blackmetИзвестия высших учебных заведений. Черная МеталлургияIzvestiya. Ferrous Metallurgy0368-07972410-2091National University of Science and Technology "MISIS"10.17073/0368-0797-2022-12-851-860blackmet-2450Research ArticleМАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕMATERIAL SCIENCEВлияние технологии производства порошковых быстрорежущих сталей на комплекс формируемых свойствInfluence of production technology of powder high-speed steels on the complex of formed propertieshttps://orcid.org/0000-0001-8869-7698КоротковаЛ. П.KorotkovaL. P.

Лидия Павловна Короткова, к.т.н., доцент, заместитель заведую­щего кафедрой «Металлорежущие станки и инструменты»

Россия, 650000, Кемерово, ул. Весенняя, 28

Lidiya P. Korotkova, Cand. Sci. (Eng.), Assist. Prof., Deputy Head of the Chair “Metal-Cutting Machines and Tools”

28 Vesennyaya Str., Kemerovo 650000, Russian Federation

techmet@list.ruhttps://orcid.org/0000-0002-4787-718XКоротковА. Н.KorotkovA. N.

Александр Николаевич Коротков, д.т.н., профессор, заведующий кафедрой «Металлорежущие станки и инструменты»

Россия, 650000, Кемерово, ул. Весенняя, 28

Aleksandr N. Korotkov, Dr. Sci. (Eng.), Prof., of the Chair “Metal-Cutting Machines and Tools”

28 Vesennyaya Str., Kemerovo 650000, Russian Federation

korotkov.a.n@mail.ruКузбасский государственный технический университет им. Т.Ф. ГорбачеваРоссияT.F. Gorbachev Kuzbass State Technical UniversityRussian Federation2022311220226512851860Copyright © Короткова Л.П., Коротков А.Н., 20232023Короткова Л.П., Коротков А.Н.Korotkova L.P., Korotkov A.N.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://fermet.misis.ru/jour/article/view/2450

Авторы проанализировали состояние инструментального производства в России. Выделены основные компании-производители и марки материалов, используемых при производстве бытовых инструментов. Порошковые быстрорежущие стали практически не используются на внутреннем рынке, но они широко распространены на зарубежном рынке инструментальных сталей, благодаря их преимуществу по технологическим свойствам (включая возможность использования высокоуглеродистых и высоколегированных быстрорежущих сталей). Представлена новая группа экономично-легированных быстрорежущих сталей, не содержащих вольфрам, с высоким содержанием углерода и ванадия, которые практически невозможно изготовить и применить по традиционной технологии из-за низких технологических свойств. Авторы дают рекомендации по технологии изготовления таких сталей методом порошковой металлургии и режимам их термической обработки. В статье изучаются свойства этих сталей, включая основные механические (твердость, прочность на изгиб, вязкость и термостойкость), технологические (давление, резка, шлифование) и эксплуатационные свойства (оцениваемые по долговечности инструмента при точении). Исследованы структурный и фазовый составы, их влияние на основные и технологические свойства. Режим компактирования влияет на плотность заготовок. В статье представлено распределение легирующих элементов в микроструктуре порошковой быстрорежущей стали и результаты их относительной шлифуемости. Также представлены результаты испытаний на стойкость инструментов. Существуют значительные преимущества высокоуглеродистых быстрорежущих сталей с высоким содержанием ванадия, особенно с точки зрения технологических свойств, по сравнению с традиционными быстрорежущими сталями. Возможно производство высоколегированных инструментальных сталей с использованием недорогих карбидообразующих легирующих элементов. Рассматриваемые стали могут быть использованы для изготовления широкого спектра инструментов, включая штамповые инструменты для горячей штамповки. Использование порошковой технологии открывает перспективу разработки универсальных экономично-легированных порошковых инструментальных сталей.

