ВПЛИВ ТЕРМІЧНОЇ ОБРОБКИ НА ШТАМПОВУ СТАЛЬ 4Х4Н5М4Ф2 ТА ВСТАНОВЛЕННЯ ЇЇ ФІЗИКО-МЕХАНІЧНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ

Автор(и)

  • Oleh Sydorchuk ІПМ ім. І.М. Францевича НАНУ

DOI:

https://doi.org/10.20998/2413-4295.2021.01.05

Ключові слова:

штампова сталь, склад, термічна обробка, термо-деформаційна обробка, структура, фізико-механічні властивості

Анотація

Наведено результати досліджень після термічної обробки (гартування та відпуску) легованої конструкційної сталі марки 4Х4Н5М4Ф2 в литому та кованому стані. Рекомендовано здійснювати часткову перекристалізацію (неповний відпал) дослідної сталі (4Х4Н5М4Ф2) за температури 750±20 °С. Запропоновано здійснювати термо-деформаційну обробку (ковка за температури 1170±20 °С), що підвищило у два рази бал зерна гартованої сталі та ударну в’язкість у п’ять разів після відпуску. Встановлено оптимальний температурний режим гартування (1095±5 °С) литої та кованої сталі, твердість якої співпадає на рівні 56 HRC. Показано бал зерна в литому та кованому стані (№ 3 – № 6 та № 6 – № 8, відповідно) дослідженої сталі залежно від температури гартування (1050–1110 °С). Встановлена залежність між твердістю та питомою електричною провідністю сталі після гартування у порівнянні з литим та кованим станом. Встановлено, що при оптимізованих режимів термічної обробки дослідженої сталі визначалось за мінімальним значенням параметру – питомої електричної провідності. Так для оптимального значення за температурою гартування сталі (1095 ºС) питома електрична провідність становила 0,075 Ом·мм2/м, а при відпуску (595 ºС) – 0,0415 Ом·мм2/м. Запропоновано методичний підхід після гартування сталі, що дозволяє проводити контроль температурного режиму при нагріві штампового інструменту. Встановлено, що після гартування сталі, найбільшу провідність має кована, ніж лита сталь. Представлено фізико-механічні властивості (поріг міцності, ударна в’язкість, твердість, мікротвердість у структурі металу та питома електрична провідність) дослідженої гартованої сталі (литої та кованої) після відпуску. Встановлено підвищення твердості та міцності литої сталі при відпуску за температур від 450 до 500°С, що забезпечується виділенням карбідної складової, де спостерігається інтенсивне підвищення мікротвердості. Встановлено, відпускну крихкість дослідженої сталі за температури 475±15 °С. Показано аномальне зниження ударної в’язкості (до 15 Дж/см2) та інтенсивне підвищення питомої електричної провідності литої та кованої сталі при відпускної крихкості. Встановлено збільшення мікротвердості сталі, що впливає на підвищення зносостійкості та ресурсу експлуатації штампового інструменту. Встановлено, що при повторному нагріві (відпуску), провідність сталі збільшується, а також інтенсивно змінюється структурно-чутлива механічна характеристика (ударна в’язкість), яка підвищується у два рази в інтервалі температур відпускної крихкості 475±15 ºС. Це дає можливість підвищити ресурс експлуатації пресового інструменту (філь’єри) зі сталі 4Х4Н5М4Ф2 для гарячого деформування алюмінієвого сплаву в інтервалі робочих температур 450-500 °С.

Посилання

Gogaev K.A., Sydorchuk O.M., Radchenko O.K., Mamonova A.A. Shtampova stal dlya garyachogo deformuvannya [Stamped steel for hot deformation with adjustable austenitic transformation], Metalozn. obrobka met [Metallurgy and metal processing], 2014, 1, 40–44.

Gogaev K.A., Radchenko O.K., Sydorchuk O.M., Lukianchuk V.V. Tekhnolohiia vyhotovlennia shtampovoi stali 40Kh3N5M3F dlia hariachoho deformuvannia. Problemy resursu i bezpeky ekspluatatsii konstruktsii, sporud ta mashyn [Technology of production of stamped steel 40Х3Н5М3Ф for hot deformation. Problems of resource and safety of operation of structures, constructions and machines]. Instytut elektrozvariuvannia im. YE. O. Patona NAN Ukraiiny, 2015, 669–672.

Gohaev K. A., Sydorchuk O. M., Radchenko O. K. Instrumentalni shtampovi stali (oglyad) [Tool die steels for hot deformation (review)]. Metalozn. obrobka met [Metallurgy and metal processing], 2016, 3, 18–24.

Gogaev K. O., Sydorchuk O. M., Radchenko O. K., Karpets M. V., Piatachuk, S. H. Struktura ta vlastuvosti zagartovanoi stali 40Kh3N5M3F, oderjanoi elektroshlakovym peretoplennyam za vysokyh temperature [Structure and properties of hardened steel 40Х3Н5М3Ф, obtained by electroslag remelting at high temperatures]. Metalofizyka ta novitni tehnologii [Metal physics and the latest technologies], 2015, 12 (37), 1653–1661.

Sydorchuk O.M., Myroniuk D.V., Radchenko O.K., Gogaev K.A., Hongguang Ye. Pidvyshennya teplostiikosti ta vlastyvostei shtampovoi stali z regulyuvannyam austenitnogo peretvorennya pry ekspluatacii [Improving heat resistance and properties of stamped steel with adjustment of austenitic transformation during operation]. Metalozn. obrobka met [Metallurgy and metal processing], 2019, 2, 19–25, doi: 10.15407/mom2019.02.019.

Sydorchuk O.M., Gogaev K.A., Radchenko O.K., Myroniuk L.A., Myroniuk D.V. Termichna obrobka shtampovoi stali pidvyshenoi stiikosti [Heat treatment of stamped steel of the increased stability]. Metalozn. obrobka met [Metallurgy and metal processing], 2020, 2, 29–37, doi: 10.15407/mom2020.02.029.

Sydorchuk O.M., Myroniuk L.A., Myroniuk D.V., Gogaev K.A., Radchenko O.K. Shtampova kovana stal 4Kh4N5M4F2 pidvyshenoi stiikosti [Stamped forged steel 4Х4Н5М4Ф2 of the increased stability]. Metalozn. obrobka met [Metallurgy and metal processing], 2020, 4, 3–11, doi: 10.15407/mom2020.04.030.

Gogaev K. A., Radchenko O. K., Sydorchuk O. M, Myroniuk D.V. Shampova stal. Patent No.141447 Ukraine. MPK С22C 38/00., u201909670; app. 05.09.2019; publ. 10.04.2020

##submission.downloads##

Опубліковано

2021-04-23

Як цитувати

Sydorchuk , O. . (2021). ВПЛИВ ТЕРМІЧНОЇ ОБРОБКИ НА ШТАМПОВУ СТАЛЬ 4Х4Н5М4Ф2 ТА ВСТАНОВЛЕННЯ ЇЇ ФІЗИКО-МЕХАНІЧНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ. Вісник Національного технічного університету «ХПІ». Серія: Нові рішення у сучасних технологіях, (1(7), 34–38. https://doi.org/10.20998/2413-4295.2021.01.05

Номер

Розділ

Енергетика, машинобудування та технології конструкційних матеріалів