Влияние лазерной обработки, карбонитрации и их сочетания с вакуумно-плазменным покрытием tin на некоторые свойства стали Р6М5
Комплексным исследованием установлено существенное влияние лазерной обработки и карбонитрации на твердость, износостойкость и теплопроводность стали Р6М5, изучено влияние этих обработок и их сочетания с вакуумно-плазменным покрытием ТiN на схватываемость резцов из стали Р6М5 с обрабатываемым материа...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Вопросы атомной науки и техники |
|---|---|
| Datum: | 2001 |
| Hauptverfasser: | , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України
2001
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/78350 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Влияние лазерной обработки, карбонитрации и их сочетания с вакуумно-плазменным покрытием tin на некоторые свойства стали Р6М5 / В.М. Мацевитый, И.Б. Казак, А.И. Спольник // Вопросы атомной науки и техники. — 2001. — № 2. — С. 137-141. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-78350 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Мацевитый, В.М. Казак, И.Б. Спольник, А.И. 2015-03-13T20:56:40Z 2015-03-13T20:56:40Z 2001 Влияние лазерной обработки, карбонитрации и их сочетания с вакуумно-плазменным покрытием tin на некоторые свойства стали Р6М5 / В.М. Мацевитый, И.Б. Казак, А.И. Спольник // Вопросы атомной науки и техники. — 2001. — № 2. — С. 137-141. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. 1562-6016 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/78350 669.295: 621.785: 621.9 Комплексным исследованием установлено существенное влияние лазерной обработки и карбонитрации на твердость, износостойкость и теплопроводность стали Р6М5, изучено влияние этих обработок и их сочетания с вакуумно-плазменным покрытием ТiN на схватываемость резцов из стали Р6М5 с обрабатываемым материалом. Комплексним дослідженням виявлено істотний вплив лазерної обробки і карбонітрації на твердість, зносостійкість та теплопровідність сталі Р6М5, вивчено вплив цих обробок та їх комбінації з вакуумно-плазмовим покриттям ТіN на адгезію різців зі сталі Р6М5 з матеріалом, що оброблюється. Substantial influence of laser treatment and carbonitration on hardness, wear resistance and heat conductivity of P6M5 steel has been shown by complex investigation The influence of these treatments and their combinations with vacuum-plasma TiN coating on the adhesion of P6M5 steel cutters with machining material has been studied. ru Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України Вопросы атомной науки и техники Физика радиационных и ионно-плазменных технологий Влияние лазерной обработки, карбонитрации и их сочетания с вакуумно-плазменным покрытием tin на некоторые свойства стали Р6М5 Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Влияние лазерной обработки, карбонитрации и их сочетания с вакуумно-плазменным покрытием tin на некоторые свойства стали Р6М5 |
| spellingShingle |
Влияние лазерной обработки, карбонитрации и их сочетания с вакуумно-плазменным покрытием tin на некоторые свойства стали Р6М5 Мацевитый, В.М. Казак, И.Б. Спольник, А.И. Физика радиационных и ионно-плазменных технологий |
| title_short |
Влияние лазерной обработки, карбонитрации и их сочетания с вакуумно-плазменным покрытием tin на некоторые свойства стали Р6М5 |
| title_full |
Влияние лазерной обработки, карбонитрации и их сочетания с вакуумно-плазменным покрытием tin на некоторые свойства стали Р6М5 |
| title_fullStr |
Влияние лазерной обработки, карбонитрации и их сочетания с вакуумно-плазменным покрытием tin на некоторые свойства стали Р6М5 |
| title_full_unstemmed |
Влияние лазерной обработки, карбонитрации и их сочетания с вакуумно-плазменным покрытием tin на некоторые свойства стали Р6М5 |
| title_sort |
влияние лазерной обработки, карбонитрации и их сочетания с вакуумно-плазменным покрытием tin на некоторые свойства стали р6м5 |
| author |
Мацевитый, В.М. Казак, И.Б. Спольник, А.И. |
| author_facet |
Мацевитый, В.М. Казак, И.Б. Спольник, А.И. |
| topic |
Физика радиационных и ионно-плазменных технологий |
| topic_facet |
Физика радиационных и ионно-плазменных технологий |
| publishDate |
2001 |
| language |
Russian |
| container_title |
Вопросы атомной науки и техники |
| publisher |
Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України |
| format |
Article |
| description |
Комплексным исследованием установлено существенное влияние лазерной обработки и карбонитрации на твердость, износостойкость и теплопроводность стали Р6М5, изучено влияние этих обработок и их сочетания с вакуумно-плазменным покрытием ТiN на схватываемость резцов из стали Р6М5 с обрабатываемым материалом.
