Структура и свойства инструментальных сталей после термической обработки в магнитном поле

Сорочкина, Оксана Юрьевна

Материаловедение (по отраслям)

автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.01, диссертация на тему:Структура и свойства инструментальных сталей после термической обработки в магнитном поле

кандидата технических наук: Сорочкина, Оксана Юрьевна
город: Ростов-на-Дону
год: 2005
специальность ВАК РФ: 05.02.01

Диссертация по машиностроению и машиноведению на тему «Структура и свойства инструментальных сталей после термической обработки в магнитном поле»

Автореферат диссертации по теме "Структура и свойства инструментальных сталей после термической обработки в магнитном поле"

На правах рукописи

Сорочкина Оксана Юрьевна

СТРУКТУРА И СВОЙСТВА ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫХ СТАЛЕЙ ПОСЛЕ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ В МАГНИТНОМ ПОЛЕ.

Специальность 05.02.01 - Материаловедение (машиностроение)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Ростов-на-Дону, 2005

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении

высшего профессионального образования

Донском государственном техническом университете (ДГТУ)

Научный руководитель:

Заслуженный деятель науки РФ, доктор технических наук, профессор ПУСТОВОЙТ В.Н.

Официальные оппоненты:

Доктор технических наук, профессор ДОРОФЕЕВ В.Ю.

Кандидат технических наук, доцент КУРДЮКОВ В.А

Ведущее предприятие:

ЗАО «РЗ СИТО»

Защита состоится « 24 »

мая

2005г. в 14 часов

на заседании специализированного совета Д 212.058.01 в Донском государственном техническом университете (ДГТУ) по адресу: 344010, г. Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, 1, ДГТУ, ауд. 252.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ДГТУ.

Отзыв в двух экземплярах, заверенных печатью, просим выслать в специализированный совет по указанному адресу.

Автореферат разослан

« /4 »

апреля_2005 года.

Ученый секретарь диссертационного совета, канд. техн. наук, доцент

Шипулин А.И.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы.

Актуальность решения проблемы увеличения стойкости инструмента обусловлена тем, что условия эксплуатации становятся все более «жесткими» (необходимость работы на больших скоростях и подачах), а также особыми требованиями к регламентируемой стойкости при обработке изделий в условиях автоматизированных поточных линий. Кроме того, "применение в металлообработке экономнолегированных вольфрамом сталей взамен классической быстрорежущей стали Р18, например сталей Р9, Р12, Р6М5, уступающих по стойкости стали Р18, также делает необходимым решение проблемы повышения эксплуатационных свойств инструмента из, таких сталей В данной работе для реализации резервов повышения стойкости инструмента предприняты исследования возможности управления свойствами инструментальных сталей путем специфической организации структуры за счет внешнего воздействия энергией постоянного магнитного поля в процессе фазовых превращений при термической обработке

Интерес к проблеме использования магнитного поля для улучшения свойств конструкционных и инструментальных материалов появился со времени публикации цикла работ Е.Герберта, в которых указывалось на возможность упрочнения при омагничивании термически обработанных быстрорежущих сталей. Дальнейшее развитие идеи применения магнитного поля при термической обработке было предпринято в работах профессора Московского института стали и сплавов Бернштейна МЛ, в трудах школы академика Садовского В.Д. и работ научной школы Донского государственного технического университета под руководством профессора Пустовойта В Н В этих исследованиях содержатся научные знания о природе влияния внешнего магнитного поля (импульсного, постоянного и переменного) различной напряженности на условия протекания фазовых превращений в стали, механизмы структурной перестройки, кинетику переходов, а также особенности формирования при термической обработке в магнитном поле особой структурной картины, обеспечивающей получение нетривиального комплекса свойств.

С учётом достигнутых успехов в развитии теории и практического использования технологии термической обработки в магнитном поле (ТОМП) следует отметить, что в настоящее время ещё имеются проблемы, не нашедшие полного разрешения. Это, в частности, относится к задаче улучшения эксплуатационных свойств сталей для металлообрабатывающего, деревообрабатывающего и измерительного инструмента использованием ТОМП. Применительно к этой группе материалов остаются неразрешенными ряд проблем теоретического характера, учитывающих особенности структурной организации, фазового состава и специфики режимов термической обработки инструментальных углеродистых и легированных

сталей. Имеется также дефицит экспериментальных данных о влиянии магнитного поля на кинетику протекания фазовых превращений в инструментальных сталях, формирование структурной картины при закалке, отпуске, изотермической обработке и связанных с этим изменений характеристик механических и эксплуатационных свойств. Требуется также обоснованно определить технологическую целесообразность использования так называемого, «эффекта Герберта» с целью повышения стойкости термообработанных быстрорежущих сталей.

Цели и задачи исследования.

Цель настоящей работы заключается в теоретическом обосновании и разработке технологических приемов термической обработки в магнитном поле применительно к инструменту различного назначения, создании специализированного оборудования для ТОМП и его промышленного освоения.

Для достижения, поставленной цели необходимо решение следующих задач:

• Разработка частных методик и создание лабораторного оборудования, аппаратуры и приборов с учетом особенностей, обусловленных необходимостью проведения экспериментальных исследований в постоянном магнитном поле;

• Опытная проверка возможности использования эффекта Герберта с целью повышения стойкости режущего инструмента;

• Разработка и уточнение физических представлений о механизмах воздействия магнитного поля на фазовые переходы I рода в инструментальных сталях;

• Изучение особенностей формирования структуры инструментальных сталей в процессе реализации различных режимов термической обработки в магнитном поле и изменений характеристик механических и эксплуатационных свойств, определяющих показатели долговечности и конструктивной прочности;

• Разработка промышленных технологий ТОМП. создание специализированного оборудования и их освоение в условиях термического производства.

Научная новизна диссертационной работы заключается в получении следующих новых научных результатов, которые выносятся на защиту.

1. Предложена и количественно обоснована доменно-дислокационная модель, объясняющая физическую природу эффекта Герберта. Основополагающая роль при этом отводится взаимодействию при намагничивании полей упругих напряжений дислокаций и междоменных границ, при движении которых отрезки дислокационных петель между

точками закрепления выгибаются в поле магнитоупругих напряжений доменной границы, в результате чего происходит увеличение суммарной длины таких-отрезков, то есть плотности дислокаций. После выключения магнитного поля измененные дислокационные конфигурации не восстанавливаются до исходных под действием сил линейного натяжения в связи с явлением магнитного гистерезиса, а время релаксации дислокационной деформации определяется соотношением линейного натяжения, величиной барьера Пайерлса и магнитоупругим взаимодействием выгнутых отрезков дислокационных петель с доменными границами, занимающими после выключения новое положение

2. Теоретически и экспериментально показано, что при действии магнитного поля напряженностью порядка 2 МА/м в процессе фазового перехода объемная скорость превращения аустенита с образованием ферромагнитных продуктов может увеличиться до 2,5 раз. В уравнении, описывающем изменение скорости превращения, кроме магнитной энергии IH, учитывающей снижение термодинамического потенциала ферромагнитных продуктов превращения, впервые учтен вклад энергии увеличивающей движущую силу фазового перехода по причине локального прироста свободной энергии матричной фазы (аустенита), вызванного образованием флуктуации дальнего ферромагнитного порядка.

3. Экспериментально доказано, что упрочнение углеродистых инструментальных сталей в процессе отжига или нормализации в магнитном поле обусловлено нарушением сплошности сетки избыточного цементита, уменьшением межпластиночного расстояния в эвтектоиде, образованием структуры с более развитой межфазной поверхностью и большим количеством барьеров, препятствующих скольжению.

4. Показано, что осуществление мартенситного превращения по мультипликативному механизму способствует протеканию процессов распада пересыщенного твердого раствора уже в период закалочного охлаждения ("in statu nascendi"), что особенно характерно для мартенсита напряжения, который образуется под действием магнитного поля выше в температурном интервале сверхпластичного аустенита. Это имеет следствием усиление сегрегации углерода на структурных дефектах и выделение высокодисперсных частиц то есть увеличение степени распада мартенсита по двухфазному механизму. В результате закалки в магнитном поле фиксируется

структурное состояние, свойственное стали после обычной закалки и отпуска при 120-150°С.

Практическая значимость и реализация результатов работы.

Проведенные в работе исследования показали практическую нецелесообразность применения омагничивания термически обработанного инструмента с целью повышения характеристик эксплуатационной стойкости. Показано, что значимые для практики результаты могут быть получены только при воздействии магнитным полем в процессе фазовых превращений. При этом структурные изменения, обусловленные действием магнитного поля на механизм и кинетику фазовых превращений, обеспечивают получение уникального сочетания свойств, когда одновременно с повышением сопротивления пластической деформации растет и сопротивление хрупкому разрушению

Применение технологии термической обработки в магнитном поле делает возможным эффективную реализацию резервов долговечности режущего, штампового и измерительного инструмента. Установленное в результате лабораторных и цеховых испытаний повышение характеристик эксплуатационной стойкости достигает 1,2-1,5 раз. Указанные изменения являются статистически значимыми и экономически целесообразными.

В результате промышленного освоения процесса ТОМП определены оптимальные режимы упрочнения инструментальных сталей, разработана технологическая документация, специализированное технологическое оборудование и оснастка для обработки инструмента различных типоразмеров и назначения.

Основные положения метода термической обработки в магнитном поле нашли применение в программах учебных курсов «Теория и технология термической обработки;), «Оборудование и автоматизация тепловых процессов», а также в заданиях на курсовые и дипломные проекты для студентов специальности 120800- «Материаловедение в машиностроении» ДГТУ.

Апробация работы. Материалы диссертационной работы были доложены и обсуждены на международной научно-технической конференции «Теория и технология процессов пластической деформации -2004» (Москва), на всероссийской электронной конференции «Фундаментальные исследования», а также на ежегодных научно-технических конференциях Донского государственного технического университета, 2003-2004 г.г.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 5 печатных

работ.

Структура и объем работы. Диссертационная работа изложена на 218 страницах машинописного текста, включая 114 рисунков и 27 таблиц, и состоит из введения; 6 глав основной части; выводов; списка литературы из 171 наименования; приложения.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

ВВЕДЕНИЕ. В краткой форме обоснована актуальность поставленной научно-технической проблемы. Приведены основные результаты по ее решению с указанием научной новизны и практической ценности диссертационной работы.

1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПЕРСПЕКТИВЫ УПРОЧНЯЮЩЕЙ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ В МАГНИТНОМ ПОЛЕ ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫХ СТАЛЕЙ.

Выполнен критический обзор литературных данных, иллюстрирующих современный уровень разработок в области термической обработки в магнитном поле. Анализ результатов этих исследований приводит к убеждению, что проблема далеко не полностью решена в теоретическом и практическом отношениях. В частности требуют разрешения следующие вопросы:

теоретическое обоснование, с точки зрения материаловедческих концепций, и определение целесообразности использования «эффекта Герберта» для повышения стойкости инструмента;

уточнение физических представлений о механизмах воздействия магнитного поля на фазовые переходы I рода в инструментальных сталях;

анализ особенностей формирования структуры инструментальных сталей в процессе ТОМП и изменений характеристик механических и эксплуатационных свойств.

