Кандидат технических наук, доцент кафедры «Техника и технология производства материалов»
456209, Челябинская обл., Златоуст, ул. Тургенева, 16
Cand. Sci. (Eng.), Assist. Professor of the Chair “Technique and Technology of Materials Production”
Zlatoust, Chelyabinsk Region
Заместитель генерального директора
456200, Челябинская обл., Златоуст, ул. Таганайская, 204
Deputy General Director, Chief of the Forging Plant
Zlatoust, Chelyabinsk Region
Доктор химических наук, профессор кафедры «Техника и технология производства материалов»
456209, Челябинская обл., Златоуст, ул. Тургенева, 16
Dr. Sci. (Chem.), Professor of the Chair “Technique and Technology of Materials Production
Zlatoust, Chelyabinsk Region
Инженер кафедры «Техника и технология производства материалов»
456209, Челябинская обл., Златоуст, ул. Тургенева, 16
MA Student t of the Chair “Technique and Technology of Materials Production”
Zlatoust, Chelyabinsk Region
Магистрант кафедры «Техника и технология производства материалов»
456209, Челябинская обл., Златоуст, ул. Тургенева, 16
Разработка надежных и долговечных композиционных материалов, получаемых из различных по свойствам составляющих, является актуальной задачей. К числу таких материалов относятся и многослойные стали. Чередование большого количества разнородных слоев позволяет получать свойства, недостижимые для однородной стали. Использование диффузионной сварки позволяет создать ряд композиционных материалов на основе инструментальных порошковых сталей (Uddeholm Elmax), свойства которых позволяют использовать их при производстве режущего инструмента. Целью настоящей работы стало изучение влияния режимов термической обработки на структуру и эксплуатационные свойства разработанной многослойной композиции на основе стали марки Uddeholm Elmax и низкоуглеродистой нержавеющей ножевой стали марки AISI420MoV. В процессе исследования были изучены структуры исходных сталей и композиционного материала после отжига, а затем после закалки и отпуска. Металлографические исследования образцов проводили с помощью анализатора изображений Thixomet. Структура всех образцов была рассмотрена в продольном сечении. Оценивали общий вид поверхности образцов на наличие каких-либо дефектов и неметаллических включений. Для этого рассматривали панорамные снимки образцов. Также были выполнены измерения величины частиц карбидов и определена ширина слоев в многослойной композиции. Показано, что исследуемый материал имеет выраженную слоистую структуру с резким переходом от одного слоя к другому. Используемая при производстве композиционного материала технология обеспечивает отсутствие переходной зоны между слоями. Также не обнаружено типичных дефектов (расслоений, пор, оксидных включений) диффузионной сварки. Установлено, что при термической обработке размер включений карбидов в структуре композиционного материала уменьшается, а их число увеличивается. Слои, образованные сталями марок Uddeholm Elmax и AISI420MoV, отличаются числом таких включений. Происходящие при термической обработке структурные превращения приводят к увеличению поверхностной твердости (по Роквеллу) исследуемого материала. Также выполнено исследование коррозионной стойкости и микротвердости композиционного материала. Результаты работы позволили рекомендовать режим термической обработки изученной композиции.
The urgent task is the development of reliable and durable composite materials, manufactured from various components in terms of properties. Multilayered steel is among these materials. The alternation of a large number of heterogeneous layers makes it possible to obtain a complex of properties unattainable for homogeneous steel. To create a series of composite materials for the production of cutting tools based on instrumental powder steels (in particular, Uddeholm Elmax steel), the use of diffusion welding is possible. Study of the effect of heat treatment modes on the structure and performance properties of a multilayer composition based on Uddeholm Elmax and low-carbon stainless AISI420MoV steel has become the goal of this paper. The structures of initial steels and composite material after annealing, and then after quenching and tempering were studied. Metallographic examination of the samples was carried out with the help of “Thixomet” image analyzer. The structure of all samples was considered in the longitudinal section. A general view of the samples surface was investigated for the presence of any defects and nonmetallic inclusions. For this, panoramic images of the samples were considered. Carbide particle size measurements were also performed and the layers width in the multilayer composition was measured. It is shown that the material studied has a pronounced layered structure with a sharp transition from one layer to the next one. Technology used in the production of the composite material ensures that there is no transition zone between the layers. Also, there were no typical defects of diffusion welding – bundles, pores, oxide inclusions. It was established that during thermal processing the size of carbides inclusions in the structure of the composite material decreases, and their number increases. The layers formed by Uddeholm Elmax and AISI420MoV are distinguished by the number of such inclusions. The structural transformations occurring during thermal processing lead to an increase in the surface hardness (according to Rockwell) of the material under investigation. A study was also made of the corrosion resistance and microhardness of the composite material. The results of the work made it possible to recommend a heat treatment regime for the composition studied.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.