Комплексним дослідженням виявлено істотний вплив лазерної обробки і карбонітрації на твердість, зносостійкість та теплопровідність сталі Р6М5, вивчено вплив цих обробок та їх комбінації з вакуумно-плазмовим покриттям ТіN на адгезію різців зі сталі Р6М5 з матеріалом, що оброблюється.
Substantial influence of laser treatment and carbonitration on hardness, wear resistance and heat conductivity of P6M5 steel has been shown by complex investigation The influence of these treatments and their combinations with vacuum-plasma TiN coating on the adhesion of P6M5 steel cutters with machining material has been studied.
|
| issn |
1562-6016 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/78350 |
| citation_txt |
Влияние лазерной обработки, карбонитрации и их сочетания с вакуумно-плазменным покрытием tin на некоторые свойства стали Р6М5 / В.М. Мацевитый, И.Б. Казак, А.И. Спольник // Вопросы атомной науки и техники. — 2001. — № 2. — С. 137-141. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT macevityivm vliânielazernoiobrabotkikarbonitraciiiihsočetaniâsvakuumnoplazmennympokrytiemtinnanekotoryesvoistvastalir6m5 AT kazakib vliânielazernoiobrabotkikarbonitraciiiihsočetaniâsvakuumnoplazmennympokrytiemtinnanekotoryesvoistvastalir6m5 AT spolʹnikai vliânielazernoiobrabotkikarbonitraciiiihsočetaniâsvakuumnoplazmennympokrytiemtinnanekotoryesvoistvastalir6m5 |
| first_indexed |
2025-11-24T05:50:54Z |
| last_indexed |
2025-11-24T05:50:54Z |
| _version_ |
1850841992458665984 |
| fulltext |
УДК 669.295: 621.785: 621.9
ВЛИЯНИЕ ЛАЗЕРНОЙ ОБРАБОТКИ, КАРБОНИТРАЦИИ И ИХ
СОЧЕТАНИЯ С ВАКУУМНО-ПЛАЗМЕННЫМ ПОКРЫТИЕМ TiN
НА НЕКОТОРЫЕ СВОЙСТВА СТАЛИ Р6М5
В.М. Мацевитый*, И.Б. Казак* , А.И. Спольник**
*Институт машин и систем, г Харьков, Украина
**Харьковский государственный технический университет сельского хозяйства,
г.Харьков, Украина
Комплексним дослідженням виявлено істотний вплив лазерної обробки і карбонітрації на твердість, зно-
состійкість та теплопровідність сталі Р6М5, вивчено вплив цих обробок та їх комбінації з вакуумно-плазмо-
вим покриттям ТіN на адгезію різців зі сталі Р6М5 з матеріалом, що оброблюється.
Комплексным исследованием установлено существенное влияние лазерной обработки и карбонитрации
на твердость, износостойкость и теплопроводность стали Р6М5, изучено влияние этих обработок и их соче-
тания с вакуумно-плазменным покрытием ТiN на схватываемость резцов из стали Р6М5 с обрабатываемым
материалом.
Substantial influence of laser treatment and carbonitration on hardness, wear resistance and heat conductivity of
P6M5 steel has been shown by complex investigation The influence of these treatments and their combinations with
vacuum-plasma TiN coating on the adhesion of P6M5 steel cutters with machining material has been studied.
Из известных способов поверхностного упрочне-
ния [1-3] лишь немногие можно использовать для
повышения работоспособности режущих инстру-
ментов из быстрорежущих сталей. Среди таких
способов значительный интерес представляют еще
редко применяющиеся и недостаточно изученные
лазерная обработка [4,5] и карбонитрация [6,7].