На основании вышеизложенного сформулирована цель и задачи диссертационной работы, объединенные общей идеей использования внешнего магнитного поля для воздействия на термодинамику, механизм и кинетику фазовых переходов с целью получения устойчивых изменений структуры и свойств, полезных для эксплуатации.

В работе показана техническая возможность использования энергии постоянного магнитного поля в процессе термической обработки для повышения стойкости инструмента.

2. ОСОБЕННОСТИ МЕТОДИКИ ВЫПОЛНЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ РАБОТ.

Для проведения экспериментальных работ осуществлен подбор и компоновка оборудования для создания постоянного магнитного поля напряженностью до 2МА/м, оснастки для нагревания, охлаждения и регистрации температуры в процессе ТОМП. В экспериментах использовались образцы различной конфигурации, изготовленные из инструментальных сталей промышленных плавок и модельных материалов опытных плавок (углеродистые инструментальные стали У8А, У10А, У12А, легированные -Х(ШХ15), ХВГ, 9ХС, 7X3, Х12М, экономнолегированные быстрорежущие стали Р6М5, Р6М5К5,и др., модельные материалы - техническое железо, мартенситостареющая сталь 0Н18К9М5Т, и сплавы системы Fe-Ni-C).

В работе был использован широкий спектр методов структурных исследований - макро- и микроструктурный анализ, рентгеноструктурный и рентгенофазовый анализы, методы электронной просвечивающей микроскопии, электронографический и фрактографический анализ. Для исследования физических свойств применялись термический и дифференциальный термический анализы, магнитные методы измерения намагниченности и фазового анализа, измерение удельных объемов. Характеристики механических свойств определялись стандартными методами, однако, в ряде случаев (только при сравнительных испытаниях) использовались нестандартные образцы.

3. ОПЫТНАЯ ПРОВЕРКА СУЩЕСТВОВАНИЯ ЭФФЕКТА ГЕРБЕРТА И ВОЗМОЖНОСТИ ЕГО ПРАКТИЧЕСКОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ.

Представлены результаты исследований проведенных с целью установления физической природы «эффекта Герберта» и оценки возможности его практического использования для повышения стойкости инструмента. Необходимость проведения таких исследований возникла в связи с появлением в последнее время большого количества публикаций о возможности увеличения стойкости термически обработанного инструмента в результате омагничивания. Однако обоснование причин повышения стойкости с точки зрения современных материаловедческих концепций представляется весьма сомнительными.

На рис.1 приведены данные, показывающие, что при воздействии постоянным магнитным полем 2МА/м твердость термически обработанных быстрорежущих сталей несколько повышается. При этом статистически надежно установлено, что увеличение твердости и микротвердости закаленных и отпущенных образцов релаксирует во времени. Так, микротвердость

стали Р9К5 после омагничивания повышалась на 230±50 МПа, но через 25 часов снижалась практически до первоначального уровня.

Это явление анализировалось на основе представлений о взаимодействии намагниченности и структурных дефектов при движении доменных границ Между намагниченностью и дислокационной структурой существует магнитострикционное взаимодействие, природа которого обусловлена разориентировкой спиновых магнитных моментов внутри междоменной

границы. При воздействии внешним магнитным полем изменение направления спинов сопровождается магнитострикционными изменениями размеров, что при условии когерентности границы с матрицей приводит к появлению упругих напряжений, поля которых

взаимодействуют с полями упругих напряжений дислокаций.

Магнитострикционную энергию

взаимодействия междоменной границы и дислокационной петли можно записать как = где аЦ-

тензор упругих напряжений, вызванных магнитострикцией; к-я компонента вектора Бюргерса дислокационной петли; поверхность, в которой

находится дислокационная петля; проекция этой поверхности на координатную плоскость. Приближенные оценки показывают, что значение максимальной компоненты тензора магнитоупругих напряжений имеет величину 3,14 МПа. Расчеты показали, что при движении доменной границы под действием этих напряжений участки дислокационных петель между точками закрепления выгибаются. При этом суммарное изменение длины дислокационных петель может достигать 15%. Данное обстоятельство с учетом неполной релаксации дислокационной деформации при выключении поля может быть объяснением данных об увеличении твердости при омагничивании. При этом особая роль отводится гетерогенности структуры обусловленной наличием большого количества парамагнитных карбидных включений в ферритаой матрице. В общем случае границы доменов имеют тенденцию проходить через немагнитные или слабомагнитные включения поскольку энергия границы при нулевой намагниченности минимальна Наличие большого количества карбидов в быстрорежущей стали делает малой

Рис. 1 Изменение твердости стали Р6М5 с течением времени после омагничивания: 1 - закалка от 1220°С; 2 - закалка от 1220°С и трехкратный отпуск при 500°С. А-А, В-В - уровень твердости до омагничивания.

вероятность возвращения границ доменов в исходное положение сразу после

выключения внешнего поля, что в свою очередь тормозит релаксацию дислокационной деформации, которая определяется соотношением линейного натяжения, величиной барьера Пайерлса, а также магнитоупругим взаимодействием выгнутых участков дислокационных петель с доменными границами, занимающими новое положение.

Обратимость эффекта упрочнения быстрорежущих сталей после омагничивания объясняется

стремлением междоменных границ занять энергетически выгодные положения, обусловленные

пространственной кристаллографической ориентацией ферромагнитных фаз, которая не меняется в процессе намагничивания. При этом факторы, способствующие изменению дислокационной структуры, устраняются, и твердость снижается до первоначального уровня.

При резании омагниченным инструментом твердость снижается уже через 5-10 минут при работе на оптимальных режимах рис. 2. Это связанно с повышением температуры инструмента при работе и увеличением подвижности атомов, тормозящих перемещение закрепленных участков дислокаций. По Хирту и Лоте сила торможения, обусловленная примесными атомами, обратно пропорциональна температуре. Таким образом, с повышением температуры условия, способствующие повышению твердости омагниченного инструмента, исчезают, что не дает возможность получить прирост стойкости. Поэтому все попытки реализации эффекта Герберта для увеличения стойкости режущего инструмента не следует рассматривать, как практически применимые.

Рис. 2. Зависимости стойкости сверл от времени с момента омагничивания при

4. СТРУКТУРА И СВОЙСТВА УГЛЕРОДИСТЫХ ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫХ СТАЛЕЙ ПОСЛЕ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ В МАГНИТНОМ ПОЛЕ.

В работах научной школы кафедры «Физическое и прикладное материаловедение» ДГТУ доказано, что значимые структурные изменения и изменения свойств стали можно получить, если магнитное поле будет действовать в процессе протекания фазовых превращений. Особое внимание в этих работах было уделено особенностям механизма образования ферромагнитных зародышей под действием внешнего магнитного поля при фазовых переходах. Было установлено, что в процессе превращения неферромагнитного аустенита с образованием ферромагнитных продуктов реакции (ферритокарбидная смесь, бейнит, мартенсит) под действием внешнего магнитного поля усиливается своеобразное магнитное расслоение исходной фазы, которое характеризуется образованием в неферромагнитной матрице ансамбля ферромагнитоупорядоченных кластеров (так называемые «рои» спинов). Такие кластеры, воспринимая энергию внешнего магнитного поля через магнитострикционные напряжения, изменяют поля упругих сил в микрообъемах атомной решетки матрицы, что приводит к снижению энергии образования зародышевого центра ферромагнитной фазы (продукта реакции) критического размера. Увеличение по этой причине скорости зарождения центров (мультипликативное зарождение) определяет особую каталитическую роль магнитного поля в развитии фазовых реакций, продукты которых являются ферромагнетиками.

Изменение кинетики образования ферромагнитной фазы под действием магнитного поля может быть описано формулой:

где - объемная скорость превращения соответственно в поле и без поля;

ТР, - энергия образования центра новой фазы; кТ - тепловая энергия; 1Н -магнитная энергия; - удельная «химическая» движущая сила; свободная энергия образования ферромагнитного кластера. В этом уравнении нами впервые учтен вклад энергии увеличивающий движущую силу

фазового перехода по причине локального прироста свободной энергии матричной фазы, вызванного образованием флуктуации дальнего ферромагнитного порядка.

Расчеты показывают, что при действии внешнего магнитного поля напряженностью 1,6 - 2,4 МА/м, следует ожидать увеличения скорости превращения в 2-2,5 раза.

I 10 а-

* ?

¥Б £ сь

£ 55

с>*

М.млм

1 Ц*»* 30

V / Л

№

- 18

Л ¿ъ VI ч6 12

и 7 У - я б

_■ "КЗ/У ' ' 1 1 0

следствием соотношения количеством остаточного что

Для экспериментальной проверки использовали модельные сплавы железо-никель-углерод, у которых мартенситное превращение протекает при охлаждении на воздухе, что делает удобным наблюдение кинетики перехода. Исследования подтвердили (рис. 3), что темп превращения аустенита в

магнитном поле более высокий. При этом

результирующее изменение длины дилатометрического образца при закалке в поле оказывается на ~20% больше. Это является изменения между

мартенсита и аустенита,

подтверждается экспериментально. Приведенные данные находят объяснение с позиции представлений о влиянии магнитного поля на кинетику фазовых превращений. Увеличение темпа мартенситной реакции, связанного с мультипликативным характером зарождения кристаллов ферромагнитной фазы, обусловливает большую полноту у -у а превращения, т.е. изменяется

фазовый состав сталей в сторону увеличения количества ферромагнитной фазы.

При исследовании влияния магнитного поля на процессы структурообразования углеродистых инструментальных сталей в интервале температур перлитного превращения было обнаружено, что наложение магнитного поля в процессе изотермической выдержки приводит к изменению количества избыточной фазы в структуре. При изотермическом распаде аус,хенита доэвтектоидной стали в магнитном поле наблюдается увеличение количества избыточного ферромагнитного феррита, а при распаде аустенита заэвтектоидной стали - уменьшение количества избыточного цементита, что проявляется в виде утонения цементитной сетки и нарушения ее сплошности (табл. 1).

6 10 п 1В 22 26 г, мим

Рис. 3. Аустенитно-мартенситное превращение в стали 60Н12 при охлаждении на воздухе: 1 - в магнитном поле; 2 - без поля.

Таблица 1.

