Berladir, Khrystyna Volodymyrivna

Hovorun, Tetiana Pavlivna

Берладир, Кристина Владимировна

Берладір, Христина Володимирівна

Говорун, Татьяна Павловна

Говорун, Тетяна Павлівна

Ukrainian

SocioEconomic Challenges Journal (Sumy State University)

ВПЛИВ ПРОГРЕСИВНИХ ТЕХНОЛОГІЙ ТЕРМОЦИКЛІЧНОЇ 
ОБРОБКИ НА ПІДВИЩЕННЯ МІЦНІСНИХ ХАРАКТЕРИСТИК СТАЛІ 
5ХНМ ДЛЯ ШТАМПІВ ГАРЯЧОГО ДЕФОРМУВАННЯ 
 
Берладір Х.В., студент, Говорун Т.П., ст. викладач, СумДУ, м. Суми  
 
Гаряче об'ємне штампування - це вид обробки металів тиском, при якому формоутворення 
поковки з нагрітої заготівки здійснюють за допомогою спеціального інструменту - штампа. 
Штамп є інструментом для обробки тиском, поверхня і контур однієї або обох частин якого 
відповідає вигляду, формі і розмірам оброблюваної деталі або заготівки. 
Гарячим об'ємним штампуванням виготовляють заготовки для відповідальних деталей 
автомобілів, тракторів, сільськогосподарських машин, літаків, залізничних вагонів, верстатів 
і т.п. Для штампів гарячого деформування досить часто використовують сталь 5ХНМ, яка в 
даний час є найбільш поширеним матеріалом при виготовленні гарячештампового 
інструменту в серійному виробництві. Проблема підвищення якості, надійності і 
довговічності інструменту для гарячої деформації металу актуальна у зв’язку з 
вдосконаленням конструкції прокатних станів і ковальсько-пресового обладнання за 
необхідності досягнення більших зусиль обжимання і швидкостей деформації. Тому 
пріоритетною задачею металознавства на сучасному етапі є розробка нових 
високоефективних режимів зміцнення, що дозволяють підвищити рівень фізико-механічних і 
експлуатаційних властивостей інструменту. 
Одним з ефективних видів термообробки, яка комплексно підвищує властивості сталей, є 
термоциклічна обробка (ТЦО) – термічна обробка в умовах циклічних теплових впливів. 
Задача створення такої зміцнюючої термоциклічної технології, застосовної для інструментів, 
працюючих в різних умовах термосилового навантаження, надзвичайно складна і 
різноманітна. Ії вирішення дозволить значно збільшити ресурс експлуатаційної стійкості 
шляхом пошуку нових нестандартних поєднань схем циклічної обробки і параметрів ТЦО у 
межах режимів, які дозволили б створювати в металі керовані структурні стани за рахунок 
подрібнення зерна, створення підвищеної густини дефектів, прискорення дифузійних 
процесів і інших фізичних ефектів. Тому розробка нових режимів ТЦО для штампового 
інструменту гарячого деформування металу з метою ефективного управління структурою, 
підвищення механічних, експлуатаційних властивостей і запобігання руйнування робочих 
поверхонь інструмента є актуальною задачею, що представляє теоретичний і практичний 
інтерес. 
При проведенні термоциклічної обробки для сталі 5ХНМ [1] використовувались режими, що 
включали одноразовий, двоцикловий і трицикловий нагрів до сталої температури Тmax 
(850°С) і проміжне охолодження на повітрі до 300...450°С (вище за точку початку 
мартенситного перетворення Мн для досліджуваного матеріалу). З температури останнього 
нагріву здійснювалося гартування в масло [1]. Далі проводився відпуск до 470° С з 
отриманням необхідної твердості. Відбір проб, випробування механічних властивостей, 
заміри твердості і мікротвердість евтектоїда (Н50) проводилися за стандартними 
методиками. Випробування гарячої зносостійкості проводилися в режимі сухого тертя об 
поверхню ролика з твердого сплаву з частотою обертання 200 хв-1. Випробування 
разгаростійкості проводилося при нагріванні пропусканням струму (U=380 В), інтервал 
зміни температур від 20 до 620...640°С, охолодження виконувалось стисненим повітрям. 
Авторами [1] було встановлено, що ТЦО з постійною Тmax, охолодженням між циклами на 
повітрі до 350° С, охолодженням в маслі з останнього нагріву подрібнює структуру і робить 
її більш однорідною, що підвищує комплекс механічних властивостей сталі 5ХНМ після 
термоциклювання та відпуску на задану твердість: КСU зростає в 1,4...1,6 рази, 
характеристики міцності на 5 ... 8%, характеристики пластичності більше, ніж вдвічі. 
Збільшення кількості циклів в режимі ТЦО сприяє більш повному розчиненню карбідної 
фази, розташованої по межах зерен, і утворенню збагаченого аустеніту, що дозволяє 
одержати більш однорідну структуру зі збереженням дрібного зерна. Для такої структури 
помітно зростання показників міцності (σ0,2 - на 80 МПа, σв - на 100 МПа) при одночасному 
збільшенні відносного звуження - в 1,5 рази і КСU в 1,3...1,5 рази після ТЦО і відпуску, що 
значно перевершує властивості сталі порівняно з типовою термообробкою. Відносна 
зносостійкість (ε) сталі 5ХНМ [2] змінюється залежно від Тmax, кількості циклів і 
температури немонотонно. Так, ε після ТЦО з Тmax 850 і 870° С має істотно вищі значення, 
ніж після ТЦО з Тmax = 790° С і після типових режимів гартування і відпуску. Оптимальним 
режимом ТЦО визначено наступний - 3 цикли з Тmax = 850° С, охолодження у маслі, відпуск 
при 300°С, при якому отримано найбільше підвищення зносостійкості - на 22%. 
Використання термоциклічної обробки, як остаточного виду термообробки, для поліпшення 
структури і властивостей штампових сталей гарячого деформування дозволяє підвищити 
ударну в'язкість таких сталей при збереженні високої твердості і міцності, отримати 
сприятливу структуру сталі із можливістю сфероідізації неметалевих частинок (сульфідів, 
фосфідів тощо) з метою зменшення шкідливого впливу цих домішок.  
 
Список літератури 
 
1. Иващенко В.Ю. О повышении стойкости штампов для горячего деформирования / В.Ю. 
Иващенко, А.П. Чейлях // Строительство, материаловедение, машиностроение : сборник 
научных трудов, Вып. 48. Ч. 1. – Днепропетровск : ПГАСА, 2009. – С. 114-118. 
2. Иващенко В.Ю. Анализ причин разрушения гравюры и повышение стойкости штампового 
инструмента из стали 5ХНМ с помощью ТЦО // Захист металургійних машин від поломок. – 
2006. – Вип. №9. – С. 46-49. 


Вплив прогресивних технологій термоциклічної обробки на підвищення міцнісних характеристик сталі 5ХНМ для штампів гарячого деформування

https://essuir.sumdu.edu.ua/bitstream/123456789/27001/1/berladir.pdf

Вплив прогресивних технологій термоциклічної обробки на підвищення міцнісних характеристик сталі 5ХНМ для штампів гарячого деформування

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

SocioEconomic Challenges Journal (Sumy State University)