При анализе влияния поверхностного упрочне-
ния инструментов из быстрорежущих сталей на их
работоспособность главное внимание обращают на
изменения твердости, теплостойкости и износостой-
кости инструментального материала. Не отрицая
важности этих свойств, подчеркнем, что основным
фактором, влияющим на работоспособность режу-
щих инструментов из быстрорежущих сталей, яв-
ляется температурный режим резания, определяю-
щий характер контактных процессов на рабочих по-
верхностях инструментов и закономерности наро-
стообразования на передней поверхности [2]. На
температурный режим резания, кроме задаваемых
параметров процесса (геометрии заточки инстру-
мента, скорости V, подачи S, глубины резания t), су-
щественно влияют теплофизические свойства
инструментального материала и его схватываемость
(адгезия) с обрабатываемым материалом. Поэтому
очень важно знать, каким образом поверхностное
упрочнение изменяет эти характеристики инстру-
ментального материала.
В литературе нет данных о влиянии карбонитра-
ции и лазерной обработки на теплофизические свой-
ства быстрорежущих сталей и схватываемость с
конструкционными материалами при резании. Нет
таких сведений и для случаев использования карбо-
нитрации и лазерной обработки в комплексе с по-
крытиями типа TiN.
Целью настоящей работы было изучение этих
вопросов применительно к стали Р6М5.
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ
Сталь Р6М5, являющаяся типичной быстрорежу-
щей сталью умеренной теплостойкости, выбрана в
качестве объекта исследования как наиболее распро-
страненная в металлообработке.
Заготовки образцов для исследований в виде ку-
биков с размером ребра 10 мм и заготовки для рез-
цов в виде параллелепипедов с размерами 12х12х50
мм вырезали из прутков стали Р6М5 в состоянии по-
ставки. Заготовки подвергали обычной для этой ста-
ли термообработке: закалке от 1230 °С в масло и по-
следующему трехкратному отпуску при 560 °С (дли-
тельность каждого отпуска 1 ч, охлаждение с пе-
чью). Твердость стали после термообработки со-
ставляла (64 – 65)НRСэ.
Далее заготовки со всех сторон прошлифовыва-
лись на глубину 1 мм. Готовые образцы для иссле-
дований имели форму кубика с размером ребра 10
мм. Резцы затачивали на универсальном заточном
станке модели ЭП-642 эльборовым кругом. Геомет-
рия заточки: γ = 0°; ϕ = 45°; ϕ1 = 150; α = α1 = 12°; λ
= 0° , где γ -передний угол; ϕ - главный угол в плане;
ϕ1 - вспомогательный угол в плане; α - задний угол;
α1 - вспомогательный задний угол; λ - угол наклона
главного лезвия. Такой выбор геометрии режущей
части резца обусловлен стремлением упростить ме-
тодику изучения контактных характеристик.
Изготовленные образцы были использованы для
металлографических исследований влияния карбо-
нитрации и лазерной обработки на структуру стали,
для измерения твердости и изучения триботехниче-
ских характеристик. Резцы были разделены на 6
основных групп (табл. 1).
137ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2001. № 2.
Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение (79), с. 137-141.
Таблица 1
Обозначение видов обработки резцов
Номер
группы
Вид обработки
1 Термообработка
2 Термообработка + карбонитрация
3 Термообработка + лазерная обработка передней поверхности
4 Термообработка + нанесение покрытия TiN
5 Термообработка + карбонитрация + покрытие TiN
6 Термообработка + лазерная обработка + покрытие TiN
Перед карбонитрацией и лазерной обработкой
поверхности образцов и резцов тщательно обезжи-
ривали.
Карбонитрацию осуществляли в печи Ц-75
при 570°С (±10 °С) в течение 20 мин. Для получения
рабочей атмосферы использовали гранулированный
карбамид (величина гранул 1…5 мкм). Поскольку на
поверхности стали при карбонитрации образуется
рыхлый слой окалины толщиной ~100 мкм, все
образцы и резцы после обработки зачищали наждач-
ной шкуркой. Микротвёрдость после этого была
равной (11500…13000) МПа.