Влияние магнитного поля на количество избыточной фазы в структуре __ углеродистой стали.______

Температура изотермы, °С Количество избыточной фазы, %

Сталь 45 - феррит Сталь У12 - цементит

Без поля В поле, 0,96 МА/м Без поля В поле, 0,96 МА/м

680 32,1 ±5,8 44,9±6,5 5,15±1,69 3,5±0,88

650 20,3±4,0 28,4±4,2 4,00±1,08 2,25*0,69

600 10,8±3,1 15,2±3,4 - -

550 4,8±1,6 7,1±1,8 - -

Примечание, в таблице показаны доверительные интервалы при Р=0,96 и числе измерений п=5

Статистическое изучение параметров структуры эвтектоида проводили при изотермическом распаде аустенита стали У8. Было установлено, что наложение магнитного поля приводит к общему диспергированию структуры, что проявляется в уменьшении в 1,7 раза площади сечения эвтектоидных колоний и уменьшению в 1,3 раза межпластиночного расстояния в эвтектоиде. Эти данные подтверждают правильность представлений об увеличении темпа превращений в магнитном поле, следствием которого является мультипликативное зарождение центров феррита и как избыточной фазы, и как составляющей эвтектоидной смеси, что приводит к повышению дисперсности продуктов перлитной реакции.

Общее диспергирование структуры при изотермическом распаде в магнитном поле приводит к существенному повышению свойств, характеризующих сопротивление пластической деформации. Микротвердость эвтектоида, предел текучести, предел прочности значимо повышаются, а снижение характеристик пластичности при этом незначительно. Анализ полученных данных показывают, что упрочнение при ТОМП обусловлено только уменьшением межпластиночного расстояния, образованием структуры с более развитой межфазной поверхностью и большим количеством барьеров, препятствующих скольжению. При этом очевидно, что обработка в магнитном поле, используемой напряженности, не изменяет характер препятствий для движения дислокаций (степени блокировки) и почти не оказывает влияния на организацию дефектной структуры внутри ферритных промежутков, о чем свидетельствует практическая неизменность Ку и (Г, (табл.2) в уравнении Холла-Петча.

Таблица 2

Влияние ТОМП на изменение коэффициента К,

Исследование вязкости разрушения при сравнительных испытаниях на статический и*гиб призматических образцов с наведенной трещиной показало что в С1сыи со стр\кт>рой пластинчаюю перлита трещина развиваем? квазихрупко при достижении критической нагрузки При ттом значения критической нагрузки после ТОМП оказались несколько ниже, чем при обработке без поля, в интервале температур распада, соответствующих образованию структуры перлита и троосшш.

При закалке в магнитном поле явление мультипликативного зарождения наблюдается совершенно отчетливо (рис.4). Это вызвано каталитическим

действием поля на развитие превращения, продуктом которого является ферромагнитный

мартенсит I емп превращения увеличивается в 1,5-2 раза, при этом под

действием поля инициируется не только

образование

мартенсита охлаждения, но и мартенсита напряжения выше М„ в температурном интервале сверхпластичности аустенита. Малые магнитострикционные напряжения оказываются достаточными для

Рис 5 Иллюстрация явления мультипликативного зарождения при У* а превращении в техническом железе х400 (поверхностный рельеф на полированном шлифе в вакуумной камере установки ИМАШ 5С-65) а - без поля; б - в поле 1,6 МА/м

зарождения мартенсита в ферромашитоупорядоченных кластерах в аустените. Следствием мультипликативного зарождения центров мартенсита является общее диспергирование структуры, как в масштабе отдельных кристаллов, так и в масштабе их ансамблей.

Согласно результатам рентгеноструктурных исследований, которые получены при поточечном сканировании профилей рентгеновской дифракционной линии {211} мартенсита углеродистых сталей после обычной закалки и закалки в магнитном поле с различных температур аустенитизации, влияние магнитного поля сводится в основном к увеличению объемной доли аз-мартенсита, то есть усилению степени двухфазного распада в период закалочного охлаждения. Например, в результате воздействия магнитного поля при закалки стали У12 от 1000°С количество ае-мартенсита увеличивается от 20 до 32%.

Плотность дефектов и степень организации дислокационной струю у ры остаются практически неизменными при закалке u Mai ни гном поле, хогя незначительное (но устойчивое зля всех условий эксперимента) увеличение «физического» уширения синглетов мажет быть следствием некоторого

увеличения плотности дефектов из-за повышения дисперсности и степени фрагментации структуры Вместе с тем достаточно заметное уменьшение полной ширины «физического» профиля мультиплетаРДЛ {211 }а убедительно свидетельствует в пользу представления об усилении степени закалочного распада мартенсита уже во время охлаждения ("in statu nascendi") в результате действия магнитного поля.

Процесс распада мартенсита при закалке в магнитном поле может доходить до стадии выделения промежуточного е-карбида, что было установлено при анализе микродифракционных картин в малоуглеродистых сталях (с высокой температурой Мн). Идентификация данных электронно-оптических изображений сильно осложняется высокой дисперсностью и малым количеством выделений, тем не менее, па ряде микроэлектронограмм or образцов, закаленных в поле, фиксирукмся рефлексы, отвечающее межи юскосгном} расстоянию d~0,208nM, которое соответствуй плоскостям j 1100) с-карбида с гексагональной решеткой.

Наряду с изменением состояния мартенсита после закалки в магнитном поле наблюдали также изменение в состоянии остаточного аустенита и количественном соотношении ' Воздействие магнитным полем в

процессе закалки приводит к уменьшению параметра решетки остаточного аустенита, что является следствием большей степени фазового наклепа аустенита при увеличении количества мартенсита. Это однозначно подтверждается и увеличением в результате магнитной закалки ширины первичного профиля РДЛ остаточного аустенита, интегрально отражающей плотность и распределение дислокаций. Прямое наблюдение структуры

закаленных в магнитном Поле высокоуглеродистых сталей свидетельствует об увеличении плотности дефектов строения в отсеках остаточного аустенита.

По результатам исследования влияния магнитного поля на мартенситное превращение можно сказать, что мультипликативное зарождение кристаллов мартенсита напряжения и охлаждения в температурном интервале _ увеличивает длительность пребывания

значительного количества такого «раннего» мартенсита магнитной закалки в районе относительно высоких температур. Это способствует протеканию процессов распада твердого раствора «in statu nascendi», вследствие чего наблюдается усиление сегрегации углерода на структурных дефектах и выделение высокодисперсных карбидных частиц, т.е. увеличение степени распада мартенсита по двухфазному механизму, возникновение тонкого расслоения по углероду. В результате закалки в магнитном поле фиксируется

о , ^----„ Ibinil^^to l.llij ■ " У '

800 900 800 900 ТХ 800 900 800 S00 Т'С

Рнс. 5. Диаграмма фазового состава (а) и распределение углерода (б) стали УЗ: 1 - закалка без поля; 2-закалка в поле 1,6 МА/м

структурное состояние, свойственное стали после обычной закалки и отпуска при 120-150 °С. Это иллюстрирует рис. 5, где показаны результаты количественного структурно-фазового анализа в виде диаграмм, которые построены по данным измерения удельных объемов и рентгеноструктурного анализа.

Влияние магнитного поля на процессы, протекающие при отпуске, сводится к торможению процесса распада мартенсита, что обусловливает сохранение двухфазного состояния до более высоких температур и

некоторое' повышение устойчивости против однофазного распада. Причем,

изменение характера распада мартенсита обусловлено действием магнитного поля, как при отпуске, так и на предшествующей отпуску операции — при закалке.

Возможность и направление фазовых реакций в условиях внешнего воздействия магнитным полем при прочих равных условиях обусловлены магнитной природой и величиной намагниченности исходной фазы и продуктов превращения. В общем случае воздействие полем способствует переходу в сторону образования фазы с более высокой намагниченностью, то есть стимулирует распад остаточного аустенита с образованием ферромагнитных фаз, тормозит распад ферромагнитного мартенсита, продуктом которого является слабомагнитный карбид.

Следствием изменений структуры и фазового состава сплавов при термической обработке в магнитном поле являются наблюдаемые экспериментально изменения свойств. В результате проведенных испытаний установлено, что наиболее эффективной операцией с точки зрения достижения максимального упрочнения закалка в магнитном поле в сочетании с отпуском без поля. Видно (табл. 3), что такая обработка позволяет улучшшь свойства стали; при этом повышение прочности не сопровождается снижением характеристик пластичности и вязкости.

Таблица 3.

Характеристики механических свойств стали У10А.

Режим термообработки ст., МПа 8,% Ч>,% кси, КДж/м2 "р> КДж/м2

Закалка + отпуск; 250°С 1200±15 1410±15 -7.Ш.5 8,2±0,5 29.0±1.0 28,8±1,0 99±20 154±20 30±10 48±10

Примечание: 1. Числитель - закалка без поля, знаменатель - закалка в поле 1,6 МА/м 2. Показаны доверительные интервалы при Р=0,95, п=5

5. СТРУКТУРА И СВОЙСТВА ЛЕГИРОВАННЫХ ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫХ СТАЛЕЙ ПОСЛЕ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ В МАГНИТНОМ ПОЛЕ.

Характер влияния магнитного поля при термической обработке легированных сталей на механизм превращений, кинетику фазовых переходов, процессы структурообразования и свойства сталей остается таким же, как и для углеродистых сталей. Различия определяются лишь термическими режимами обработки, обусловленными легированием, положением критических точек, температурными интервалами превращений, охлаждающими средами и т.п. В частности, в результате мультипликативного зарождения мартенсита при закалке в магнитном поле наблюдалось

повышениедисперсности мартенсита, а также повышение травимости шлифов вследствие протекания процессов закалочного распада "in statu nascendi".

Изменение кинетики фазовых переходов под действием магнитного поля изучали в процессе превращения остаточного аустенита при отпуске быстрорежущих сталей. Наблюдалось увеличение темпа превращения при наложении поля, что проявлялось в существенном уменьшении количества остаточного аустенита.

При этом воздействие магнитным полем значительно изменяет условия термической обработки сталей, обработанных на вторичную твердость. Для достижения результатов (по количеству остаточного аустенита), получаемых при использовании стандартного режима с трехкратным отпуском, достаточно проведения закалки и одного отпуска с наложением внешнего поля. Характерно и то, что при проведении отпуска без поля после закалки в поле наблюдается заметная дестабилизация остаточного аустенита, что является следствием изменений его структуры. В результате изменяются механические и эксплуатационные свойства инструментальных сталей.

В таблице 4 показаны результаты измерения характеристик механических свойств стали 7X3 при статических испытаниях на растяжение. Видно, что термическая обработка в магнитном поле улучшает показатели прочности, при этом характеристики пластичности остаются практически неизменными.

Таблица 4.

Влияние ТОМП на характеристики механических свойств стали 7X3.

Режим термообработки ст02, МПа «Уд, МПа s,%

Закалка, отпуск при 200°С 1600±20 1770±20 2050±20 2250±20 12.5±0.5 12,0±0,5 35.0±1.0 29,5±1,0

В числителе - без магнитного поля, в знаменателе - в поле 1,6 МА/м.

Проведение динамических испытаний обнаруживает разницу в свойствах и при высоких температурах отпуска. Возрастают значения ударной вязкости и работы распространения трещины. Исследования поверхностей разрушения образцов также свидетельствуют о том, что после закалки в магнитном поле увеличивается степень участия пластической деформации в процессе разрушения.

Исследование характеристик вязкости разрушения стали 7X3 после ТОМП при статических испытаниях на изгиб образцов с трещиной показали, что после ТОМП стабильное развитие трещины всегда начиналось при более высоком усилии нагружения (при условии равенства длин начальной трещины).