The authors analyzed the state of tool production in Russia. The main manufacturing companies and the main brands of materials used in the production of domestic tools are highlighted. Powder high-speed steels are practically not used in the domestic market, but they are widely distributed in the foreign market of tool steels due to their significant advantages in terms of basic and technological properties (including the possibility of using high-carbon and high-alloy high-speed steels). There is a new group of economically alloyed tungsten-free high-speed steels with a high content of carbon and vanadium, which are practically impossible to manufacture and apply in our traditional technology due to low technological properties. The authors give recommendations on the technology of manufacturing such steels by powder metallurgy and on the modes of their heat treatment. The paper studies a set of properties of these steels, including: basic mechanical properties (hardness, bending strength, toughness, and heat resistance), basic technological properties (pressure, cutting, grinding) and operational properties (evaluated by tool durability during turning). Structural and phase compositions of the steels and their influence on the basic and technological properties were investigated. The compaction mode affects the density of the billets. The paper presents distribution of alloying elements in the microstructure of powder high-speed steel and results of their relative grindability. Also the durability of tools was tested. There are significant advantages of high-carbon high-vanadium high-speed steels, especially in terms of technological properties, compared with traditional high-speed steels. It is possible to produce high-alloy tool steels using inexpensive carbide-forming alloying elements. The steels under consideration can be used to manufacture a wide range of tools, including hot-forming die tools. The use of powder technology opens up the prospect of developing universal economically alloyed powder tool steels.

