Дослідження закономірностей формування структури інструментальних швидкорізальних сталей при поверхневій електронно-променевій обробці
DOI:
https://doi.org/10.33216/1998-7927-2025-296-10-24-28Ключові слова:
швидкорізальні сталі, термічна обробка, мартенсит, карбіди, аустеніт, мікротвердістьАнотація
Мета дослідження полягала у вивченні режимів електронно-променевого зміцнення на структуру та властивості поверхневих шарів інструментальних швидкорізальних сталей. Експериментальним шляхом було визначено граничні режими електронно-променевого зміцнення, які дозволяють отримати максимальну мікротвердість загартованого шару без оплавлення поверхні, що піддається обробці. За результатами експериментальних досліджень запропоновано комплексний параметр режиму обробки, за яким можна визначити інтенсивність нагрівання та охолодження поверхневого шару інструменту - щільність потужності променя. Цей параметр містить в собі всі інші параметри режиму зміцнювальної обробки: діаметр, потужність, швидкість переміщення променя відносно поверхні інструменту. Встановлено, що максимальної твердості зміцненого шару при електронно-променевій обробці можна досягнути при високотемпературному гартуванні без оплавлення оброблюваної поверхні. Зміцнювальна обробка без оплавлення також забезпечує формування високодисперсної структури по всій глибині зміцненого шару. Оплавлення поверхні інструменту, що піддається зміцнювальній електронно-променевій обробці, слід розглядати як вкрай небажаний варіант обробки. У разі оплавлення поверхневого шару в інструменті із швидкорізальних сталей спостерігається суттєве зменшення мікротвердості. При цьому у поверхневому шарі міститься значна кількість залишкового аустеніту. Гартування із оплавленням, при якому утворюється значна кількість залишкового аустеніту, є основною причиною того, що в поверхневому шарі різко зменшується вміст карбідних фаз. Разом все це призводить до зменшення зносостійкості інструментальних швидкорізальних сталей. У разі гартування з оплавленням також спостерігається погіршення пручання інструменту великим пластичним деформаціям при підвищених температурах в зоні різання. Встановлено, що глибина зміцненого шару суттєвим чином залежить від вихідної структури сталей. Максимальну глибину зміцненого шару в інструментальних швидкорізальних сталях можна отримати у разі їхньої попередньої термічної обробки у вигляді об’ємного гартування та відпуску. В рамках проведених експериментальних досліджень було встановлено діапазон оптимальних значень коефіцієнта перекриття, яким відповідають мінімальні значення ширини зону відпуску.
Посилання
1. J-P. Dupon, M. Hanson. Promising methods for local surface treatment of high-speed steels // International Journal of Mechanics, 2021. № 14(2). Р. 14 – 19.
2. D. Kornelli, N. Poulain. Modelling of heating and cooling processes during electron beam treatment of powder high-speed steels // International Journal of Mechanics, 2022. № 12(3). Р. 20 – 26.
3. N. Kohan, D. MacNeil. Laser and electron beam technologies in modern tool manufacturing. – Berlin: Springer Nature, 2023. 309p.
4. J. Konan, K. Meir. Features of electron beam hardening treatment of tungsten-containing high-speed steels // International Journal of Mechanics, 2024. № 18(3). Р. 62 – 68.
5. K. O’Malley, P. Crawford. Strengthening electron beam treatment of iron-carbon alloys. – New York: Academic Press, 2022. 268p.
6. M. Simons, D. Kornelli. New technological processes for electron beam and laser hardening of high-speed steels. – New York: Academic Press, 2023. 217p.
7. J. Konan, K. Meir. The influence of the overlap coefficient of strengthening tracks on the width of the tempering zone during electron beam treatment of stamped steels, 2023. № 20(3). Р. 33 – 38.