Таким образом, изменения механических свойств сталей после ТОМП характеризуются уникальным сочетанием свойств, когда наряду с увеличением характеристик сопротивления пластической деформации увеличиваются и характеристики сопротивления разрушению. Это

объясняется усилением процессов распада мартенсита по двухфазному механизму в период закалочного охлаждения, повышением дисперсности мартенситных кристаллов и общей структурной фрагментацией.

Указанные структурные изменения наследуются при отпуске сталей в большей или меньшей степени в зависимости от температуры отпуска. Это обеспечивает большую релаксационную способность структуры мартенсита отпуска (при обработке на высокопрочное состояние) и обусловливает такое нетривиальное сочетание свойств после ТОМД о котором сказано выше. Это связано с тем, что в результате закалки в магнитном поле формируется развитая поверхность субграниц, которые являются полупроницаемыми барьерами для движения дислокаций, что делает возможным релаксацию пиковых напряжения путем эстафетной передачи деформации в ненапряженные микрообъемы.

6. РЕЗУЛЬТАТЫ ПРОМЫШЛЕННОГО ПРИМЕНЕНИЯ

ТЕХНОЛОГИИ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ В МАГНИТНОМ ПОЛЕ.

Исследование стойкости инструмента (рис. 6) проводили в условиях механического цеха. Осуществляли сравнительные испытания (серийный режим — ТОМП) дисковых трехсторонних фрез диаметром 135 мм и шириной 11 мм и сверл диаметром 6 мм из стали Р6М5, а также сверл диаметром 6 мм и пластин резцов из стали Р18. Полученные данные позволяют с достаточной степенью достоверности положительно

оценить технологию ускоренного отпуска при ТОМП, после которой достигаются более высокие показатели механических и эксплуатационных свойств (табл. 5) и возникает возможность сокращения длительности цикла термической обработки.

Серийный режим

! !

W 60 80 /00 /20 /40 èo

Стойкость , мин

о о о о о

ООО о

° 8 S

О О

ТОНН о

8 F

Рис 6. Распределение стойкости фрез из стали Р6М5: а - серийный режим термической обработки; б - термическая обработка в магнитном поле.

Таблица 5.

Результаты стойкостных испытаний инструмента из стали Р18.

Инструмент Характеристика Отпуск при 560 С

Стандартный трехкратный Однократный в поле

Сверла диаметром 6мм. Число отверстий до затупления 185 219

Стойкость, мин 31,5 60

Пластины резцов Коэффициент относительной износостойкости после работы в течение 5 мин. 1,0 1,15

Увеличение показателей статической прочности, характеристик вязкости разрушения, износостойкости характеризует ТОМП как перспективный комбинированный метод упрочнения. Свойства, определяющие долговечность инструмента, повышаются в 1,2—1,5 раза, что обусловлено положительным влиянием ТОМП на процессы структурных и субструктурных изменений при фазовых переходах с воздействием внешнего магнитного поля. Несмотря на то, что прирост механических и эксплуатационных свойств при использовании ТОМП не характеризуется экстремальными значениями, которые определяются высоким уровнем межатомных связей твердых тел, эти изменения вполне целесообразны и экономически оправданы.

Был разработан комплекс специализированного оборудования, позволяющий проводить термообработку круговых в плане деталей диаметром до 40р мм и толщиной до 30 мм., и состоящий из блока управления и коаксиального электромагнита (рис. 7). Особенностью коаксиального

электромагнита является то, что обрабатываемое изделие 1 является частью магнитопровода, состоящего из керна 2, сварного корпуса 3 и сменного полюсного наконечника 4. При этом напряженность магнитного поля в зазоре составляет 1,6 МА/м. Для охлаждения

Рис. 7. Конструкция коаксиального изделий в магнитном поле электромагнит эдакгрсмшжкга. помещается в закалочный бак, заполненный

охлаждающей жидкостью, или в полюсном наконечнике устанавливается спреерное устройство. Этот комплекс был передан

для использования в инструментальном цехе завода Специнструмента и технологической оснастки (СИиТО) для ТОМП инструмента горячей накатки -накатных полотен из стали 7X3.

Проведение ТОМП накатного инструмента позволило повысить значения ударной вязкости стали 7X3 до 650±20 кДж/м2 против 550±20 кДж/м2, полученной после стандартной обработки при одинаковом значении твердости стали и других характеристик механических свойств. Стойкость накатных полотен при операциях горячей накатки звездочек на станке СНЗ-2М повышается при этом в 1,5-1,6 раз.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

Итог научных разработок, изложенных в диссертации и характеризующих научную новизну и практическую значимость, может быть кратко сформулирован в виде следующих общих выводов:

1. Предложена и количественно обоснована доменно-дислокационная модель, объясняющая физическую природу эффекта Герберта (увеличение твердости при омагничивании термически обработанных инструментальных сталей). Основополагающая роль при этом отводится взаимодействию полей упругих напряжений дислокаций и междоменных границ. При движении последних в процессе намагничивания отрезки дислокационных петель между точками закрепления выгибаются в поле магнитоупругих напряжений доменной границы, в результате чего происходит увеличение суммарной длины таких отрезков, то есть плотности дислокаций. После выключения магнитного поля измененные дислокационные конфигурации под действием сил линейного натяжения полностью не восстанавливаются до исходных в связи с явлением магнитного гистерезиса, а время частичной релаксации дислокационной деформации определяется соотношением линейного натяжения, величиной барьера Пайерлса и магнитоупругим взаимодействием выгнутых отрезков дислокационных петель с доменными границами, занимающими после выключения новое положение

2. Теоретически и экспериментально показано, что при действии магнитного поля напряженностью ~2 МА/м объемная скорость превращения переохлажденного или остаточного аустенита с образованием ферромагнитных продуктов увеличивается до 2,5 раз. В уравнении,

описывающем изменение скорости превращения, кроме магнитной энергии 1H, учитывающей снижение термодинамического потенциала ферромагнитных продуктов превращения, впервые учтен вклад энергии Af*y увеличивающей движущую силу фазового перехода по причине локального прироста свободной энергии матричной фазы (аустенита), вызванного образованием флуктуации дальнего ферромагнитного порядка.

3. Действие магнитного поля в процессе распада переохлажденного железоуглеродистого аустенита в области температур перлитного превращения проявляется по-разному в зависимости от состава стали. У доэвтектоидных сталей за счет мультипликативного зарождения ферромагнитного феррита, как избыточной фазы и как составляющей эвтектоидной смеси, интенсифицируется выделение избыточного феррита, что приводит к снижению характеристик прочности и возрастанию показателей пластичности. В заэвтектоидных углеродистых инструментальных сталях подавляется процесс выделения неферромагнитного вторичного цементита, что повышает прочность стали с незначительным снижением характеристик пластичности. Упрочнение углеродистых инструментальных сталей обусловлено нарушением сплошности сетки избыточного цементита, уменьшением межпластиночного расстояния в эвтектоиде, образованием структуры с более развитой межфазной поверхностью и большим количеством барьеров, препятствующих скольжению. При этом показано, что ТОМП не изменяет характер препятствий для движущихся дислокаций (степени блокировки) и не оказывает влияния на организацию дефектной структуры внутри ферритных промежутков.

Использование ТОМП в интервалах температур распада, соответствующих образованию структуры перлита и троостита, приводит к снижению характеристик сопротивления разрушению.

4. Осуществление мартенситного превращения по мультипликативному механизму и увеличение темпа фазовой реакции приводит к снижению количества остаточного аустенита в высокоуглеродистых сталях и усилению степени его фазового наклепа, повышению дисперсности, как отдельных кристаллов мартенсита, так и структурной фрагментации их ансамблей (пакетов).

Мультипликативное зарождение способствует протеканию процессов распада пересыщенного твердого раствора "in statu nascendi", особенно в микрообъемах мартенсита напряжения, который образуется под действием магнитного поля выше в температурном интервале сверхпластичного аустенита. Это имеет следствием усиление сегрегации углерода на структурных дефектах и выделение высокодисперсных частиц е-карбида, то есть увеличение степени распада мартенсита по двухфазному механизму. В результате закалки в магнитном поле фиксируется структурное состояние, свойственное стали после обычной закалки и отпуска при 120-150°С.

Возрастание после магнитной закалки удельной поверхности субграниц, состоящих из дислокаций, увеличивает количество углерода, связанного с дефектами, и усиливает степень их закрепления. Образование высоко дисперсных выделений е-карбида также создает дополнительные структурные барьеры при движении дислокаций. Характерно, что большинство этих барьеров является полупроницаемыми, что облегчает релаксацию «пиковых» напряжений путем эстафетной передачи деформации в соседние микрообъемы. Меньшая степень затрудненности в развитии пластической деформации является следствием общего диспергирования структуры и увеличения объемной доли малоуглеродистого после закалки в магнитном

поле. Совокупность структурных изменений после закалки в магнитном поле обеспечивают больший запас пластичности, что приводит к повышению реализуемой прочности в закаленном состоянии.

5. Показано, что характер влияния магнитного поля при термической обработке легированных инструментальных сталей на механизм превращений, кинетику фазовых переходов, процесс структурообразования и свойства сталей остается таким же, как и для углеродистых сталей. Различия определяются лишь термическими режимами обработки, обусловленными легированием, положением критических точек, температурными интервалами превращений, охлаждающими средами и т.п.

6. Воздействием магнитным полем при отпуске оказывает тормозящее влияние на процесс распада ферромагнитного мартенсита; главной причиной этого является магнитострикционные эффекты, усиливающие процессы сегрегации углерода на дислокациях, а также инициирующие упорядочение примесных атомов по механизму Сноека. Это приводит к уменьшению термодинамической активности углерода и смещению в область более высоких температур отпуска метастабильного равновесия между f-карбидом и мартенситом.

Снижение интенсивности распада мартенсита при обычном отпуске после закалки в магнитном поле является следствием увеличения количества дефектов, главным образом дислокаций, в результате повышения дисперсности кристаллов а-фазы и общей структурной фрагментации, что приводит к снижению активности углерода по причине его взаимодействия с дефектами, а также частичной реализации первых стадий отпуска уже во время закалочного охлаждения (распад "in statu nascendi").

Распад остаточного аустенита в магнитном поле для высокоуглеродистых и высоколегированных (быстрорежущих) инструментальных сталей протекает более интенсивно. Это, в частности, делает возможным при термической обработке сталей, обрабатываемых на вторичную твердость (быстрорежущие, высокохромистые штамповые) производить не три, как обычно, а два или даже один отпуск при температуре

560-570°С, что существенно повышает производительность на операциях термообработки.