быстрорежущие сталипорошковая металлургияосновные технологические свойстваосновные механические свойствастальрежущий инструментобрабатываемостьстойкостьhigh-speed steelspowder metallurgybasic technological propertiesbasic mechanical propertiessteelcutting toolsmachinabilitydurabilityReferencesГеллер Ю.А. Инструментальные стали. Москва: Металлургия, 1983. 526 с.Geller Yu.A. Tool Steels. Moscow: Metallurgiya, 1983, 526 p. (In Russ.).Wegst C., Wegst M. Stahlschlüssel-Taschenbuch. Verlag Stahl­schluessel Wegst GmbH, Marbach, 2015. 203 p.Wegst C., Wegst M. Stahlschlüssel-Taschenbuch. Verlag Stahl­schluessel Wegst GmbH, Marbach, 2015, 203 p. (In Germ.).Handbook of Steels. Sendvikens Trykeri AB, Sweden, 2013. 440 p.Handbook of Steels. Sendvikens Trykeri AB, Sweden, 2013, 440 p.Korotkova L.P., Vidin D.V. Quality assurance for the production of metal-cutting tools from high-speed steels // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2020. Vol. 709. No. 2. Article 022022. https://doi.org/10.1088/1757-899X/709/2/022022Korotkova L.P., Vidin D.V. Quality assurance for the production of metal-cutting tools from high-speed steels. In: IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2020, vol. 709, no. 2, article 022022. https://doi.org/10.1088/1757-899X/709/2/022022Афоничкина А. Премьеры сезона от SANDVIK COROMANT // Станкоинструмент. 2021. № 4 (25). С. 60–61.Afonichkina A. Premieres of the season from SANDVIK COROMANT. Stankoinstrument. 2021, no. 4 (25), pp. 60–61. (In Russ.).Новости инструментального производства // Главный механик. 2018. № 8. С. 49–51.News of tool production. Glavnyi mekhanik. 2018, no. 8, pp. 49–51. (In Russ.).Черкашин С.О., Видин Д.В., Лащинина С.В., Короткова Л.П. Современное состояние рынка режущего инструмента из быстро­режущих сталей. В кн.: XI Всероссийская научно-прак­тическая конференция молодых ученых «Россия молодая»,Cherkashin S.O., Vidin D.V., Lashchinina S.V., Korotkova L.P. Current state of the market of cutting tools made of high-speed steels. In: XI All-Russ. Sci. and Pract. Conf. of Young Scientists “Young Russia”, April 16-19, 2019, no. 40103. (In Russ.).-19 апреля 2019 г., № 40103.Korotkova L.P. Tool Materials. Kemerovo: izd. KuzSTU, 2006, 179 p. (In Russ.).Короткова Л.П. Инструментальные материалы. Кемерово: изд. КузГТУ, 2006. 179 с.Petrov A.K., Parabina G.I., Osadchii A.N. Structural features and properties of high-speed steels obtained by powder metallurgy. Stal’. 1981, no. 6, pp. 40–44. (In Russ.).Петров А.К., Парабина Г.И., Осадчий А.Н. Структурные особенности и свойства быстрорежущих сталей, полученных методом порошковой металлургии // Сталь. 1981. № 6. С. 40–44.Mukhin G.G., Korotkova L.P. Nature of the high hardness of p/m high-speed steels. Metal Science and Heat Treatment: Springer New-York Consultants Bureau. 1983, no. 10, pp. 680–682. https://doi.org/10.1007/BF00772750Mukhin G.G., Korotkova L.P. Nature of the high hardness of p/m high-speed steels // Metal Science and Heat Treatment: Springer New-York Consultants Bureau. 1983. No. 10. P. 680–682. https://doi.org/10.1007/BF00772750Korotkova L.P., Korotkov A.N., Laschinina S.V. Influence of production technology on the structure and properties of powder high-speed steels. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2020, vol. 971, article 022096. https://doi.org/10.1088/1757-899X/971/2/022096Korotkova L.P., Korotkov A.N., Laschinina S.V. Influence of production technology on the structure and properties of powder high-speed steels. In: IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2020. Vol. 971. Article 022096. https://doi.org/10.1088/1757-899X/971/2/022096Osadchii A.N., Revyakin S.V., Kiiko G.V. Production of powder high-speed steel at Dneprospetsstal plant. Stal'. 1981, no. 11, pp. 273–274. (In Russ.).Осадчий А.Н., Ревякин С.В., Кийко Г.В. Производство порошковой быстрорежущей стали на заводе «Днепроспецсталь» // Сталь. 1981. № 11. С. 273–274.Parabina G.I., Marchenko L.N., Zubkova V.T. Hot gas-static pressing (GGP) of high-speed steel powder. In: Powder High-Speed Steels for Tools. Moscow, 1977, pp. 11–14. (In Russ.).Парабина Г.И., Марченко Л.Н., Зубкова В.Т. Горячее газостагическое прессование (ГГП) порошка быстрорежущих сталей. В кн.: Порошковые быстрорежущие стали для инструмента. Москва, 1977. С. 11–14.Randall G. A – Z of Powder Metallurgy. Elsevier Science, 2006, 288 p.