DOI: https://doi.org/10.31498/2225-6733.37.2018.160266

Нанотехнології в машинобудуванні: плазмове модифікування різбонарізного інструменту

S. S. Samotugin, O. A. Khrystenko

Анотація


У роботі досліджено процес плазмового поверхневого модифікування різьбонарізної гребінки зі сталі Р6М5 з утворенням субмікрокристалічної структури на поверхні інструменту. При певних технологічних умовах плазмового модифікування інструменту зі швидкорізальної сталі створюються можливості додаткового підвищення твердості і теплостійкості за рахунок утворення в модифікованої зоні після фінішної відпустки ультрадисперсної мартенситно-карбідної структури. Дослідження показали, що підвищення твердості і теплостійкості різальних крайок гребінок зі сталі Р6М5 при плазмовому модифікуванні обумовлено дією субструктурного, дислокаційного і твердорастворного механізмів зміцнення. В структурі модифікованої зони утворюються надзвичайно дисперсні карбідні частки (близько 100 нм), які грають роль бар’єрів і перешкоджають росту аустенітного зерна і, отже, кристалів мартенситу при швидкісному загартовуванню як в рідкій, так і в твердій фазі. Разом з тим, ступінь підвищення HV і К4р58 незначна, а підвищення вмісту залишкового аустеніту і додаткове насичення твердого розчину вуглецем і карбідообразующими елементами припускають ефективність виконання фінішної об’ємної відпустки і реалізацію твердіння з виділенням вторинних карбідів. Досягаються значення твердості і теплостійкості різальних крайок, що перевищують рівень плазмового модифікування без оплавлення поверхні для масивного інструменту зі швидкорізальної сталі і, відповідно, плазмової обробки з мікрооплавленням поверхні, названому плазмовим мікро- та наноструктуруванням. Ступінь дисперсності структури після комплексного зміцнення на порядок вища, ніж при плазмовій обробці масивного інструменту, аналогічна плазмовій обробці з мікрооплавлінням і на 2-3 порядки вища, ніж при стандартній об’ємній термообробці

Ключові слова


зміцнення; плазма; гребінка; різьбонарізання; субмікроструктурування

Повний текст:

PDF (Русский)

Посилання


Список использованных источников (ГОСТ):

Иноземцев Г.Г. Проектирование металлорежущих инструментов / Г.Г. Иноземцев – М. : Машиностроение, 1984. – 272 с.

Родин П.Р. Металлорежущие инструменты / П.Р. Родин. – М. : Высшая школа, 1974. – 400 с.

Самотугин С.С. Плазменное модифицирование резьбонарезного инструмента / С.С. Самотугин, О.А. Христенко // Вісник Приазовського державного технічного університету. – 2017. – № 34. – С. 105-112. – (Серія : Технічні науки).

Самотугин С.С. Математическая модель процесса поверхностного плазменного упрочнения резьбонарезной гребенки / С.С. Самотугин, О.А. Христенко, В.А. Мазур // Захист металургійних машин від поломок : Зб. наук. пр. – 2014. – Вип. 16. – С. 14-16.

Горелик С.С. Рентгенографический и электронно-оптический анализ / С.С. Горелик, Я.Н. Расторгуев, Ю.А. Скаков. – М. : Металлургия. – 1971. – 368 с.

Васильев Д.М. Дифракционные методы исследования структуры / Д.М. Васильев. – М. : Металлургия. – 1977. – 247 с.

Самотугин С.С. Плазменное упрочнение инструментальных материалов / С.С. Самотугин, Л.К. Лещинский. – Донецк : Новый мир, 2003. – 338 с.

Самотугин С.С. Эксплуатационные свойства инструментальных сталей после комплексного объемно-поверхностного упрочнения / С.С. Самотугин, А.В. Пуйко, Н.Х. Соляник, Е.Б. Локшина // Металловедение и термическая обработка металлов. – 1997. – № 5. – С. 2-6.