Лазерную обработку осуществляли на им-
пульсной лазерной установке "Квант-16". Задавшись
диаметром пучка 4,5 мм и длительностью импульса
5∙10-3 с, в широких пределах варьировали наиболее
важный параметр обработки - энергию импульса
(10...30 Дж). Изучение зависимости микрострукту-
ры, образующейся в результате лазерного воздей-
ствия на поверхность, от плотности энергии в пучке
позволило выбрать оптимальный режим обработки,
приводящий к формированию специфической
структуры. Полученная структура отличалась сла-
бой травимостью в 4%-м растворе азотной кислоты
в этиловом спирте, более высоким по сравнению с
исходным состоянием стали (после термообработки)
твердостью и износостойкостью.
Рис. 1. Схема расположения участков им-
пульсного воздействия на образце для триботехни-
ческих испытаний (1 – «пятно» лазерного импульса;
2 – центральная ось площадки контакта контр-
тел при триботехнических испытаниях)
Оптимальный режим обработки (плотность энер-
гии 1,8 Дж/мм2) был использован для упрочнения
образцов для триботехнических испытаний (схема
расположения участков импульсного воздействия
представлена на рис.1), а также для упрочнения
передней поверхности резцов. В последнем случае
был использован единичный импульс, при этом гра-
ница лазерного "пятна" отстояла от главной и вспо-
могательной режущих кромок на расстояние
~ 0,1 мм.
Вакуумно-плазменные покрытия TiN толщиной
~ 6 мкм были нанесены на переднюю поверхность
резцов в установке "Булат-3Т" по режимам, реко-
мендуемым при промышленном использовании ме-
тода КИБ.
Исследование микроструктуры стали Р6М5 по-
сле карбонитрации и лазерной обработки осуще-
ствляли на металлографическом микроскопе МИМ-
7, микротвердость измеряли на приборе ПМТ-3 при
нагрузке 100 г.
Испытания триботехнических характеристик
осуществляли на машине трения СМЦ-2 по схеме
"плоскость-цилиндр", при этом неподвижным телом
служили кубические образцы стали Р6М5 с различ-
ной обработкой, а подвижным телом - цилиндриче-
ские шлифованные образцы диаметром 50 мм, изго-
товленные из нормализованной стали 45. В качестве
смазки использовали 3% эмульсию на основе эмуль-
сола ЭГТ. Смазывание осуществляли погружением
части подвижного тела в эмульсию. Испытания на
износостойкость проводили при нагрузке 1000 Н
(при заданной геометрии образца этой нагрузке со-
ответствует напряжение σ ≈ 200 МПа) и скорости
скольжения 1,3 м/с. Длительность испытаний 1 ч.
Износ цилиндрических образцов определяли
взвешиванием на весах АДВ-200, износ контртела
подсчитывали по замерам ширины "дорожки" тре-
ния, образующейся на образцах-кубиках в процессе
испытаний.
Коэффициент трения измеряли в зависимости от
нагрузки при ступенчатом нагружении в диапазоне
нагрузок 0,2….2,0 кН.
Контактное взаимодействие резцов с обрабаты-
ваемым материалом изучали на токарно-винторез-
ном станке модели 1А62, оснащенном динамомет-
ром УДМ-600, при кратковременном (~ 30с) точе-
нии нормализованной стали 45 (НВ 175 .. 185) по
следующему режиму: V = 94,5 м/мин; S=0,25 мм/об,
t=0,5 мм. В процессе резания измеряли составляю-
138
щие силы резания Px , Рy , Рz , определяли коэффици-
ент укорочения стружки КL , длину контакта струж-
ки с передней поверхностью инструмента lп, калори-
метрически определяли мощность теплового потока
в инструмент Qp (соответствующие методики описа-
ны в работе [2]).
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
На рис.2 представлена зависимость микротвердо-
сти от глубины залегания исследуемых объемов под
поверхностью карбонитрированного образца.
Можно выделить две области: приповерхност-
ную толщиной 5...6 мкм, где микротвердость имеет
одинаковый уровень (~ 13 000 МПа), и внутреннюю
область толщиной ~15 мкм, где микротвердость мо-
нотонно уменьшается от 13000 МПа до уровня, ха-
рактерного для стали после термообработки (~9000
МПа).