7. Применение технологии термической обработки в магнитном поле делает возможным эффективную реализацию резервов долговечности режущего и штампового инструмента. Установленные в результате лабораторных и цеховых испытаний увеличение показателей долговечности составляет 1,2-1,5 раза, что обусловлено положительным влиянием ТОМП на процессы структурных и субструктурных изменений при фазовых переходах под действием внешнего магнитного поля. Указанные изменения являются целесообразными с технической и экономической точки зрения, что показано на примере технологического процесса ТОМП накатных полотен в условиях завода специнструмента и технологической оснастки.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих научных работах:

1. Корнилов Ю.А., Сорочкина О.Ю. Влияние магнитного поля на аустенитно-мартенситное превращение в легированных инструментальных сталях//Вестник ДГТУ, Т4, №1(19), 2004. С.71-73.

2. Пустовойт В.Н., Сорочкина О.Ю. Влияние внешнего магнитного поля в температурном интервале сверхпластичности мартенситного превращения.//Теория и технология процессов пластической деформации-2004: Тезисы докладов Всеросс. научно-технической конференции, 26-27 октября /МИСиС -Москва.2004г. - С.244-245.

3. Пустовойт В.Н., Корнилов Ю.А., Сорочкина О.Ю. Характеристики механических свойств углеродистых инструментальных сталей после изотермического распада аустенита в магнитном поле.// Вестник ДГТУ, Т4, №4(22), 2004. С406-415.

4. Сорочкина О.Ю. Физическая природа эффекта Герберта при омагничивании термически обработанных быстрорежущих сталей.// Успехи современного естествознания, №3, Москва 2005г. С49.

5. Корнилов Ю.А., Сорочкина О.Ю. Характеристики прочности инструментальных сталей после термомагнитной обработки.// Вестник ДГТУ, Т4, №1(23), 2005. С36-39.

ЛР №04779 от 18.05.01. В набор 28.03.05. В печать 29.03.05 Объем 1,1 усл.пл., 1,0 уч.-изд.л. Офсет. Бумага тип №3.

Формат 60x84/16. Заказ №113. Тираж 100._

Издательский центр ДГТУ

Адрес университета и полиграфического предприятия: 344010, г.Росто-на-Дону, пл. Гагарина, 1.

¿y- os. об

360

il IVm

Оглавление автор диссертации — кандидата технических наук Сорочкина, Оксана Юрьевна

Ведение

1. Современное состояние вопроса и технологические перспективы упрочняющей термической обработки инструментальных сталей в магнитном поле.

1.1. Основные результаты предыдущих исследований.

Введение 2005 год, диссертация по машиностроению и машиноведению, Сорочкина, Оксана Юрьевна

Улучшение эксплуатационных свойств металлообрабатывающего, деревообрабатывающего и измерительного инструмента является актуальной задачей, в связи с постоянно повышающимися требованиями, вызванными широким внедрением в промышленность автоматических линий, станков с ЧПУ и другого высокопроизводительного оборудования. Это также важно по причине повсеместного использования экономнолегированных инструментальных сталей, например, Р6М5 взамен стали Р18, что создает проблему получения у таких сталей характеристик стойкости требуемого уровня. Среди материалов, применяемых для производства различного инструмента, чаще всего используются инструментальные стали, требуемые свойства которых обеспечиваются термической обработкой. Однако традиционные способы термоупрочнения в условиях современного машинного производства далеко не всегда позволяют получить требуемый уровень характеристик механических и эксплуатационных свойств. В связи с этим особое внимание уделяется разработке и внедрению новых высокоэффективных технологических процессов упрочнения, разработанных на основе современных научных достижений.

Такими эффективными процессами применительно к металлическим сплавам являются различные варианты комбинированной обработки, сочетающей возможность теплового воздействия и фазовых превращений с пластической деформацией, ультразвуковыми колебаниями, излучением оптических квантовых генераторов, действием электрического и магнитного полей. Применение комбинированной обработки делает возможным реализацию резервов упрочнения металлических сплавов, улучшение их механических, технологических и эксплуатационных свойств, путём целенаправленного изменения структуры.

Термическая обработка в магнитном поле (ТОМП) является одним из комбинированных способов, особенностью которого является использование энергии внешнего магнитного поля (постоянного, переменного или импульсного) для воздействия на термодинамику, механизм и кинетику фазовых переходов с целью получения устойчивых изменений структуры и свойств, полезных для эксплуатации.

Интерес к проблеме использования магнитного поля для улучшения свойств конструкционных и инструментальных материалов появился со времени публикации цикла работ Е.Герберта [1-5], в которых указывалось на возможность упрочнения при старении сталей в постоянном магнитном поле, а также возможность интенсификации магнитным полем процесса отжига белого чугуна на ковкий. С тех пор и до недавнего времени характерной особенность исследований в области термической обработки в магнитном поле является чередование периодов повышенного интереса к этой проблеме, вызванного сообщениями о достижении существенных эффектов, с периодами относительного спада после появления публикаций (как правило, авторитетных ученных), в которых положительное влияние магнитного поля подвергалось сомнению. Такое положение во многом объясняется отсутствием систематического многопланового подхода к исследованию возможностей магнитного поля для термической обработки, недостаточным развитием теории, что зачастую приводило к дискредитации этой идеи. Положение изменилось с выходом в свет монографии профессора М.Л.Бернштейна [6], в которой рассматривался ряд вопросов о влиянии постоянного магнитного поля на характеристики механических свойств и структуру конструкционных и инструментальных сталей, диффузионные процессы при термической и химико-термической обработке, а также сделана оценка изменения энергии ферромагнитной фазы (или структурных составляющих) под действием внешнего поля. Большое значение для дальнейших работ в области ТОМП имела монография [7], отображающая труд школы академика Садовского В.Д. по изучению влияния сильного импульсного магнитного поля на термодинамику и морфологию продуктов мартенситного превращения в сплавах с изотермическим и атермическим типом кинетики.

Существенный вклад в развитие исследований процессов ТОМП внесли работы научной школы кафедры «Физическое и прикладное материаловедение» Донского государственного технического университета под руководством профессора В.Н.Пустовойта. Исследования, выполненные Ю.М.Домбровским [8], В.А.Блиновским [9], С.А.Гришиным [10], Ю.А.Корниловым [11], положили начало систематическому изучению природы влияния магнитного поля на фазовые переходы в железоуглеродистых сплавах. Эти вопросы нашли наиболее полное отражение в исследованиях В.Н.Пустовойта [12] и были позднее обобщены в монографии [13]. Следует также отметить уникальный, не имеющий прецедента, опыт научной школы кафедры «Физическое и прикладное материаловедение» по созданию специализированного промышленного оборудования и оснастки для реализации процессов ТОМП в производственных условиях для упрочнения деталей машин и инструмента [14-18].

С учётом достигнутых успехов в развитии теории и практического использования технологии термической обработки в магнитном поле следует отметить, что в настоящее время ещё имеются проблемы, не нашедшие полного разрешения. Это, в частности, относится к задаче улучшения эксплуатационных свойств сталей для металлообрабатывающего, деревообрабатывающего и измерительного инструмента методами ТОМП. Применительно к этой группе материалов остаются неразрешенными ряд проблем теоретического характера, учитывающих особенности структурной организации, фазового состава и специфики режимов термической обработки инструментальных углеродистых и легированных сталей. Имеется также дефицит экспериментальных данных о влиянии магнитного поля на кинетику протекания фазовых превращений в инструментальных сталях, формирование структурной картины при закалке, отжиге, изотермической обработке и связанных с этим изменений характеристик механических и эксплуатационных свойств. Требуется также обоснованно определить технологическую целесообразность использования так называемого «эффекта Герберта» при омагничивании термообработанных быстрорежущих сталей.

В настоящей работе предпринята попытка на основе анализа достигнутых результатов провести комплексные исследования возможностей термической обработки в магнитном поле применительно к большой группе инструментальных сталей различного назначения. Теоретически и экспериментально доказано существование «эффекта Герберта» при омагничивании термически обработанных сталей и нецелесообразность его практического использования по причине того, что этот эффект достаточно мал и полностью обратим. Приведен анализ термодинамических факторов, обусловленных действием магнитного поля и влияющих на условия протекания фазовых превращений с участием ферромагнитных фаз. Показано, что воздействие магнитным полем может оказать существенное влияние на условия протекания фазовых переходов только при очень больших напряженностях поля. Проведены экспериментальные работы по исследованию влияния магнитных полей на кинетику фазовых превращений для ряда инструментальных и модельных сталей и установлено, что это влияние оказывается решающим фактором, определяющим результаты ТОМП. Выполнены исследования структуры и свойств инструментальных сталей после проведения их термической обработки в магнитном поле, определены рациональные режимы такой обработки, обеспечивающие достижение высокого уровня характеристик механических и эксплуатационных свойств. Технология и специализированное оборудование для ТОМП апробированы в производственных условиях и показали положительные технико-экономические результаты.

Интересы производства явились решающими для выбора характера и напряженности магнитного поля. Возможности сильного (~24МА/м) импульсного поля ограничены малой длительностью импульса (не более 0,005 с) и весьма небольшой глубиной намагничивания; применение такого поля вообще невозможно для воздействия на процессы полностью или частично контролируемые диффузией. Применение в практике машиностроения аппаратуры для получения постоянных и переменных полей большой напряженности (соизмеримой с напряженностью импульсного поля) проблематично из-за необходимости использования сверхпроводящих обмоток, работающих при гелиевых температурах, сложности в эксплуатации и высокой стоимости и в условиях машиностроения пока экономически нецелесообразно. Анализ данных многих исследователей, выполненный в работе [6], не дает никаких преимуществ методам намагничивания переменным магнитным полем; вместе с тем, конструктивное исполнение аппаратуры для создания постоянного поля существенно проще.

В связи с этим в работе показаны возможности и область использования постоянного магнитного поля напряженностью до 2,4МА/м (30000 Э), которое сравнительно легко может быть реализовано в установках промышленного типа [14-18].

Экспериментальная часть диссертации выполнена в лабораториях кафедры и научно-исследовательского отдела «Физическое и прикладное материаловедение» Донского государственного технического университета. Автор считает своим долгом выразить благодарность доценту кафедры «ФиПМ», кандидату технических наук Корнилову Ю.А. за помощь в постановке экспериментов и полезные консультации.

Современное состояние вопроса и технологические перспективы упрочняющей термической обработки инструментальных сталей в магнитном поле.

Заключение диссертация на тему "Структура и свойства инструментальных сталей после термической обработки в магнитном поле"

Результаты исследования характеристик механических свойств иллюстрирует таблица 4.10. В результате проведенных испытаний установлено, что наиболее эффективной операцией с точки зрения достижения максимального упрочнения - закалка в магнитном поле в сочетании с отпуском без поля. Видно, что такая обработка позволяет улучшить свойства стали; при этом повышение прочности не сопровождается снижением характеристик пластичности. Данные

Заключение и общие выводы.

Проблема упрочнения металлических материалов является одной из наиболее актуальных в современном материаловедении. При этом для жестких условий эксплуатации металлообрабатывающего инструмента возникает настойчивое требование решения сложной задачи достижения у инструментальных материалов высоких показателей сопротивления пластической деформации при высоком же сопротивлении разрушению, особенно хрупкому (квазихрупкому), характерному в частности, для сталей с мартенситной структурой. В данной работе рассмотрено одно из направлений в решении указанной проблемы — управление механическими свойствами инструментальных сталей путем специфической организации структуры при внешнем воздействии энергией постоянного магнитного поля в процессе фазовых превращений.

