THERMOCHEMICAL TREATMENT OF THE MATERIALS FOR CUTTING TOOLS

Abstract. The paper presents the researches devoted to the possibility to increase wear resistance of solid alloys, high-speed steel, high-carbon steel, which are used to create cutting tools. The hardening has been carried out by the methods of thermochemical treatment by means of complex diffusion saturation with boron and chromium – boronchromium coating for tungsten-cobalt ВК8 (VK8) sintered material, as well as boron and titanium – boron-titanizing for high-speed Р6М5 (R6M5) steel. The choice of tungsten-cobalt VК8 sintered material and high-speed R6М5 steel as an object of studying has been specifi ed by a wider spectrum of using high-strength low-wear materials in national economy. The chemical composition and micro-hardness have been studied, as well as microhardness of the received diffusion coatings on the hardened materials has been measured. According to the results of the carried out researches the following conclusion can be done: the thermochemical treatment is a perspective way to increase strength and operational characteristics of the materials of the studied classes.

1. Физические основы химико-термоциклической обработки сталей / А.М. Гурьев, Б.Д. Лыгденов, Н.А. Попова, Э.В. Козлов. – Барнаул: изд. АлтГТУ, 2008. – 250 с. Gur’ev A.M., Lygdenov B.D., Popova N.A., Kozlov E.V. Fizicheskie osnovy khimiko-termotsiklicheskoi obrabotki stalei [Physical basis of themochemical treatment of steel]. Barnaul: izd. AltGTU, 2008. 250 p. (In Russ.).

2. Крукович М.Г., Прусаков Б.А., Сизов И.Г. Пластичность борированных слоев. – М.: Физматлит, 2010. – 384 с. Krukovich M.G., Prusakov B.A., Sizov I.G. Plastichnost’ boriro vannykh sloev [Plasticity of borated layers]. Moscow: Fizmatlit, 2010. 384 p. (In Russ.).

3. Гринберг Е.М. Металловедение борсодержащих конструкционных сталей. – М.: изд. МИСИС, 1997. – 198 с. Grinberg E.M. Metallovedenie borsoderzhashchikh konstruktsionnykh stalei [Physical metallurgy of boron-containing constructional steels]. Moscow: izd. MISIS, 1997. 198 p. (In Russ.).

4. Гурьев А.М., Иванов С.Г., Гармаева И.А. Диффузионные покрытия сталей и сплавов. – Барнаул: изд. ООО «НИЦ "Системы управления"», 2013. – 221 с. Gur’ev A.M., Ivanov S.G., Garmaeva I.A. Diffuzionnye pokrytiya stalei i splavov [Diffusion coatings of steels and alloys]. Barnaul: izd. LLC “NITs “Sistemy upravleniya”, 2013. 221 p. (In Russ.).

5. Лыгденов Б.Д. Фазовые превращения в сталях с градиентными структурами, полученными химико-термической и химикотермоциклической обработкой. Автореф. дис. канд. техн. наук. – Новокузнецк, 2004. – 33 с. Lygdenov B.D. Fazovye prevrashcheniya v stalyakh s gradientnymi strukturami, poluchennymi khimiko-termicheskoi i khimikotermotsiklicheskoi obrabotkoi. Dis…cand. tekhn. nauk [Phase transformations in steels with gradient structures, obtained with thermochemical and thermochemical-cycle treatments. Cand. Tech. Sci. Diss.]. Novokuznetsk, 2004. 226 p. (In Russ.).

6. Ситкевич М.В., Бельский Е.И. Совмещенные процессы химико-термической обработки с использованием обмазок. – Минск: Высшая школа, 1987. – 156 с. Sitkevich M.V., Bel’skii E.I. Sovmeshchennye protsessy khimikotermicheskoi obrabotki s ispol’zovaniem obmazok [Combined processes of thermochemical treatment using coatings]. Minsk: Vysshaya shkola, 1987. 156 p. (In Russ.).

