Preview

Известия вузов. Порошковая металлургия и функциональные покрытия

Расширенный поиск
Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Только для подписчиков

Формирование структуры и свойств горячедеформированных порошковых сталей, микролегированных натрием и кальцием, при термической и термомеханической обработках

https://doi.org/10.17073/1997-308X-2021-3-22-33

Полный текст:

Аннотация

Одной из главных проблем, ограничивающих дальнейший рост производства деталей методом горячей штамповки пористых заготовок (ГШПЗ), является склонность получаемых материалов к хрупкому разрушению, что связано с неудовлетворительным качеством межчастичного сращивания, формирующегося при горячей деформации, а также с наличием примесей в составе исходных порошков. В работе исследована возможность повышения механических свойств и характеристик выносливости горячедеформированных порошковых сталей за счет введения микродобавок натрия или кальция и применения термомеханической обработки. При микролегировании использовали бикарбонат натрия и карбонат кальция. Углерод вводили в виде порошка карандашного графита. Температуру нагрева пористых заготовок перед горячей штамповкой и концентрацию углерода в сталях варьировали, содержание микролегирующих добавок составляло, мас. %: Na – 0,2 и Ca – 0,3. Оценку механических свойств, а также контактной и малоцикловой усталостной долговечности осуществляли на призматических образцах размером 5 × 10 × 55 мм и 10 × 10 × 55 мм и цилиндрических – размером ∅ 26 × 6 мм. Показано, что по сравнению с процессами цементации и термообработки проведение термомеханической обработки обеспечивает повышение ударной вязкости и характеристик выносливости горячедеформированных порошковых сталей с микродобавками Na или Ca в условиях воздействия контактного и малоциклового усталостного нагружения, а также снижение температуры горячей допрессовки пористых заготовок без ухудшения механических показателей получаемых порошковых сталей. Это может быть связано с формированием более мелкозернистой структуры и бóльших микронапряжений кристаллической решетки. Подстуживание поверхностных слоев заготовки при выполнении технологических операций горячей штамповки создает условия реализации в них аусформинга.

Об авторах

В. Ю. Дорофеев
Южно-Российский государственный политехнический университет (ЮРГПУ) (НПИ) им. М.И. Платова
Россия

Доктор технических наук, профессор кафедры «Технология машиностроения, технологические машины и оборудование»

346428, Ростовская обл., г. Новочеркасск, ул. Просвещения, 132



А. Н. Свиридова
Южно-Российский государственный политехнический университет (ЮРГПУ) (НПИ) им. М.И. Платова
Россия

Ассистент кафедры «Автомобили и транспортно-технологические комплексы»

346428, Ростовская обл., г. Новочеркасск, ул. Просвещения, 132



В. А. Самойлов
ООО «Производственная компания «НЭВЗ»
Россия

Руководитель проекта по электропоездам и электрооборудованию

346413, Ростовская обл., г. Новочеркасск, ул. Машиностроителей, 7



Список литературы

1. Дорофеев Ю.Г. Динамическое горячее прессование порошковых заготовок. М.: Металлургия, 1977.

2. Kuhn H.A., Ferguson B.L. Powder forging. Princeton, New Jersey: MPIF, 1990.

3. Бернштейн М.Л. Термомеханическая обработка металлов и сплавов. Т. 1. М.: Металлургия, 1968.

4. Bernshtein M.L., Kaputkina L.M., Konyukova E.V., Nikishov N.A., Shakhkerimov R.N. Changes in the structure of thermomechanically hardened austenite under the effect of temperature and deformation. Russ. Metallurgy. Metally. 1985. No. 1. P. 80—88.

5. Ishikawa T. Understanding and controlling microstructural evolution in metal forming: an overview. In: Microstructure evolution in metal forming processes (Eds. J. Lin, D. Balint, M. Pietrzyk). Oxford, Cambridge, Philadelphia, New Delhi: Woodhead Publ. Ltd., 2012.

6. Yoshie A., Fujioka M., Watanabe Y., Nishioka K., Morikawa H. Modelling of microstructural evolution and mechanical properties of steel plates produced by thermomechanical control process. ISIJ Int. 1992. Vol. 32. P. 395—403.

7. Caminaga C., Button S.T. Mechanical properties of ausforged 27MnSiVS6 microalloyed steel. Rem: Rev. Esc. Minas. 2013. Vol. 66. No. 3. P. 331—338.

8. Наседкина Я.И., Караваева М.В., Кайбышев О.А. Влияние комбинированной термомеханической обработки на структуру и механические свойства высокоуглеродистой подшипниковой стали. Вестник УГАТУ. Машиностроение. 2012. Т. 16. No. 5 (50). С. 145—148.

9. Дорофеев В.Ю., Свиридова А.Н., Свистун Л.И. Влияние микролегирования натрием на контактную выносливость и механические свойства горячедеформированных порошковых сталей. Известия вузов. Порошковая металлургия и функциональные покрытия. 2019. No. 4. С. 4—13.

10. Bernardo E., Galán-Salazar A., Campos M., Torralba J.M. A new approach to understand the contribution of the microstructure in the fracture behavior of sintered steels. Int. J. Powder Metal. 2016. Vol. 52. No. 2. P. 29—35.

11. Kabatova M., Dudrova E., Wronski A.S. Microcrack nucleation, growth, coalescence and propagation in the fatigue failure of a powder metallurgy steel. Fatigue Fract. Eng. Mater. Struct. 2009. Vol. 32. P. 214—222. DOI: 10.1111/j.1460-2695.2009.01328.x.