В соответствии с поставленной целью разработаны методические основы проведения исследований процессов термической обработки в магнитном поле. Некоторые известные частные методики структурного анализа и испытания свойств претерпели модернизацию с целью повышения их информативности, точности и экспериментального упрощения. Создано лабораторное оборудование для создания сильных постоянных магнитных полей (до 2,4 МА/м), специальные микроэлектропечи, измерительная, управляющая аппаратура и оснастка для осуществления экспериментальных работ на высоком метрологическом уровне.

Проведена опытная проверка существования эффекта Герберта при омагничивании термически обработанных быстрорежущих сталей. Несмотря на имеющиеся в литературе экспериментальные данные об увеличении стойкости режущего инструмента после омагничивания, в настоящей работе положительных эффектов не обнаружено. Полученные результаты обоснованы теоретически в модели взаимодействия движущихся доменных границ с дислокациями, а также убедительно доказаны испытаниями характеристик механических свойств и большим статистическим материалом по испытанию стойкости режущих инструментов. Это позволяет считать бесперспективными дальнейшие попытки улучшения свойств термически обработанного инструмента за счет омагничивания внешним полем.

Осуществлено комплексное исследование влияния магнитного поля, действующего во время протекания фазовых превращений, на процессы распада переохлажденного аустенита углеродистых инструментальных сталей в перлитной области температур. Показано, что под действием магнитного поля возникают кинетические эффекты, обусловленные снижением работы образования зародышей фазы, которая является продуктом превращения и обладает ферромагнитными свойствами. В связи с этим сделаны необходимые оценки увеличения темпа распада переохлажденного аустенита, структурных и субструктурных изменений, вызванных кинетическими и магнитострикционными эффектами, а также установлено положительное влияние этих изменений на свойства, определяющие конструктивную прочность.

Проведены комплексные исследования особенностей мартенситного превращения при закалке в постоянном магнитном поле напряженностью до 2,4МА/м, которое легко может быть реализовано в установках промышленного типа. Эти исследования проводились на основе теоретических представлений о механизме образования зародышей а-мартенсита при охлаждении стали с аустенитной структурой в магнитном поле. Характерной чертой этого механизма является признание определяющей роли устойчивых флуктуаций дальнего ферромагнитного порядка в парамагнитном аустените для процесса мультипликативного зарождения при у—>а превращении. Возможность такого процесса объясняется тем, что ферромагнитные кластеры в аустените, воспринимая энергию внешнего магнитного поля через магнитострикционные напряжения, изменяют поля упругих сил в микрообъемах матрицы и этим способствуют снижению энергетического барьера для образования зародышевого центра критического размера. Особо следует отметить, что работа этого механизма возможна не только в процессе образования мартенсита охлаждения в температурном интервале Мн - Мку но и в условиях существования сверхпластичного аустенита в интервале Мд — Мн и образования выше Мн кристаллов мартенсита напряжения.

С использованием статистических методов количественной металлографии, гармонического анализа профиля рентгеновских дифракционных линий (ГАПРЛ) и измерения удельных объемов проведены исследования структуры мартенсита магнитной закалки, результаты которых в виде диаграмм фазового состава и распределения углерода по состояниям определяют структурные изменения, вызванные действием магнитного поля при закалке. Показано, что совокупность структурных изменений после закалки в магнитном поле позволяет реализовать резервы упрочнения за счет уникального сочетания свойств, обусловленного одновременным повышением сопротивления пластической деформации и хрупкому разрушению.

Выявлены закономерности изменений структуры и свойств инструментальных сталей под действием магнитного поля в процессе отпуска. Исследование превращений в различных температурных интервалах при отпуске с учетом влияния магнитного поля и закалочной предыстории дало возможность экспериментально оценить изменения структуры и фазового состава, а также обсудить полученные закономерности с термодинамических позиций. В целом данные экспериментов по влиянию магнитного поля при закалке и отпуске позволили провести сравнительный анализ характеристик механических свойств инструментальных сталей. Результаты этого анализа определяют практическую возможность использования термической обработки в магнитном поле как комбинированного метода упрочнения, позволяющего реализовать резервы повышения конструктивной прочности.

Выполнен комплекс экспериментальных работ по оценке влияния ТОМП на свойства, определяющие долговечность режущего и штампового инструмента. Показано, что прирост эксплуатационных свойств делает вполне целесообразным и экономически оправданным применение ТОМП в производстве инструмента. Приведены данные о специализированном технологическом и контрольно-управляющем оборудовании для ТОМП, применение которого позволило осуществить внедрение этого метода упрочнения. Выбор оптимальных режимов ТОМП проиллюстрирован на примере технологического процесса термической обработки накатных полотен при электронагреве токами высокой частоты.

Данные испытаний характеристик механических свойств и эксплуатационной стойкости убедительно доказывают, что омагничивание термически обработанного режущего инструмента не может рассматриваться как практически применимый метод повышения долговечности поскольку, во-первых, рассматриваемые эффекты очень малы, практически полностью релаксируют в течение нескольких часов, а во-вторых, если и проявляются сразу после омагничивания, то не для всех сталей и при экономически нецелесообразных режимах резания. Теоретически и экспериментально показано, что при действии магнитного поля напряженностью ~2 МА/м объемная скорость превращения переохлажденного или остаточного аустенита с образованием ферромагнитных продуктов увеличивается до 2,5 раз. В уравнении, описывающем изменение скорости превращения, кроме магнитной энергии 1Н, учитывающей снижение термодинамического потенциала ферромагнитных продуктов превращения, впервые учтен вклад энергии увеличивающей движущую силу фазового перехода по причине локального прироста свободной энергии матричной фазы (аустенита), вызванного образованием флуктуаций дальнего ферромагнитного порядка.

Действие магнитного поля в процессе распада переохлажденного железоуглеродистого аустенита в области температур перлитного превращения проявляется по-разному в зависимости от состава стали. У доэвтектоидных сталей за счет мультипликативного зарождения ферромагнитного феррита, как избыточной фазы и как составляющей эвтектоидной смеси, интенсифицируется выделение избыточного феррита, что приводит к снижению характеристик прочности и возрастанию показателей пластичности. В заэвтектоидных углеродистых инструментальных сталях подавляется процесс выделения неферромагнитного вторичного цементита, что повышает прочность стали с незначительным снижением характеристик пластичности. Упрочнение углеродистых инструментальных сталей обусловлено нарушением сплошности сетки избыточного цементита, уменьшением межпластиночного расстояния в эвтектоиде, образованием структуры с более развитой межфазной поверхностью и большим количеством барьеров, препятствующих скольжению. При этом показано, что ТОМП не изменяет характер препятствий для движущихся дислокаций (степени блокировки) и не оказывает влияния на организацию дефектной структуры внутри ферритных промежутков.

Использование ТОМП в интервалах температур распада, соответствующих образованию структуры сорбита и троостита, приводит к снижению характеристик сопротивления разрушению по причине утонения карбидных пластин и увеличения предела текучести. Осуществление мартенситного превращения по мультипликативному механизму и увеличение темпа фазовой реакции приводит к снижению количества остаточного аустенита в высокоуглеродистых сталях и усилению степени его фазового наклепа, повышению дисперсности, как отдельных кристаллов мартенсита, так и структурной фрагментации их ансамблей (пакетов).

Мультипликативное зарождение способствует протеканию процессов распада пересыщенного твердого раствора "in statu nascendi", особенно в микрообъемах мартенсита напряжения, который образуется под действием магнитного поля выше Мн в температурном интервале сверхпластичного аустенита. Это имеет следствием усиление сегрегации углерода на структурных дефектах и выделение высокодисперсных частиц е-карбида, то есть увеличение степени распада мартенсита по двухфазному механизму. В результате закалки в магнитном поле фиксируется структурное состояние, свойственное стали после обычной закалки и отпуска при 120-150°С.

Возрастание после магнитной закалки удельной поверхности субграниц, состоящих из дислокаций, увеличивает количество углерода, связанного с дефектами, и усиливает степень их закрепления. Образование высокодисперсных выделений е-карбида также создает дополнительные структурные барьеры при движении дислокаций. Характерно, что большинство этих барьеров является полупроницаемыми, что облегчает релаксацию «пиковых» напряжений путем эстафетной передачи деформации в соседние микрообъемы.

Меньшая степень затрудненности в развитии пластической деформации является следствием общего диспергирования структуры и увеличения объемной доли малоуглеродистого эг-мартенсита после закалки в магнитном поле. Совокупность структурных изменений после закалки в магнитном поле обеспечивают больший запас пластичности, что приводит к повышению реализуемой прочности в закаленном состоянии.

Показано, что характер влияния магнитного поля при термической обработке легированных инструментальных сталей на механизм превращений, кинетику фазовых переходов, процесс структурообразования и свойства сталей остается таким же, как и для углеродистых сталей. Различия определяются лишь термическими режимами обработки, обусловленными легированием, положением критических точек, температурными интервалами превращений, охлаждающими средами и т.п.

Воздействие магнитным полем при отпуске оказывает тормозящее влияние на процесс распада ферромагнитного мартенсита; главной причиной этого является магнитострикционные эффекты, усиливающие процессы сегрегации углерода на дислокациях, а также инициирующие упорядочение примесных атомов по механизму Сноека. Это приводит к уменьшению термодинамической активности углерода и смещению в область более высоких температур отпуска метастабильного равновесия между е-карбидом и мартенситом.

Распад остаточного аустенита в магнитном поле для высокоуглеродистых и высоколегированных (быстрорежущих) инструментальных сталей протекает более интенсивно по причине, изложенной в выводе 2. Это, в частности, делает возможным при термической обработке сталей, обрабатываемых на вторичную твердость (быстрорежущие, высокохромистые штамповые) производить не три, как обычно, а два или даже один отпуск при температуре 560-570°С, что существенно повышает производительность на операциях термообработки.

Применение технологии термической обработки в магнитном поле делает возможным эффективную реализацию резервов долговечности режущего и штампового инструмента. Установленные в результате лабораторных и цеховых испытаний увеличение показателей долговечности составляет 1,2-1,5 раза, что обусловлено положительным влиянием ТОМП на процессы структурных и субструктурных изменений при фазовых переходах под действием внешнего магнитного поля. Указанные изменения являются целесообразными с технической и экономической точки зрения, что показано на примере технологического процесса ТОМП накатных полотен в условиях завода специнструмента и технологической оснастки.

Библиография Сорочкина, Оксана Юрьевна, диссертация по теме Материаловедение (по отраслям)

1. Herbert E.G. - Journal 1.on and Steel Institute, 1929, v. 120, №2, p.239.

2. Herbert E.G. Metallurgia, 1932, v.7, p.23.

3. Herbert E.G. Metal Progress, 1932, v.22, p.53.

4. Herbert E.G. Metallurgia, 1934, v.10, p. 159.

5. Herbert E.G. Journal Iron and Steel Institute, 1939, v. 139, №1, p.l45.

6. Бернштейн МЛ. Термомагнитная обработка стали. -М. ¡Металлургия, 1968.

