CC BY
24
быть использованы при разработке технологических процессов штамповки и проектировании инструмента с рациональной геометрией мостика об-лойной канавки, обеспечивающей снижение силовых параметров штамповки и повышения качества поковок.
Библиографический список
1. Алюшин Ю.А. Теория обработки металлов давлением. Метод верхней оценки и его применение при решении задач обработки металлов давлением / Ю.А. Алюшин. - Ростов-на-Дону, 1977. - 85 с.
2. Богатов А.А. Ресурс пластичности металлов при обработке давлением /А.А. Богатов, О.И. Мижирицкий, С.В. Смирнов. - М.: Металлургия, 1984. - 144 с.
Получено 24.10.08.
УДК 621.771
И.А. Гусев, А.Е. Г воздев, Н.Е. Стариков, О.В. Кузовлева (Тула, ТулГУ)
СОСТОЯНИЕ МЕХАНИЧЕСКОЙ НЕСТАБИЛЬНОСТИ И СВЕРХПЛАСТИЧНОСТИ СТАЛЕЙ И ЕГО ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ ИЗДЕЛИЙ
Состояние механической нестабильности обусловлено снижен ем прочностных свойств (предела упругости, предела пропорциональности и сопротивления пластическому деформированию) в результате уменьшения сил связи между атомами и повышения диффузионной подвижности.
При исследовании фазового превращения полиморфных металлов и ж сплавов неоднократно наблюдались сопровождающие эти превращения диффузионные максимумы. Эти явления можно связать с началом процесса фазовой перестройки решётки, а величину диффузионных пиков
- с различной дисперсностью структурных и фазовых составляющих. На рис. 1 приведена температурная зависимость коэффициента диффузии в стаи 35ХГС.
При переходе через критические точки наблюдается также скачкообразное изменение теплоёмкости и других свойств стаей. Вблизи точек фазового превращения помимо такого явления, как аномаьная диффузионная подвижность, проявляется и эффект сверх пластичности.
и
1,1 МОГ7
6,35-108 -ю
3,27*10 6,94-10'11
200 600 1000 Т,°С
Рис. 1. Температурная зависимость коэффициента диффузии в стали 35ХГС пи различном исходном состоянии: 1 - отжиг, 2 - закалка
Был исследован эффект сверхпластичности, при котором повышенную диффузионную подвижность атомов вблизи температуры фазового превращения можно использовать для объяснения аномалий других свойств, в частности, повышенной деформационной способности.
Явление фаовой сверхпластичности, обнаруженное в железных сплавах многих типов, объяснено экстремальным возбуждением частиц вблизи точек фазового перехода: повышением частоты перескока атомов, увеличением длины пробега атомов [1].
Было установлено, что увеличение пластичности имеет место при самых различных фазовых и структурных, диффузионных и мартенситных превращения, в области температур от критических (700...800 °С) до температуры сжиженного аота (- 196 °С).
Подобные процессы могут проявляться в состоянии предпревраще-
ния.
Можно считать, что труднодеформируемой быстрорежущей стали Р6М5 также свойственно состояние предпревращения, которое проявляется при нагреве перед фаовым переходом феррит - аустенит в механической нестабильности решётки исходной ферритной фаы, резком падении прочности и экстремаьном повышении пластичности.
Если рассматривать стаь 40Н24, то можно отметить, что в пред-мартенситном состоянии при охлаждении состояние предпревращения проявляется также в механической нестабильности и резком падении прочностных свойств, а также повышении пластичности в этом состоянии вблизи температуры фаового перехода [2]. Кроме того, в предмартенситном состоянии в стаж могут проявляться следующие эффекты: аномаь-ный рост электросопротивления, диффузное рассеяние электронов и рентгеновских лучей, низкочастотные колебания решетки в исходной фае.
Схематично явление сверхпластичности представлено на рис. 2 в виде диаграммы (п - число скручиваний до разрушения образца).
Рис. 2. Температурная зависимость пластичности сплавов при наличии фазового перехода: 1-ожидаемая пластичность;
2-состояоие сверхпластичоости
Авторами [2] установлено, что состояние механической нестабильности и сверхпластичности проявляется в близких температурных областях.
Все вышеперечисленные эффекты позволяют обеспечить высокий уровень механических свойств металлических материалов. Реализация эффекта сверхпластичности в технологических процессах обработки металлов давлением позволяет за одну операцию на серийном или специализированном оборудовании сравнительно небольшой мощности получать детали сложной формы, очень близкой к конечной, и соответственно уменьшить трудоёмкость и стоимость изготовления изделия и повысить коэффициент использования метала.
Заготовки дисковых резцов из быстрорежущей стали Р6М5 изображены на рис. 3. Они получены на изотермическом штампе [3].
а б в
Рис. 3. Дисковые резцы из стали Р6М5, полученные вусловиях СПД
при температуре Т = 820 °С и скорости деформации г = 0,003 с-1: а - исходная заготовка; б - заготовка после СПД; в - резец
При штамповке в режиме сверхпластичности не происходит обезуглероживания поверхности заготовок и окисление минимально по причи-
94
не отсутствия высокотемпературного нагрева [4]. Отсутствие наклёпа при этом исключает операцию последующего отжига.
В настоящее время эффект сверхпластичности применяют с целью улучшения обрабатываемости очень широкой гаммы материалов: от алюминиевых с плавов до композитов, армированных карбидами или нитридами элементов, что приводит к существенному увеличению
экс плу атацио нных с вой ств.
По результатам проделанной работы можно сделать выводы:
- состояние механической нестабильности и эффект сверхпластичности, связанный с высокой деформационной способностью, представляют научный и практический интерес с точки зрения их физической природы и использования для производства металлорежущих изделий;
- исследуемые эффекты позволяют обеспечить высокий уровень механически свойств металлически материалов. После обработки в условия сверхпластичности повышаются такие свойства, как красностойкость, теплостойкость и твердость;
- в режиме сверхпластичности такие операции, как штамповку, прессование и прокатку можно осуществлять с меньшими энергетическими затратами.
Библиографический список
1. Гвоздев А.Е. Закономерности фазовой сверхпластичности инструментальных тру дно деформируемых сложнолегированных сталей / А.Е. Гвоздев // Изв. ТулГУ. Сер. Материаловедение. Вып.1. - 2000. -С.84-95.
2. Предмартенсетное состояние аустенета и низкотемпературная фазовая сверхпластичность в железоникелевых сплавах / В.В. Моисеев [и др.]. - Тула: ТулГУ, 2007. - 139 с.
3. Гвоздев А.Е. Ресурсосберегающая технология термомеханической обработки быстрорежущей вольфрамомолибденовой стали Р6М5 / А.Е. Гвоздев // Металловедение и термическая обработка металлов. -2005.- № 12. - С. 27 -30.
4. Гвоздев А.Е. Производство заготовок быстрорежущего инструмента в условия сверхпластичности / А.Е. Гвоздев.- М.: Машиностроение, 1992.- 176 с.
Получено 24.10.08.
УДК 621.983.4