7. Борисенок С.Г., Васильев Л.А., Ворошнин Л.Г. и др. Химикотермическая обработка металлов и сплавов. Справочник. – М.: Металлургия, 1984. – 424 с. Borisenok G.V., Vasil’ev L.A., Voroshnin L.G. etc. Khimiko-termicheskaya obrabotka metallov i splavov. Spravochnik [Thermochemical treatment of metals and alloys. Reference-book]. Moscow: Metallurgiya, 1984. 424 p. (In Russ.).

8. Гурьев М.А., Иванов С.Г., Кошелева Е.А. и др. // Ползуновский вестник. 2010. № 1. С. 114 – 121. Gur’ev M.A., Ivanov S.G., Kosheleva E.A., Ivanov A.G., Greshilov A.D., Gur’ev A.M., Lygdenov B.D., Okolovich G.A. Complex diffusion hardening of high-pressure machine and instrument components. Polzunovskii vestnik. 2010, no. 1, pp. 114–121. (In Russ.).

9. Бабкин Ф.В., Ярош Д.В., Лыгденов Б.Д. Комплексное диффузион ное насыщение бором и титаном. – В кн.: сборник научных трудов Х международной научно-практической конференции. – Барнаул, 2009. С. 248 – 250. Babkin F.V., Yarosh D.V., Lygdenov B.D. Kompleksnoe diffuzionnoe nasyshchenie borom i titanom [Complex diffusion saturation with boron and titanium]. In: Problemy i perspektivy razvitiya liteinogo, svarochnogo i kuznechno-shtampovochnogo proizvodstv: Sbornik nauchnykh trudov X mezhdunarodnoi nauchno-prakticheskoi konferentsii [Problems and prospects of development of foundry, welding, forging and stamping production. Proceedings of the X International Scientifi c-Practical Conference. Barnaul, November 19-20, 2009], Issue 5, pp. 248–250. (In Russ.).

10. Лыгденов Б.Д. Интенсификация процессов формирования структуры диффузионного слоя при химико-термической обработке сталей. Автореф. дисс. докт. техн. наук. – Барнаул, 2009. – 32 с. Lygdenov B.D. Intensifi katsiya protsessov formirovaniya struktury diffuzionnogo sloya pri khimiko-termicheskoi obrabotke stalei. Dis…d-ra. tekhn. nauk [Intensifi cation of formation processes of diffusion layer structure at thermochemical treatment of steels. Dr. Tech. Sci. Diss.]. Barnaul, 2009. 355 p. (In Russ.).

11. Мосоров В.И., Грешилов А.Д., Лыгденов Б.Д. // Ползуновский вестник. 2012. № 1-1. С. 206 – 208. Mosorov V.I., Greshilov A.D., Lygdenov B.D. Research of phase composition and dislocation structure of borated 55L steel. Polzunovskii vestnik. 2012, no. 1-1, pp. 206–208. (In Russ.).

12. Лыгденов Б.Д., Грешилов А.Д., Мижитов А.Ц. // Современные наукоемкие технологии. 2006. № 5. С. 37, 38. Lygdenov B.D., Greshilov A.D., Mizhitov A.Ts. Phase composition of 08kp steel after borating. Sovremennye naukoemkie tekhnologii. 2006, no. 5, pp. 37–38. (In Russ.).

13. Бутуханов В.А., Цыреторов Б.Ш., Лыгденов Б.Д. Влияние металлотермических реакций на диффузионные процессы при химико-термической обработке. – В кн.: VI сессия Научного совета РАН по механике. АлтГТУ им. И.И. Ползунова / Научн. ред. Н.Ф. Морозов, М.Д. Старостенков. – Барнаул: изд. АлтГТУ, 2012. С. 51, 52. Butukhanov V.A., Tsyretorov B.Sh., Lygdenov B.D. Vliyanie metallotermicheskikh reaktsii na diffuzionnye protsessy pri khimikotermicheskoi obrabotke [Infl uence of metal-thermal reactions on diffusion processes at thermochemical treatment]. In: VI sessiya Nauchnogo soveta RAN po mekhanike. AltGTU im. I.I. Polzunova [VI session of the Scientifi c Council of RAS on mechanics. I.I. Polzunov Altai State Technical University]. Morozov N.F., Starostenkov M.D. eds. Barnaul: izd. AltGTU, 2012, pp. 51–52. (In Russ.).