7. Кривоглаз М.А., Садовский В.Д., Смирнов Л.В., Фокина Е.А. Закалка стали в магнитном поле. М.:Наука,1977.

8. Домбровский Ю.М. Влияние термический обработки в магнитном поле на структуру и свойства чугуна. Автореф. дис. . канд. техн. наук. Ростов-на-Дону: РИСХМ, 1975.

9. Блиновский В.А. Исследование превращений, особенностей структуры и остаточных напряжений при закалке и отпуске железоуглеродистых сплавов в магнитном поле. Автореф. дис. . канд. техн. наук. Ростов-на-Дону: РИСХМ, 1978.

10. Пустовойт В.Н. Физические и технологические основы термической обработки в магнитном поле. Автореф. дис. . докт. техн. наук. Минск: ФТИ АН БССР, 1980.

11. Бернштейн М.Л., Пустовойт В.Н. Термическая обработка стальных изделий в магнитном поле. — М.: Машиностроение, 1987.

12. Русин П.И., Смолянинов А.И., Пустовойт В.Н., Хлебунов А.Ф., Домбровский Ю.Н., Блиновский В.А. Устройство для термомагнитной обработки деталей кольцевой формы. A.C. 456837 СССР, М.Кл.С21а 1/04. -N1891900/22-1; заявл. 02.03.73; опубл. 15.01.75. Бюл. №13

13. Русин П.И., Смолянинов А.И., Пустовойт В.Н., Хлебунов А.Ф., Домбровский Ю.Н., Блиновский В.А. Устройство для термомагнитной обработки деталей. A.C. 644847 СССР, М.Кл.2 С21Д 1/04. -N2343863/22-02; заявл. 05.04.76; опубл. 30.01.79. Бюл. №4

14. Блиновский В.А., Пустовойт В.Н., Пустовойт Ю.П. Устройство для закалки мелких деталей продолговатой формы. A.C. 1301851 СССР, МКИ С21Д 1/04. - N3906347/22-02; заявл. 05.6.85. опубл. 07.04.87. Бюл. №13

15. Алексеев A.B. «Вестник металлопромышленности», 1937, №16-17.

16. Алексеев A.B. «Вестник инженеров и техников», 1937, №2.

17. Matuyama Y., "Scientific Report Tohoku Imp. University", 1932, v.21.

18. Harrington R.H. "Metall Progress", 1932, v.21.

19. Гуляев А.П. Свойства и термическая обработка быстрорежущей стали. М.: ГНТИ, 1939.

20. Kussmann А., Wieston Н., "Stahl und Eisen", 1932, v.52.

21. Erdmann-Jesnitzer F., "Metallurgie und Giessereitechnik", 1951, B.1,H.2.

22. Лифшиц Б.Г., Крапошин B.C., Линецкий Я.Л. Физические свойстваметаллов и сплавов. -М.: Металлургия, 1980. 27.Черепин В.Т. Экспериментальная техника в физическом металловедении. Киев: «Техника», 1968.

23. Гаврилов Т.Н. Изменение свойств закаленной стали в магнитном поле.- Металловедение и термическая обработка металлов, 1977, №6.

24. Физическое металловедение. Под ред. Кана Р., Хаазена П., т.З. Физико-механические свойства металлов и сплавов. - М.: Металлургия, 1987.

25. Галей М.Т. Повышение стойкости режущих инструментов путем магнитной обработки. Станки и инструменты, 1973, №5.

26. Бородан Ю.А., Курбатов В.А., Силуянов А.Е., Ткачук В.Н. О стойкостных зависимостях сверл, подвергнутых магнитной обработке.- В сб. «Вопросы электрофизики трения и обработки резанием». -Горький: ГПИ, 1974, т.30, вып.З.

27. Постников С.Н., Годлина А.Ф., Тараканов В.Н. Некоторые аспекты магнитной обработки инструмента. В сб. «Вопросы электрофизики трения и обработки резанием». - Горький: ГПИ, 1974, т.30, вып.З.

28. Якунин Г.И., Молчанова Н.Г. Влияние локальных магнитных полей на стойкость режущего инструмента и возможность их практического использования. В кн. «Электрические явления при трении, резании и смазке твердых тел. - М.: Наука, 1973.

29. Мишин Д.Д. Магнитные материалы. -М.: Высшая школа, 1981.

30. Jahn Н. "Wärmebehandlung von Ferromagnetica in Magnetfeld.- Berlin: Akademia Verlag, 1957.

31. Jahn H. "Technik", 1958,Н.1.

32. Дзуси Ясуо, Японский патент №3204, 1960.

33. Танако Юкио, Японский патент №13503, 1961.

34. Танако Юкио, Японский патент №13504, 1961.

35. Мс Guire F., "Missiles and Rockets", 1959, v.5, №40.

36. Kuzela Zadd, "Western Metal work", 1959, v. 17, N11.

37. Dickinson T., "Magnetic Quench Production", 1960, v.46.

38. Dickinson T., "Pacific Factory", 1960, v.100, №14.

39. Бассет В. Патент США №3188248, 1960.

40. Садовский В.Д., Смирнов Л.В., Фокина Е.А. и др., «ФММ», 1967, т.24.

41. Бернштейн М.Л., Граник Г.И., Долгуновская О.Д., «МиТОМ», 1968, №8.

42. Контер Л.Я., Захарова В.Л., Труды ВНИИПП, 1963, №4 (36).

43. Бернштейн М.Л. Термомеханическая обработка металлов и сплавов. -М.: Металлургия, 1968.

44. Бернштейн М.Л., Граник Г.И. В сб. «Термомеханическая и термомагнитная обработка», ГОСИНТИ. 1963.

45. Бернштейн М.Л., Граник Г.И., Займовский В.А. «ФММ», 1967, т.23, вып. 1.

46. Чудновская Л.А., Бернштейн М.Л., Шевякова Л.Г. «МиТОМ», 1962, №6.

47. Чудновская Л.А. В сб. «Физические методы исследования и контроля структуры инструментальных сталей», М.: Машгиз, 1963.

48. Чудновская Л.А., Бернштейн М.Л., Граник Т.А., Гладштейн В.А. «МиТОМ», 1964, №5.

49. Граник Г.И., Бернштейн М.Л., В кн.: Технология термической обработки режущего и накатного инструмента. М.: МДНТП, 1965.

50. Чудновская Л.А. В кн.: Технология термической обработки режущего и накатного инструмента. М.: МДНТП, 1965.

51. Бернштейн М.Л., Граник Г.И., Должанский П.Р. «ФММ», 1965, т. 19. вып. 6.

52. Бернштейн М.Л., Граник Г.И., Должанский П.Р. «ФММ», 1965, т.24. вып.6.

53. Коновалов Е.Г., Брянцева Т.А. В кн. «Металловедение и термическая обработка металлов». Минск: ФТИ АН БССР, «Наука и техника», 1965.

54. Коновалов Е.Г., Лопатина К.А. В кн. «Металловедение и термическая обработка металлов». Минск: ФТИ АН БССР, «Наука и техника», 1965.

55. Гриднев В.Н., Мешков Ю.Я., Ошкадеров С.П. В кн. «Структура металлических сплавов». Киев: АН УСССР, сер. «Металлофизика», «Hay кова думка», 1966.

56. Бариленко A.B. В кн. «Исследование фазовых превращений и структуры сплавов». М.: Труды ЦНИИТМАШ, 1968.

57. Бернштейн М.Л. «МиТОМ», 1960, №10.

58. Бернштейн М.Л., Астафьева Е.В. и др., «МиТОМ», 1960, №8.

59. Астафьева Е.В., Бернштейн М.Л., Кидин И.Н. и др., «МиТОМ», 1961, №8.

60. Садовский В.Д., Родигин Н.М., Смирнов Л.В. и др., «ФММ», 1961, т. 12, вып.2.

61. Садовский В.Д., Смирнов Л.В., Фокина Е.А., В кн. «Механизм и кинетика кристаллизации». Минск: «Наука и техника», 1969.

62. Кривоглаз М.А., Садовский В.Д., «ФММ», 1964, т. 18, вып.4.

63. Ромашев Л.Н., Факидов И.Г., Ворончихин Л.Д., «ФММ», 1968, т.25.

64. Факидов И.Г., Ворончихин Л.Д., Завадский Э.А. и др., «ФММ», 1965, т.19.

65. Фокина Е.А., Смирнов Л.В., Садовский В.Д., «ФММ», 1969, т.27.

66. Малинен П.А. Автореферат кандидатской диссертации. Свердловск: ИФМ УВД АН СССР, 1969.

67. Малинен П.А., Садовский В.Д., Смирнов Л.В., Фокина Е.А., «ФММ», 1967, т.23, вып.З.

68. Ворончихин Л.Д., Факидов И.Г., «ФММ», 1967, т.24, вып.З

69. Фокина Е.А., Олесов В.Н., Смирнов Л.В., «МиТОМ», 1976, №2.

70. Фокина Е.А., Смиронов J1.B., Садовский В.Д., «ФММ», 1965, т. 19.

71. Садовский В.Д., Смирнов Л.В., Олесов В.Н. и др., «ФММ», 1976, т.41.

72. Мирошниченко Ф.Д., Снежной B.JI., Малинен П.А., «ФММ», 1968, т.25, вып.2.

73. Мирошниченко Ф.Д., Снежной В.Л., Каниболоцкий В.Г., Малинен П.А., «ФММ», 1969, т.27.

74. Мирошниченко Ф.Д., Снежной В.Л. В сб. «Приборостроение», №2. -Киев: Техника, 1966.

75. Лысак Л.И., Николин Б.И. Физические основы термической обработки стали. Киев: «Техника», 1975.

76. Авербах Б. В кн: «Магнитные свойства металлов и сплавов». - М.: ИЛ, 1961.

77. Вонсовский C.B. «Известия АН СССР», 1947, т.11, №5.

78. Ромашев Л.Н., Ворончихин Л.Д., Факидов И.Г. Магнитное состояние аустенита хромоникелевых сталей вблизи мартенситной точки. Киев: «Металлофизика», «Наукова думка», 1974, вып.55.

79. Ромашев Л.Н. Магнитные свойства аустенита хромоникелевых сталей и мартенситное превращение под влиянием импульсного магнитного поля. Автореф. дис. . канд. физ.-мат. наук. Свердловск, ИФМ УНЦ АН СССР, 1977.

80. Gray Е.М., Smith J.H. Short-range order and clusters in mictomagnetic MnCu. Journal Physic F.: Met. Phys., 1975, v.5, №10.

81. Makhopadhyay A.K., Shull R., Beck P. Relaxation and magnetic clusters in mictomagnetic copper-manganese alloys. Journal Less-Common Metals, 1975, v.43.