12. Phillips R.A., King J.E., Moon J.R. Fracture toughness of some high density PM steels. Powder Metal. 2000. Vol. 43. No. 1. P. 43—48. DOI: 10.1179/pom.2000.43.1.43.

13. MPIF Standard 35. Materials Standards for PM Structural Parts. Princeton, NY: MPIF, 2012.

14. Saritas S., James W.B., Lawley A. Fatigue properties of sintered steels: A critical review. In: Proc. European Congress and Exhibition on Powder Metallurgy (Nice, France, 22—24 October, 2001). EPMA, 2001. Vol. 1. P. 272—285.

15. Звонарев Е.В., Дьячкова Л.Н., Керженцева Л.Ф., Шидловская С.И. Микролегирование щелочными металлами порошковых материалов на основе железа. МиТОМ. 1991. No. 8. С. 29—32.

16. Дьячкова Л.Н., Глухова Н.П., Звонарев Е.В., Самаль Г.И. Влияние микродобавок на структуру и свойства порошковой углеродистой стали. МиТОМ. 1991. No. 1. С. 37—39.

17. Villalobos J.C., Del-Pozo A., Campillo B., Mayen J., Serna S. Microalloyed steels through history until 2018: Review of chemical composition, processing and hydrogen service. Metals. 2018. Vol. 8. No. 5. Art. 351. DOI: 10.3390/met8050351.

18. Дорофеев Ю.Г., Дорофеев В.Ю., Кочкарова Х.С. Особенности распределения микролегирующих элементов в горячедеформированных порошковых материалах на основе железа и их влияния на качество межчастичного сращивания. МиТОМ. 2013. No. 8. С. 35—39. DOI: 10.1007/s11041-013-9650-4.

19. Brodetskii I.L., Kharchevnikov V.P., Belov B.F., Trotsan A.I. Effect of calcium on grain boundary embrittlement of structural steel strengthened with carbonitrides. Metal Sci. Heat Treatment. 1995. Vol. 37. No. 5. P. 200—202.

20. Харлашин П.С., Ершов Г.С., Гаврилюк Г.В. Микролегирование и модифицирование сталей и сплавов. Вестник Приазовского гос. техн. ун-та. 1995. Вып. 1. С. 21—29.

21. Dorofeyev V.Y., Sviridova A.N., Berezhnoy Y.M., Bessarabov E.N., Kochkarova K.S., Tamadaev V.G. Rolling contact fatigue of hot-deformed powder steels with calcium microadditives. IOP Conf. Series: Mater. Sci. Eng. 2019. Vol. 537. Art. 022046. DOI: 10.1088/1757-899X/537/2/022046.

22. Сарбаш Р.И. Усталостная долговечность образцов из порошковой стали в условиях малоциклового жесткого нагружения. Порошковая металлургия. 1988. No. 9. С. 78—83. DOI: 10.1007/BF00796238.

23. Дорофеев В.Ю., Кочкарова Х.С. Горячая штамповка порошковых материалов на основе железа с микродобавками натрия и кальция. Сб. тр. науч. практ. семинара «Новые материалы и изделия из металлических порошков. Технология. Производство. Применение (ТПП-ПМ2011)» (г. Йошкар-Ола, 28—30 июня 2011 г.). Йошкар-Ола, 2011. С. 109—114.

24. Donaldson I.W. Fatigue performance of powder metallurgy materials. Int. J. Powder Metal. 2019. Vol. 55. No. 1. P. 39—45.

25. Орлов А.В., Черменский О.Н., Нестеров В.М. Испытания конструкционных материалов на контактную усталость. М.: Машиностроение, 1980.

26. Suresh S. Fatigue of materials (2nd ed.). Cambridge: Cambridge University Press, 1998. DOI: 10.1017/CBO9780511806575.

27. ASTM B796-20. Standard Test Method for Nonmetallic Inclusion Content of Ferrous Powders Intended for Powder Forging (PF) Applications. West Conshohocken, PA: ASTM International, 2020. DOI: 10.1520/B0796-20.

28. ISO 13947:2011. Metallic powders — Test method for the determination of non-metallic inclusions in metal powders using a powder-forged specimen. CS 77.160. December 2011. P. 5.

29. Erişir E., Bilir O.G., Gezmişoğlu A.E. A study of carbide dissolution in bearing steels using computational thermodynamics and kinetics. In: COMAT 2016. 4th International Conference Recent Trends in Structural Material. Pilsen (Czech Republic, 9-11 November, 2016). URL: https://www.researchgate.net/publication/311495009 (accessed: 04.11.2020).

30. Дьячкова Л.Н., Керженцева Л.Ф., Маркова Л.В. Порошковые материалы на основе железа. Минск: Тонпик, 2004.


Для цитирования:


Дорофеев В.Ю., Свиридова А.Н., Самойлов В.А. Формирование структуры и свойств горячедеформированных порошковых сталей, микролегированных натрием и кальцием, при термической и термомеханической обработках. Известия вузов. Порошковая металлургия и функциональные покрытия. 2021;(3):22-33. https://doi.org/10.17073/1997-308X-2021-3-22-33

For citation:


Dorofeyev V.Yu., Sviridova A.N., Samoilov V.A. Formation of structure and properties of hot-deformed powder steels microalloyed with sodium and calcium during thermal and thermomechanical treatment. Powder Metallurgy аnd Functional Coatings. 2021;(3):22-33. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/1997-308X-2021-3-22-33

Просмотров: 35


ISSN 1997-308X (Print)
ISSN 2412-8767 (Online)