Рендалл Г. Порошковая металлургия от А до Я. Долгопрудный: ИД Интеллект, 2009. 336 с.Savilov A.V., Nikulin D.S., Nikolaeva E.P., Rodygina A.E. Current state of production of high-performance cutting tools from powder high-speed steels and hard alloys. Vestnik Irkutskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta. 2013, no. 6 (77), pp. 26–33. (In Russ.).Савилов А.В., Никулин Д.С., Николаева Е.П., Родыгина А.Е. Современное состояние производства высокопроизводительного режущего инструмента из порошковых быстрорежущих сталей и твердых сплавов // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2013. № 6 (77). С. 26–33.Reznikov A.N., Aleksentsev E.I., Barats Ya.I., etc. Abrasive and Diamond Processing of Materials. Reznikov A.N. ed. Moscow: Mashinostroenie, 1977, 391 p. (In Russ.).Абразивная и алмазная обработка материалов / А.Н. Резников, Е.И. Алексенцев, Я.И. Барац и др.; под ред. А.Н. Резникова. Моск­ва: Машиностроение, 1977. 391 с.Maslov E.N. Theory of Materials Grinding. Moscow: Mashino­stroenie, 1974, 320 p. (In Russ.).Маслов Е.Н. Теория шлифования материалов. Москва: Машиностроение. 1974. 320 с.Vereshchaka A.S., Kushner V.S. Materials Cutting: Textbook for Universities. Moscow: Vysshaya shkola, 2009, 535 p. (In Russ.).Верещака А.С., Кушнер В.С. Резание материалов: учебник для вузов. Москва: Высшая школа, 2009. 535 с.Berghof-Hasselbächer E. Atlas of Microstructures. DGRT, Berlin, 2013, 35 р.Berghof-Hasselbächer E. Atlas of Microstructures. DGRT, Berlin, 2013. 35 р.Hiorns H. Metallography: An Introduction to the Study of the Structure of Metals, Chiefly by the Aid of the Microscope. DGRT, Berlin, 2009, 236 p.Hiorns H. Metallography: An Introduction to the Study of the Structure of Metals, Chiefly by the Aid of the Microscope. DGRT, Berlin, 2009. 236 p.Zlateva G. Microstructure of Metals and Alloys: An Atlas of Transmission Electron Microscopy Images. Taylor&Francis Group, London, 2008, 188 p.Zlateva G. Microstructure of Metals and Alloys: An Atlas of Transmission Electron Microscopy Images. Taylor&Francis Group, London, 2008. 188 p.Degner W., Lutze H., Smejkal E. Spanende Formung: Theorie, Berech­nung, Richtwerte. Carl Hanser Verlag Muenchen Wien, 1993, 246 p. (In Germ.).Degner W., Lutze H., Smejkal E. Spanende Formung: Theorie, Berechnung, Richtwerte. Carl Hanser Verlag Muenchen Wien, 1993. 246 р.Ortmann R., Haberling E. Testing of the ability to grind high-speed steel, possibilities and limits. TEW. Technical Reports. 1975, vol. 1, no. 2, pp. 142–146.Ortmann R., Haberling E. Testing of the ability to grind high-speed steel, possibilities and limits // TEW. Technical Reports. 1975. Vol. 1. No. 2. P. 142–146.Sakuma K., Koshima K., Mukue H. Characteristics of grindability of high-speed steel produced by powder metallurgy. Technology Repots of the Kjushu University. 1980, vol. 53, no. 5, pp. 557–562.Sakuma K., Koshima K., Mukue H. Characteristics of grindability of high-speed steel produced by powder metallurgy // Technology Repots of the Kjushu University.1980. Vol. 53. No. 5. P. 557–562.Wick C. Better tools from PM high-speed steels. Manufacturing Engineering. 1980, vol. 85, no. 3, pp. 52–54.Wick C. Better tools from PM high-speed steels // Manufacturing Engineering. 1980. Vol. 85. No. 3. P. 52–54.Zvyagina L.D. Research and development of high-speed steels without tungsten. Extended Abstract of Cand. Sci. Diss. Moscow, 1974, 14 p. (In Russ.).Звягина Л.Д. Исследование и разработка быстрорежущих сталей, не содержащих вольфрама. Автореф. дис. канд. техн. наук. Москва, 1974. 14 с.Adaskin A.M., Kremnev M.S., Geller Yu.A., Tumenko V.V., Dyagterenko N.S., Kamenkovich A.S. Dependence of high-speed steels grinding ability on their chemical composition. Stanki i instrumenty. 1969, no. 8.1, pp. 28–31. (In Russ.).Адаскин A.M., Кремнев М.С., Геллер Ю.А., Туменко В.В., Дяг­теренко Н.С., Каменкович А.С. Зависимость шлифуемости быстро­режущих сталей от их химического состава // Станки и инструменты. 1969. № 8.1. С. 28–31.Адаскин A.M., Кремнев М.С., Геллер Ю.А., Туменко В.В., Дяг­теренко Н.С., Каменкович А.С. Зависимость шлифуемости быстро­режущих сталей от их химического состава // Станки и инструменты. 1969. № 8.1. С. 28–31.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.