82. Грэхэм 4. В кн.: «Магнитные свойства металлов и сплавов». - М.: ИЛ, 1961.

83. Peters С.Т., Bolton P., Miodownik A.P. The effect of magnetic fields on isothermal martensitic transformations. Acta Metallurgica, 1972, v.20, №7.91 .Ворончихин Л.Д., Факидов И.Г., «ФММ», 1966, т.21.

84. Эстрин Э.И., «ФММ», 1965, т. 19, вып.6.

85. Марков С.И., Астафьев A.A., Маланьин И.И., В кн.: «Всесоюзный симпозиум по ферромагнитным материалам». Львов: ЛГУ, 1971.

86. Кауфман Л., Коэн М., В кн. «Успехи физики металлов». М.: Металлургиздат, 1961, t.IV.

87. Марков С.И. Исследования влияния постоянного магнитного поля на кинетику фазовых превращений, структуру и механических свойств конструкционных сталей. — Автореф. дисс. . канд. техн. наук, М.: ЦНИИЧМ, 1970.

88. Шалимова А.И. Структура и свойства сталей после термической и термомеханической обработки в магнитном поле. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук, М.: МИСиС, 1983.

89. Пустовойт В.Н., Холодова С.Н. О возможности образования мартенсита напряжения при закалке в магнитном поле. Вестник ДГТУ, т.4(18), 2003.

90. Холодова С.Н. Бездеформационная упрочняющая термическая обработка в магнитном поле мелких стержневых изделий. Автореф. дисс. . канд. техн. наук. Ростов-на-дону: ДГТУ, 2003.

91. Блантер М.Е. Методика исследования металлов и обработки опытных данных. М.: Металлургиздат, 1952.

92. Дунин-Барковский И.В., Смирнов Н.В. Теория вероятностей и математическая статистика в технике. М.: Гостехиздат, 1055.

93. Румшиский JI.3. Элементы теории вероятностей. М.: Металлургия, 1976.

94. Салтыков С.А. Стереометрическая металлография. М.: Металлургия, 1976

95. Чернявский К.С. Стереология в металловедении. М.: Металлургия, 1977.

96. Мирясов Н.З, Рубцов В.К., «Приборы и техника эксперимента», 1959, №5.

97. Русин П.И., Пустовойт В.Н, Домбровский Ю.М., Блиновский

98. B. А. Электромагнит для лабораторных исследований термомагнитной обработки с индукционным нагревом. -Известие СКНЦ ВШ. Техн. Науки, №1, 1976.

99. Паркинсон Д., Малхолл Б. Получение сильных магнитных полей. -М.: Атомиздат, 1971.

100. Пустовойт В.Н., Домбровский Ю.М., Черников Ю.Ф., Гришин

101. C.А. Исследования кинетики мартенситного превращения в стали под влиянием постоянного магнитного поля на установке ИМАШ 5С-65. Заводская лаборатория, 1978, №6.

102. Кузьминых В.Н., Гинзбург Б.Г. «Радио», 1966, №4.

103. Гордов А.Н. Основа пирометрии. М.: Металлургиздат, 1964.

104. Пустовойт В.Н. Исследование кинетики и разработка методов контроля термических параметров электронагрева чугуна. Автореф. дисс. . канд. техн. наук. Ростов-на-дону: РИСХМ. 1968.

105. Чечерников В.Н. Магнитные измерения. М.: МГУ, 1963.

106. Черепин В.Т. Экспериментальная техника в физическом металловедении. Киев: Техника, 1968.113.114.115.116.117.118,119120121122123124125

107. Иванов Ю.Н. Исследования термокинетичекого распада чугуна после скоростного электронагрева для автоматического управления процессом высокочастотной термической обработки. Автореф. дисс. . канд. техн. наук. Ростов-на-дону: РИСХМ, 1973.

108. Новиков В.Ю. Физические и механические свойства металлов. -М.: Изд-во МИСиС, 1976.

109. ЭндрюсК., Дайсон Д., Киоун С. Электронограммы и их интерпретация. М.: Мир, 1971.

110. Утевский Л.М. Дифракционная электронная микроскопия в металловедении. М.: Металлургия, 1973.

111. Штремель М.А., Капуткина Л.М. Рентгеноструктурный анализ поликристаллов стали со структурой углеродистого мартенсита. -ФММ, т.32, вып.5, 1971.

112. Штремель М.А. Границы возможностей дифрактометрическогоанализа тонкой структуры. Доклад АН СССр, т.203, №1,1972.

113. Блиновский В.А. Физические и технологические основы методовтермического упрочнения порошковых спеченных сталей.

114. Автореф. дис. . докт. техн. наук. Ростов-на-дону: ДГТУ, 1999.

115. Фридман Я.Б. Механические свойства металлов. М.:

116. Машиностроение, ч.1, ч.2, 1974.

117. Гуляев а.п. «Заводская лаборатория», №4, 1967.

118. Дроздовский Б.А., Фридман Я.Б. «Заводская лаборатория», 1955,5.

119. Буланенко В.Ф., Пирусский М.В. О разделении ударной вязкости на составляющие методом осциллографирования в координатах «усилие-время». Заводская лаборатория, №6, 1972. Лебедев Д.В. Конструктивная прочность криогенных сталей. -М.: Металлургия, 1976.

120. Нейбер Г. Концентрация напряжений. М.: Гостехиздат, 1947.

121. Биргер И.А. Остаточные напряжения. М.: Машгиз, 1963.

122. Пустовойт В.Н., Блиновский В.А. О методе исследования напряженного макросостояния после термической обработки в магнитном поле. Известия СКНЦ ВШ. Техн. науки, №3, 1975.

123. Васильева Р.А. Оценка гарантированной стойкости инструмента. В кн. Металлорежущий и контрольно-измерительный инструмент (экспресс-информация). - М.: НИИМАШ,1980, вып. 4.

124. Levi R., Rosseto S. Machining Ekonomics and Tool Life Variation, Part I. Basis Considerations and their Practical implications. Trans. ASME. J. Eng. Jnd, 1978, 100. №4.

125. Лоладзе Т.Н. Износ режущего инструмента. М.: Машиздат, 1958.

126. Даниелян A.M. Теплота и износ инструментов в процессе резания металлов. М.: Машиздат. 1954.

127. Brown R.H., Watson J.D., Ramalingam S. The effect of tool geometry and cutting conditions on tool life tests. Austral. Conf. Manuf. Eng.; Adelaide, 1977; Barton, 1977.

128. Нормы износа, стойкости и расхода режущего инструмента НИБТН. -М.: Машгиз, 1961.

129. Кацев П.Г. Статистические методы исследования режущего инструмента. -М.: Машиностроение, 1974.

130. Пинахин A.M. Определение допускаемых значений геометрических параметров режущих инструментов, исходя из стабильности технологического процесса. В кн.: Исследование в области технологии механической обработки и сборки. - Тула: ТПИ, 1980.

131. Zdeblick W.J., Devor R.E. An experimental strategy for designing tool life experiments. "Trans. ASME J.EngJnd", v. 100, №4, 1978.137.138.139.140,141.142,143,144,145146147148149150151152

132. Болыдов JI.H., Смирнов Н.В. Таблицы математической статистики. М.: изд-во ВЦ АН СССР, 1968. Бернер Р., Кронмюллер Г. Пластическая деформация монокристаллов. -М.: Мир, 1969.

133. Каменецкая Д.С., Пилецкая Н.Б., Ширяев В.Н. Железо высокойстепени чистоты. М.: Металлургия, 1978.

134. Хирт Дж., Лоте И. Теория дислокаций. М.: Атомиздад, 1972.

135. Alefeld G. "Philosophical Magazin", 1965, v. 11.

136. Питузов Д.В., Бернштейн М.Л. В кн. «Релаксационные явления вметаллах и сплавах». М.: Металлургия, 1963.

137. Ратенау Д. В кн. «Магнитные свойства металлов и сплавов» М.:1. ИИЛ, 1961.

138. Bickford L.R., Pappis J., Stuie J.L. "Phisical Review", 1955 v.99. Григорович B.K. Твердость и микротвердость металлов. M.: Наука, 1976.

139. Курдюмов Г.В., Утевский Л.М., Энтин Р.И. Превращения в железе и стали. М.: Наука, 1977.

140. Могутнов Б.М., Томилин И.А., Шварцман Л.А. Термодинамика железоуглеродистых сплавов. -М.: Металлургия, 1972. Ромашев Л.Н., Ворончихин Л.Д., Факидов И.Г. Измерение магнитных свойств аустенитной стали вблизи мартенситной точки. ФММ, 1974, т.36, вып.2.

141. Puis М.Р., Kirkaldy J.S. The pearlite reaction. Metallurgical Transactions, 1972. v.3, №11.

142. Бернштейн М.Л. Прочность стали. M.: Металлургия, 1974. Гриднев В.Н., Гаврилюк В.Т., Мешков Ю.Я. Прочность и пластичность холоднодеформированной стали. — Киев: Наукова думка, 1974.

143. Mikulez Z., Gottwaldowa., Mrovec J. Vliv merilamelarni vzdalenost na mer kluzu perlitu. Kovove Materialy, 1978, v. 16, №5.153.154.155.156.157.158,159160161162163164165

144. Браун У., Сроули Дж. Испытания высокопрочных металлических материалов на вязкость разрушения при плоской деформации. -М.: Мир, 1972.

145. Cottrell A.H. Theory of brittle fracture in steel and similar metals. -Transactions of the Metallurgical Society of AIME, 1958. 212. Mc.Mahon C.J., Cohen M. Initiation of cleavage in polycrystalline iron. Acta Metallurgica, 1965, v. 13, №6.

146. Пустовойт В.H. О влиянии магнитного поля на мартенситное превращение в чугуне. «МиТОМ», №12, 1975. Krauss G., Marder A.R. The morphology of martensite in iron alloys. - Metallurgical Transaction, 1972, v.3, №5.

147. Вишняков Я.Д. Современные методы исследования структуры деформированных криствлов. -М.: Металлургия, 1975. Новиков И.И. Дефекты кристаллического строения металлов. -М.: Металлургия, 1983.

148. Юрьев С.Ф. Удельные объемы фаз в мартенситном превращении аустенита. М.: Металлургия, 1950.

149. Белоус М.В., Черепин В.Т., Васильев М.А. Превращения при отпуске стали. М.: Металлургия, 1973.

150. Фридель Ж. Дислокации. М.: Мир, 1967.

151. Новиков И.И. Теория термической обработки металлов. М.: Металлургия, 1978.

152. Саррак В.И., Суворова С.О., Филиппов Г.А. О внутренних микронапряжениях, возникающих в результате мартенситного превращения в стали. Металлофизика. - Киев: Наукова думка, 1974, вып 54.

153. Геллер Ю.А. Инструментальные стали. М.: Металлургия, 1975.

154. Хусу А.П., Витенберг Ю.Р., Пальмов В.А. Шероховатость поверхностей (теоретико-вероятностный подход). М.: Наука.1975.

Похожие работы

Машиностроение и машиноведение
05.02.00