Крянина М.Н. Термическая обработка быстрорежущей стали с применением непрерывного лазерного излучения / М.Н. Крянина, А.М. Бернштейн, Т.П. Чупрунова // Металловедение и термическая обработка металлов. – 1989. – № 10. – С. 7-12.

Бровер Г.И. Особенности строения и свойства инструментальных сталей после высококонцентрированного нагрева и отпуска / Г.И. Бровер, В.Н. Варавка, А.П. Русин // Физика и химия обработки материалов. – 1988. – № 5. – С. 107-113.

Залкин В.М. Некоторые аспекты теории эвтектических сплавов в свете новых экспериментальных данных / В.М. Залкин // Металловедение и термическая обработка металлов. – 1993. – № 11. – С. 2-7.

Гончаренко И.А. Механизмы сверхпластичности и структурообразования в гетерофазных металлических материалах при фазовых переходах / И.А. Гончаренко, А.З. Гвоздеев // Металлы. – 1992. – № 3. – С. 166-171.

Долженков И.Е. Сфериодизация карбидов в стали / И.Е. Долженков, И.И. Долженков. – М. : Металлургия. – 1984. – 143 с.

Самотугин С.С. Плазменное микро- и наноструктурирование поверхности инструментальных сталей / С.С. Самотугин, В.А. Мазур // Упрочняющие технологии и покрытия. – 2013. – № 4. – С. 29-37.

Гуляев А.П. Металловедение / А.П. Гуляев. – М. : Металлургия. – 1986. – 554 с.

Молотилов Б.В. Нанотехнологии – новое направление в прецизионной металлургии / Б.В. Молотилов // Сталь. – 2005. – № 1. – С. 97-100.

Валиев Р.В. Структура и свойства металлических материалов с субмикрокристаллической структурой / Р.В. Валиев, А.В. Корзников, Р.Р. Мулюков / Физика металлов и металловедение. – 1992. – № 4. – С. 70-86.

Шулаев В.М. Инженерия неорганических наноматериалов / В.М. Шулаев // Мир техники и технологий. – 2007. – № 2. – С. 62-64.

References:

Inozemtsev G.G. Proektirovanie metalorejuschieh instrumentov [Engineering cutting tools]. Moskow, Mashunostroinie Publ., 1984. 272 р. (Rus.)

Rodin P.R. Metalorejuschie instrumentu [Cutting tools]. Moskow, Vuschay shkola Publ., 1974. 407 р. (Rus.)

Samotugin S.S., Khrystenko O.A. Plazmenoe modifizurovanie rezbonareznogo instrumenta [Plasma modification of a threading tool]. Vestnik Priazovskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta. Seriia: Tekhnicheskie nauki – Reporter of the Priazovskyi State Technical University. Section: Technical sciences, 2017, no. 34, pp. 105-112. (Rus.)

Samotugin S.S., Khrystenko O.A., Mazur V.A. Matematicheskaya model prozesa plazmenogo poverhnostnogo uprochneniya rezbonareznoi grebenki [Mathematical model of the process of surface plasma hardening thread-cutting comb]. Zahust metalurgiinuh machun vid polomok – Protection of metallurgical machines from breakdowns, 2014, no. 16, pp. 14-16. (Rus.)

Gorelik S.S., Rastorguev Y.N., Skakov Y.A. Rentgenograficheskii i elecktronno-opticheskii analiz [X-ray and electron-optical analysis]. Moskow, Metallurgy Publ., 1971. 368 p. (Rus.)

Vaasiel’ev D.M. Difrakzuonnue metodu issledovaniya structuru [Diffractional structure analysis methods]. Moskow, Metallurgy Publ., 1977. 247 p. (Rus.)

Samotugin S.S., Leschinskiy L.K. Plazmenoe uprochnenie instrumentalnuh materialov [Plazma hardening of tools material]. Donetsk, Novui mir Publ., 2003. 338 p. (Rus.)

