быстрорежущей стали Р2М8 при изготовлении экспериментальной партии составных токарных резьбовых резцов с применением наплавки рабочей части, пластического деформирования наплавленного металла в температурном интервале полиморфного превращения аустенита и однократного высокотемпературного отпуска наплавленных резцов.
Заготовки выполняли из среднеуглеродистой низколегированной конструкционной стали 30ХГСА. Режим дуговой наплавки плавящимся электродом в защитной среде аргона предварительно рассчитывали и экспериментально проверяли исходя из условий минимального тепловложения при стабильном функционировании сварочной дуги и хорошем формировании наплавленного валика. Для снижения температуры капель электродного металла и металла сварочной ванны применяли импульсное управление переносом электродного металла в дуге. Использование в качестве электродного металла порошковой проволоки малого диаметра и импульсного управления позволило существенно повысить коэффициент наплавки и производительность процесса наплавки.
Для интенсификации процесса полиморфного превращения аустенита и достижения двухфазной структуры закаленной быстрорежущей стали применяли поверхностное пластическое деформирование наплавленного валика перфоратором в температурном интервале 300…60 °С с энергией удара 9 Дж.
Упрочняющую термическую обработку ограничивали однократным высокотемпературным отпуском на режиме, обеспечивающем достижение максимальной твердости поверхностного слоя.
Проведены производственные испытания изготовленной партии резцов, показавшие повышенную стойкость инструмента при хорошем качестве обработанной поверхности.
Выполненные исследования подтвердили большие возможности энергосбережения при совмещении процесса наплавки с закалкой и ограничении упрочняющей термической обработки однократным высокотемпературным отпуском.
Литература
1. , , Зубкова наплавленного металлорежущего инструмента: Монография. Тверь: Изд-во Тверского государственного технического университета, 19с.
2. Барчуков способа упрочнения быстрорежущих сталей в ресурсосберегающих технологиях изготовления режущего инструмента. Машиностроение – основа технологического развития России ТМ-2013: сб. науч. ст. V Междунар. науч.-техн. конф. / редкол.: [и др.]; Юго-Зап. гос. ун-т. Курск, 2013. С. 99-103.
3. Решение от 01.01.2001 г. о выдаче патента на изобретение по заявке № от 01.01.2001 г.
, ФГБОУВПО «Тверской государственный технический университет», старший преподаватель кафедры «Технология металлов и материаловедение», 2-1-9, *****@***ru,
, к. т.н., доцент, ФГБОУВПО «Тверской государственный технический университет», доцент кафедры «Технология металлов и материаловедение», г. Тверь, 1 пр-д М. Ульяновой, д. 9, *****@***ru,
, д. т.н., профессор, ФГБОУВПО «Тверской государственный технический университет», заведующий кафедрой «Технология металлов и материаловедение», ,
, 1520», начальник отдела, г. Тверь, Артиллерийский пер. ,
