Научный журнал
Современные наукоемкие технологии
ISSN 1812-7320
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,021

ИССЛЕДОВАНИЯ КАРБИДНОЙ ФАЗЫ ЛИТОЙ БЫСТРОРЕЖУЩЕЙ СТАЛИ

Хараев Ю.П. Грешилов А.Д.
Высокие режущие свойства быстрорежущих сталей обеспечиваются за счет легирования сильными карбидообразующими элементами: вольфрамом, молибденом, ванадием. В связи с этим, структура литой стали как после литья, так и после различной термической обработки характеризуется наличием хорошо развитой карбидной составляющей различной морфологии. Исследование возможности применения литого быстрорежущего инструмента требует более пристального изучения особенностей литой структуры, в первую очередь карбидной составляющей, сформировавшейся в результате различных условий технологии изготовления. Важным технологическим этапом формирующим структуру и эксплуатационные свойства инструмента является термическая обработка. Одним из эффективных способов термического воздействия на структуру стали и свойства инструмента является термоциклическая обработка. Воздействие ТЦО основано на многократном повторении процесса нагрева и охлаждения при заданных температурах обуславливающим накопление изменений приводящих к повышению качества изделия.

Для исследования влияния термоциклирования на карбидную фазу на ряду с традиционными методами оптической микроскопии были использованы методы растровой электронной микроскопии (РЭМ), просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ), рентгеноструктурного анализа (РСА).

Проведенный анализ структуры литой быстрорежущей стали Р18 показал, что первичные карбиды, образовавшиеся при затвердевании. формируют практически сплошную сетку эвтектических карбидов «скелетно-реберной» морфологии, представляя собой прослойки в a-фазе расположенные по границам зерен. Нередко они вытянуты в одном направлении параллельно друг другу, Иногда «скелетная» схема нарушается, и форма частиц становится более разнообразной. Тем не менее, всегда видно, что прослойки первичных карбидов как бы оконтуривают двухфазные зерна (a-фаза + вторичный карбид), располагаясь по их границам. При этом внутри зерна заметны вкрапления вторичных карбидов. Необходимо отметить, что ТЦО меняет качественный порядок в расположении «скелетной» структуры карбидных частиц, делая эту структуру более неправильной как по расположению частиц, так и по их форме. В конечном итоге, отпущенный после ТЦО материал имеет наиболее тонкую структуру.

Как показали проведенные исследования, как первичными так и вторичными карбидами являются карбиды типа М6С. Состав его может быть записан в виде: (W,Mo,Fe,Cr,V)6C. При оценке возможной доли карбида в быстрорежущих сталях следует иметь в виду, что предполагаемая конфигурация карбида М6С находится между формулами Fe3(W,Mo)3C - Fe4(W,Mo)2C. Иными словами, наряду с атомами вольфрама и молибдена в карбиде М6С может находиться до 2/3 атомов железа от общего числа металлических атомов. Помимо этого, в карбиде М6С могут растворяться атомы хрома и ванадия, которые замещают атомы железа. Параметр кристаллической решетки карбида изменяется в пределах 1.1000 - 1.1025 нм. Такое изменение параметра кристаллической решетки является типичным для карбида М6С в стали Р18.

Форма вторичных карбидных частиц достаточно разнообразна, что свидетельствует о многофакторном формировании их структуры.

Измерение параметров карбидной фазы показало высокую плотность дефектов. К ним относятся: 1) пустоты различной морфологии; 2) отклонение от стехиометрии и вакантные узлы различного типа; 3) дефекты кристаллического строения (дислокации, внутрифазные границы, межфазные границы и антифазные границы). Если после закалки и отпуска они составляют 20%, то после ТЦО и отпуска 63%. ТЦО заметно меняет структуру первичных карбидов, создавая в них большую пористость. Плотность вторичных карбидов в результате термоциклирования возрастает в 1.5 - 2 раза по сравнению с обычной закалкой.

После ТЦО концентрация дефектов в карбидах выше, чем после закалки и после отпуска. Сложная структура карбидной фазы влечет за собой рост внутренних напряжений после ТЦО. Поскольку их удается частично сохранить после отпуска при наличии высокой плотности дислокаций, то этот фактор свидетельствует об упрочняющем влиянии термоциклической обработки.


Библиографическая ссылка

Хараев Ю.П., Грешилов А.Д. ИССЛЕДОВАНИЯ КАРБИДНОЙ ФАЗЫ ЛИТОЙ БЫСТРОРЕЖУЩЕЙ СТАЛИ // Современные наукоемкие технологии. – 2007. – № 11. – С. 62-63;
URL: http://www.top-technologies.ru/ru/article/view?id=25608 (дата обращения: 15.06.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074