ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭФФЕКТА СВЕРХПЛАСТИЧНОСТИ ПРИ ПОВЕРХНОСТНО-ПЛАСТИЧЕСКОМ ДЕФОРМИРОВАНИИ НАПЛАВЛЕННОГО РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА
The results of studying surface-plastic deformation process of built—up high speed steel under conditions of static loading
Основным направлением современного инструментального производства является использование ресурсосберегающих малоотходных технологий изготовления режущего инструмента с высокими эксплуатационными характеристиками. Быстрорежущие стали являются одним из основных материалов для производства режущего инструмента. В настоящее время особенно актуальна проблема повышения эффективности его использования при обработке металлов резанием. Наиболее рациональным путем решения проблемы является повышение износостойкости режущей части за счет использования составных и сборных конструкций инструмента с использованием упрочнения поверхностных слоев наплавленной быстрорежущей стали.
После наплавки инструмента быстрорежущей сталью наплавленный металл находится в закаленном состоянии и содержание остаточного аустенита составляет более 50%, что уменьшает образование холодных трещин. Последующая термическая обработка заключаются в проведении 3-х кратного отпуска на вторичную твердость при температуре 5600С с выдержкой в течение 1 часа. Максимальное упрочнениe металла достигается за счет процессов дисперсионного твердения. В результате в структуре наплавленного металла количество остаточного аустенита снижается до 7-20%, что не позволяет получить максимальной твердости наплавленного металла и снижает стойкость инструмента. Дальнейшее снижение количества остаточного аустенита достигается поверхностно-пластическим деформированием (ППД) наплавленной теплостойкой стали высокой твердости после отпуска. Получение достаточной глубины упрочнения для достижения высоких эксплуатационных характеристик режущей части ограничивается высокой твердостью наплавленного металла и низкой пластичностью. Поверхностно-пластическое деформирование режущей части инструмента с использованием эффекта сверхпластичности в области мартенситного превращения позволяет достигнуть достаточно большой глубины упрочнения, улучшить качество поверхностного слоя наплавленного металла, повысить стойкость инструмента и снизить технологические потери при изготовлении.
Применение статических методов ППД в условиях сверхпластичности позволит значительно снизить количество остаточного аустенита в результате его превращения в мартенсит деформации.
Для изучения микроструктуры и свойств наплавленной теплостойкой стали высокой твердости, подвергнутой ППД в условиях статического нагружения в температурном интервале проявления эффекта сверхпластичности на образцы из конструкционной стали производилась наплавка быстрорежущей стали на постоянном токе дугой прямого действия обратной полярности в среде защитного газа аргона с естественным формированием наплавленного слоя в форме валика, затем наплавленная поверхность подвергалась шлифованию и полированию.
Исследование температурного интервала максимального проявления сверхпластичности производилось путем измерения твердости наплавленного металла в процессе его охлаждения на воздухе при выполнения однократного и двухкратного отпусков при температуре 5600С. В результате получены зависимости значений твердости HRC от температуры. Заметное снижение твердости наблюдается в температурном интервале 240-2600С при выполнении однократного отпуска. На основании полученных данных на базе твердомера Бриннеля производилось статическое нагружение наплавленного металла твердосплавными инденторами со сферической и плоской поверхностями (Р=3000 кгс). По диаметру сферического отпечатка оценивалось максимальное проявление сверхпластичности. Путем изменения диаметра индентора проводилось исследование по изучению зависимости удельной нагрузки и температуры образцов на структуру и свойства поверхностного слоя наплавленного металла. В результате установлено значительное повышение микротвердости упрочненной поверхности и увеличение глубины упрочнения на 50-100HV по сравнению поверхностью, подвергнутой деформированию после проведения двухкратного отпуска.
Полученные данные позволяют утверждать, что применение статического метода ППД наплавленного металла в условиях проявления эффекта сверхпластичности позволяет значительно повысить твердость поверхностного слоя, увеличить глубину упрочнения, снизить технологические потери, связанные длительной термической обработки за счет ее совмещения с процессом ППД и повысить износостойкость режущей части, что удовлетворяет требованиям, предъявляемые к современному прогрессивному металлорежущему инструменту.