Введение к работе
Актуальность работы
Повышение эксплуатационных характеристик деталей и инструмента является актуальной проблемой металлургических отраслей промышленности. Особенностью современных технологических процессов изготовления высококачественных штампов, прессового, резьбового и лезвийного инструментов, является использование комбинированных методов, включающих традиционную термическую, термо - механическую, ультразвуковую, лазерную и химико-термическую обработку в сочетании с воздействием сильных электрических, ионных и других видов полей.
Термообработка в магнитном поле (ТОМП) и ее разновидность - магнито-термическая обработка (МагТО) предполагает достижение более высокого уровня свойств инструментальных сталей по сравнению с другими видами комбинированной обработки. Однако практическая реализация этих преимуществ сдерживается недостаточной изученностью закономерностей формирования микроструктуры, механизмов фазовых превращений и изменения механических свойств, происходящих в процессе термообработки с применением магнитных полей.
Работа выполнялась в рамках госбюджетной программы фундаментальных исследований «Разработка новых материалов, технологии их термической обработки и применения различных методов для изучения и улучшения их свойств» № 01860103080 от 22.12.88 г.
Цель работы
Целью работы явилось повышение комплекса механических и эксплуатационных характеристик деталей и инструмента на основе изучения закономерностей изменения структуры легированных сталей в процессе МагТО.
Для достижения указанной цели были поставлены и решены следующие задачи:
-
исследование механизма структурных превращений в сталях под действием сильных магнитных полей;
-
разработка технологических режимов МагТО легированных сталей штампового и прессового инструмента;
-
изучение влияния МагТО на карбидную неоднородность высокохромистых сталей;
-
исследование влияния МагТО на микроструктуру и свойства быстрорежущих сталей;
-
исследование влияния МагТО на состояние борированных и азотированных слоев штампового и прессового инструмента.
Научная новизна '
Впервые предложен способ МагТО легированных сталей, заключающийся в их намагничивании в постоянных сильных магнитных полях перед проведением термической обработки. . Предложена модель воздействия МагТО на микроструктуру легированных сталей, включающая роль магнитной энергии и микродеформаций в зоне межзеренных и межфазных границ, последующие рекристаллизационные и диффузионные явления. . Впервые изучено влияние МагТО на структурные и фазовые превращения в легированных сталях, ответственные за изменение их механических свойств, в зависимости от основных технологических параметров обработки.
. Установлены основные закономерности влияния МагТО на процессы борирования и азотирования сталей.
Практическая значимость работы
Разработаны технологические режимы МагТО легированных сталей в постоянных сильных магнитных полях перед проведением термической обработки.
Предложен эффективный способ уменьшения карбидной неоднородности высокохромистых сталей при МагТО.
Опробованы в промышленных условиях разработанные режимы МагТО сталей, позволяющие влиять на изменение карбидной неоднородности и механические свойства.
Установлено, что применение МагТО позволяет значительно улучшить качество лезвийного и штампового инструментов и увеличить их срок службы.
Применение изделий прошедших МагТО позволило повысить производительность прессового оборудования, улучшить качество готовой продукции и уменьшить трудоемкость замены вышедших из строя деталей штампового инструмента.
На защиту выносятся:
комплекс технологических приемов и режимов магнитного воздействия при МагТО для штамповых и режущих инструментальных сталей;
экспериментальные данные по исследованию влияния МагТО на механические свойства сталей, а также на структуру борированных и азотированных слоев;
результаты исследования состояния карбидной фазы и ее магнитной восприимчивости после проведения МагТО;
модель влияния МагТО на микроструктурные изменения при термической обработке.
Реализация результатов работы
Разработанные режимы МагТО позволили изготовить и успешно провести промышленные испытания на пресс-матрицах трех типоразмеров из стали ЗХ2В8Ф, ЗХЗМЗФ и 4Х5МФС. Промышленные испытания проводились на ООО КраМЗ-ПРЕСС г. Красноярск, на заводском прессовом оборудовании, предназначенном для получения алюминиевых профилей сложной конфигурации. Среднее повышение стойкости пресс-матриц, прошедших МагТО, по сравнению с серийными пресс-матрицами, составило 20-30 %.
Апробация работы
Основные положения работы представлены ла следующих конференциях:
«Проблемы повышения эффективности производства и использования цветных металлов в народном хозяйстве» (г. Красноярск, 1989 г.); «Совершенствование технологии получения и обработки сплавов и композиционных материалов» (г. Красноярск, 1990 г.); Всесоюзной научно- технической конференции "Новые материалы и ресурсосберегающие технологии термической, и химико-термической обработки в машиностроении и металлургии" (г. Новокузнецк, 1991 г.); Научно-технической конференции "Быстрорежущие стали, их производство, применение и прогрессивные технологии упрочения режущего инструмента" (г. Москва, 1992 г.); Научно-техническом семинаре "Новые стали и сплавы режимы их термической обработки" (г. Ленинград, 1992 г.); Республиканской научно-технической конференции "Материалы и упрочняющие технологии 92" (г. Курск, 1992 г.).
Публикации
По теме диссертации опубликовано 15 статей и тезисов докладов, в том числе получено три авторских свидетельства на изобретения.
Объем и структура работы
Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, списка литературы и приложения, содержащего акт промышленного использования пресс-матриц.
Материал работы изложен на 131 страницах машинописного текста, включая 21 таблицу, 28 рисунков и список литературы из 110 наименований.