Samotugin S.S., Pyiko A.V., Solyanik N.H., Lokschuna E.B. Ekspluatazuonue svoistva instrumentalnuh stalei posle kompleksnogo ob’emno-poverhnostnogo yprochneniya [Performance properties of tool steels after complex bulk-surface hardening]. Metallovedenie i termicheskaya obrabotka metallov – Metal science and heat treatment of metals, 1997, no. 5, pp. 2-6. (Rus.)

Kryanina M.N., Bernschtein A.M. Chuprunova T.P. Termicheskaya obrabotka bustroreguscei stali s primeneniem nepreruvnogo lazernogo izlucheniya [Heat treatment of high-speed steel using continuous laser radiation]. Metallovedenie i termicheskaya obrabotka metallov – Metal science and heat treatment of metals, 1989, no. 10, pp. 7-12. (Rus.)

Brover G.I., Varavka V. N., Rusin A.P. Osobennosti stroeniya i svoista instrumentalnuh stalei posle vusokokonzentrirovanogo nagreva i otpuska [Features of the structure and properties of tool steels after highly concentrated heating and tempering]. Fizika i himiya obrabotki materialov – Physics and chemistry of materials processing, 1988, no. 5, pp. 107-113. (Rus.)

Zalkin V.M. Nekotorue aspect teorii evtekticheskih splavov v svete novuh eksperemental’nuh dannuh [Some aspects of the theory of eutectic alloys in the light of new experimental data]. Metallovedenie i termicheskaya obrabotka metallov – Metal science and heat treatment of metals, 1993, no. 11, pp. 2-7. (Rus.)

Goncharenko I.A., Gvozdeev A.Z. Mehanizmu sverhplastichnosti istructuroobrazovaniya v geterofaznuh metalicheskih materialah pri fazovuh perehodah [Mechanisms of superplasticity and structure formation in heterophase metallic materials during phase transitions]. Metallu – Metals, 1992, no. 3, pp. 166-171. (Rus.)

Dolgenikov I.E., Dolgenikov I.I. Sveriodizazuya karbidov v stali [Spiderodization of carbides in steel]. Moskow, Metallurgy Publ., 1984. 143 p. (Rus.)

Samotugin S.S., Mazur V.A. Plazmenoe micro- i nanostructurirovanie poverhnosti instrumrntalnuh stalei [Plasma micro- and nanostructuring of the surface of tool steels] Uprochnyauschie tehnologii i pokrutiya – Strengthening technologies and coatings, 2013, no. 4, pp. 29-37. (Rus.)

Gulyav A.P. Metallovedenie [Metal science]. Moskow, Metallurgy Publ., 1986. 554 p. (Rus.)

Molotilov B.V. Nanotehnologii – novoe napravlenie v prezezionnoi metalurgii [Nanotechnology - a new direction in precision metallurgy]. Stal’ – Steel, 2005, no. 1, pp. 97-100. (Rus.)

Valiev R.V., Korznikov A.V., Mulykov R.R. Structura i svoistva metallicheskih materialov s submikrokristallicheskoi structuroi [Structure and properties of metallic materials with submicrocrystalline structure]. Fizika metallov i metallovedenie – Metal physics and metallography, 1992, no. 4, pp. 70-86. (Rus.)

Schulaev V.M. Ingeneriya neorganicheskih nanomaterialov [Inorganic Nanomaterials Engineering]. Mir tehniki i tehnologii – The world of equipment and technology, 2007, no. 2, pp. 62-64. (Rus.)


Метрики статей

Завантаження метрик ...

Metrics powered by PLOS ALM

Посилання

  • Поки немає зовнішніх посилань.


Лицензия Creative Commons
Вміст даного сайту доступний згідно з ліцензією Creative Commons «Attribution» («Атрибуція») 4.0 Всесвітня.