Артем Сергеевич Симачёв, к.т.н. доцент кафедры обработки металлов давлением и металловедения. ЕВРАЗ ЗСМК
Россия, 654007, Кемеровская обл. – Кузбасс, Новокузнецк, ул. Кирова, 42
Artem S. Simachev, Cand. Sci. (Eng.), Assist. Prof. of the Chair “Metal Forming and Metal Science. “EVRAZ ZSMK”
42 Kirova Str., Novokuznetsk, Kemerovo Region – Kuzbass 654007, Russian Federation
Татьяна Николаевна Осколкова, д.т.н., профессор кафедры обработки металлов давлением и металловедения. ЕВРАЗ ЗСМК
Россия, 654007, Кемеровская обл. – Кузбасс, Новокузнецк, ул. Кирова, 42
Tat’yana N. Oskolkova, Dr. Sci. (Eng.), Prof. of the Chair “Metal Forming and Metal Science. “EVRAZ ZSMK”
42 Kirova Str., Novokuznetsk, Kemerovo Region – Kuzbass 654007, Russian Federation
Роман Алексеевич Шевченко, к.т.н., доцент кафедры металлургии черных металлов
Россия, 654007, Кемеровская обл. – Кузбасс, Новокузнецк, ул. Кирова, 42
Roman A. Shevchenko, Cand. Sci. (Eng.), Assist. Prof. of the Chair of Ferrous Metallurgy
42 Kirova Str., Novokuznetsk, Kemerovo Region – Kuzbass 654007, Russian Federation
В работе рассмотрено влияние комбинированной электромеханической обработки по трем различным режимам на структуру и твердость поверхностных слоев стали марки 40Х в нормализованном состоянии (исходная структура). Режимы отличаются друг от друга разной приложенной нагрузкой и количеством импульсов. Приложенная нагрузка по режимам 1 и 2 (сила тока 39 кА, время импульса 0,02 с, количество импульсов 1) составляет 100 и 250 МПа. Отличительной особенностью режима 3 по сравнению с режимом 2 является большее количество импульсов (два). Металлографически установлено, что во всех трех случаях формируется упрочненный поверхностный слой разной толщины (от 300 до 1200 мкм) с твердостью 593 – 598 HV, состоящий из двух зон (поверхностной зоны со структурой мелкоигольчатого мартенсита; переходной зоны, плавно переходящей в исходную феррито-перлитную структуру). Переходная зона (обработка по режиму 1) в своей структуре содержит мартенсит и феррит. Переходная зона (обработка по режиму 2) состоит из видманштеттовой структуры. Более существенная по толщине поверхностная зона разогрева по этому режиму (700 мкм) по сравнению с обработкой по режиму 1 (300 мкм) в сочетании и интенсивным отводом тепла поспособствовали формированию видманштеттовой структуры, которая является дефектной и недопустимой для эксплуатации. Переходная зона при обработке по режиму 3 имеет структуру мартенсит и феррит. Формирования дефектной видманштеттовой структуры в переходной зоне не происходит, поскольку при обработке применяется в два раза больше импульсов, чем по режиму 2. Это способствует прогреву поверхностного слоя на большую глубину (1200 мкм), и, следовательно, структурообразование в переходной зоне происходит из межкритического интервала Аr3 – Аr1 .
The paper considers the effect of combined electromechanical processing in three different modes on the structure and hardness of the surface layers of 40Kh steel, which was in a normalized state (the original structure). The modes differ from each other by the different applied load and the number of pulses. The applied load in modes 1 and 2 (current strength 39 kA, pulse time 0.02 s, number of pulses 1) is 100 and 250 MPa, respectively. A distinctive feature of mode 3 compared to mode 2 is a greater number of pulses (two). Metallographically it was established that in all three cases a hardened surface layer of different thickness (from 300 to 1200 μm) with a hardness of 593 – 598 HV is formed, consisting of two zones (a surface zone with a structure of fine-needle martensite; a transition zone smoothly transitioning into the initial ferrite structure). The transition zone (treatment according to mode 1) in its structure contains martensite and ferrite. The transition zone (mode 2 processing) consists of a Widemannstett structure. A more substantial surface heating zone according to this mode (700 μm) in comparison with the processing according to mode 1 (300 μm) in combination with intensive heat removal contributed to the formation of a Widmanstett structure, which is defective and unacceptable for operation. The transition zone with the processing according to mode 3 has the structure of martensite and ferrite. The formation of a defective Widmanstett structure in the transition zone does not occur, since 2 times more pulses are used during processing than in mode 2. This contributes to the heating of the surface layer to a greater depth (1200 μm), and, consequently, the structure formation in the transition zone occurs from the intercritical interval Ag3 – Ag1 .
The authors declare that there are no conflicts of interest present.