14. Лыгденов Б.Д., Бутуханов В.А., Мэй Ш., Цыреторов Б.Ш. // Современные наукоемкие технологии. 2014. № 4. С. 76 – 79. Lygdenov B.D., Butukhanov V.A., Mei Sh., Tsyretorov B.Sh. Surface hardening of die tooling from hypoeutectic steels. Sovremennye naukoemkie tekhnologii. 2014, no. 4, pp. 76–79. (In Russ.).

15. Мосоров В.И., Лыгденов Б.Д., Грешилов А.Д., Долгоров А.А. // Ползуновский альманах. 2010. № 1. С. 30 – 32. Mosorov V.I., Lygdenov B.D., Greshilov A.D., Dolgorov A.A. Growth kinetics of diffusion layers at borating of cast steels. Polzunovskii al’manakh. 2010, no. 1, pp. 30–32. (In Russ.).

16. Федяшина О.М., Софрошенков А.Ф. Борирование быстрорежущей стали. – В кн.: Наука и молодежь: проблемы, поиски, решения Труды Всероссийской научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых / Под общ. ред. Л.П. Мышляева. – Новокузнецк: изд. СибГИУ, 2008. С. 62 – 64. Fedyashina O.M., Sofroshenkov A.F. Borirovanie bystrorezhushchei stali. [Borating of high-speed steel]. In: Nauka i molodezh’: problemy, poiski, resheniya Trudy Vserossiiskoi nauchnoi konferentsii studentov, aspirantov i molodykh uchenykh [Science and youth: problems, searches, solutions. Proceedings of All-Russian Scientifi c Conference for students, post-graduates and young scientists]. Myshlyaev L.P. ed. Novokuznetsk: izd. SibGIU, 2008, pp. 62–64. (In Russ.).

17. Куркина Л.А., Хараев Ю.П. // Фундаментальные проблемы современного материаловедения. 2014. Т. 11. № 2. С. 201 – 205. Kurkina L.A., Kharaev Yu.P. Infl uence of diffusion saturation temperature on the change of sample sizes made from 45 steel at borating. Fundamental’nye problemy sovremennogo materialovedeniya. 2014, Vol. 11, no. 2, pp. 201–205. (In Russ.).

18. Ан Д., Ли Ц., Вэн Ж. и др. // Металловедение и термическая обработка металлов. 2011. № 12. С. 27 – 32. An J., Li C., Ven Z., Yang Y.L., Sun S.J. A study of boronizing of steel AISI 8620 for sucker rods. Metal Science and Heat Treatment. 2011, vol. 53, no. 11–12, pp. 598–602.

19. Денисюк А.К., Загуляева С.В., Потуткина Е.Н. // Упрочняющие технологии и покрытия. 2012. № 2. С. 29 – 31. Denisyuk A.K., Zagulyaeva S.V., Potutkina E.N. Infl uence of borating conditions on the structure and hardness of the borated layer. Uprochnyayushchie tekhnologii i pokrytiya. 2012, no. 2, pp. 29–31. (In Russ.).

20. Петрова Л.Г., Александров В.А., Брежнев А.А. // Упрочняющие технологии и покрытия. 2013. № 10 (106). С. 26 – 33. Petrova L.G., Aleksandrov V.A., Brezhnev A.A. New possibilities of borating to obtain modifi ed layers on steel details, working in the conditions of wear and corrosion. Uprochnyayushchie tekhnologii I pokrytiya. 2013, no. 10 (106), pp. 26–33. (In Russ.).