Дослідження впливу зміцнювальної електронно-променевої обробки на структуру високолегованих інструментальних сталей

Анотація

У роботі було досліджено вплив зміцнювальної електронно-променевої обробки на мікроструктуру та мікротвердість поверхневих шарів швидкорізальних та штампових сталей. Експериментально встановлено граничні режими обробки, при яких досягається максимальна мікротвердість поверхневого шару, і водночас попереджається поверхневе оплавлення. В якості комплексного параметру режиму обробки, що визначає характер нагрівання та охолодження інструменту при його обробці електронним променем, запропоновано використовувати щільність потужності електронного променя. Щільність потужності електронного променя включає в себе всі основні інші параметри режиму електронно-променевої обробки, а саме діаметр, потужність та швидкість переміщення електронного променя відносно виробу, що піддається обробці. Встановлено, що максимальна мікротвердість зміцненого шару досягається у разі високотемпературного гартування без оплавлення. При цьому також забезпечується максимальна дисперсність структури практично по всій глибині зміцненого шару. Поверхневе оплавлення інструменту при електронно-променевій обробці є вкрай небажаним. За таких умов обробки відбувається різке зменшення мікротвердості поверхневого шару, який містить значну кількість залишкового аустеніту. Гартування із утворенням значної кількості залишкового аустеніту призводить до різкого зменшення вмісту карбідів. Недостатній вміст карбідів та надмірний вміст залишкового аустеніту призводить до зменшення зносостійкості інструменту. Водночас погіршується пручання інструменту пластичній деформації при підвищених температурах. Встановлено, що на глибину зміцненого шару, що утворюється при електронно-променевій обробці швидкорізальних та штампових сталей, суттєвим чином впливає вихідна мікроструктура цих сталей. Задля отримання максимальної глибини зміцненого шару при електронно-променевій обробці швидкорізальних та штампових сталей, ці сталі слід піддавати попередній термічній обробці у вигляді об’ємного гартування та відпуску. Визначено оптимальні значення коефіцієнта перекриття при електронно-променевій обробці, при якому забезпечується мінімальна ширина зон відпуску.