В табл. 2 приведены результаты измерений ми-
кротвердости карбонитрированного слоя (измерения
на поверхности образцов) в зависимости от темпера-
туры последующего дополнительного отпуска
(отпуск осуществляли в муфельной печи под слоем
чугунной стружки; длительность отпуска при каж-
дой температуре 1 ч). Здесь же для сравнения приве-
дены значения микротвердости после дополнитель-
ного отпуска в сердцевине образцов. Видно, что
твердость карбонитрированного слоя во всем интер-
вале исследуемых температур отпуска на 1400..
2200 МПа выше твердости сердцевины. Таким об-
разом, использованный режим карбонитрации обес-
печивает заметное (~ на 50 °С) повышение тепло-
стойкости стали.
Таблица 2
Влияние температуры дополнительного отпуска на микротвердость стали Р6М5
Место измерения микротвёрдости Микротвердость перед
отпуском, МПа
Микротвердость (МПа) после
отпуска при температуре
570 °С 600 °С 700 °С
Сердцевина образца 9000 9200 9300 5000
Карбонитрированный слой 13000 11000 10700 7200
В таблице 3 приведены результаты триботехни-
ческих испытаний. Как видно, карбонитрация обес-
печивает некоторое увеличение коэффициента тре-
ния при больших нагрузках и повышает нагрузку за-
дирообразования. Кроме того, благодаря карбонит-
рации существенно (почти в три раза) возрастает из-
носостойкость стали Р6М5 и несколько увеличива-
ется ее изнашивающая способность.
В целом результаты испытаний позволяют счи-
тать, что используемый режим карбонитрации обес-
печивает эффективное и характерное для этого вида
химико-термической обработки изменение свойств
быстрорежущей стали.
Таблица 3
Влияние карбонитрации и лазерной обработки стали Р6М5 на характеристики трения и изнашива-
ния при трении по стали 45
№ партии
образцов
Величина коэффициента трения ( х 102) при нагрузках Р в кН
0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0
Износ ко-
лодки,
г х 103
Износ
ролика,
г х 103
1 8,7 7,8 7,7 8,4 8,6 7,5 задир - - - 14 17
2 8,7 7,8 7,7 9,1 9,8 9,6 9,4 9,6 задир - 5 21
3 8,7 6,8 6,1 6,7 7,2 7,4 7,6 8,9 8,6 8,2 8 16
Металлографические исследования стали Р6М5
после лазерной обработки по оптимальному режиму
показывают, что глубина упрочненного слоя, харак-
теризующегося слабой травимостью в 3% растворе
азотной кислоты в этиловом спирте и имеющего ми-
кротвердость ~ 10000 МПа, составляет ~ 40 мкм.
Из таблицы 3 следует, что в рассматриваемых
условиях трения использованный режим лазерной
обработки обеспечивает повышение нагрузки зади-
рообразования и износостойкости стали.
Результаты изучения характеристик контактного
взаимодействия резцов с обрабатываемым материа-
лом представлены в табл. 4. Здесь F = √Px + PY -
139
Рис. 2. Зависимость микротвёрдости карбонит-
рированного слоя от глубины залегания (δ) исследуе-
мых объёмов под поверхностью образца
сила трения стружки о переднюю поверхность рез-
ца; Рx , Рy, Рz - составляющие силы резания (Рx - про-
дольная составляющая; Рy - радиальная составляю-
щая; Рz - нормальная составляющая); Qm = αF (V/KL)
– мощность теплового источника на передней по-
верхности; где α - коэффициент пропорцио-
нальности; q = Qm/Sk - интенсивность теплового ис-
точника на передней поверхности, где Sk - площадь
контакта на передней поверхности; Qp - мощность
теплового потока в инструмент.
Анализируя представленные в табл. 4 результа-
ты, важно отметить следующее:
- карбонитрация и в большей степени лазерная
обработка приводят к существенному возрастанию
составляющих сил резания, что связано, прежде
всего, с увеличением адгезионного взаимодействия
стружки с передней поверхностью резца в цен-
тральной (высокотемпературной) части контакта [2].
В результате увеличивается мощность теплового ис-
точника Qm и мощность теплового потока в инстру-
мент Qp .
- карбонитрация обеспечивает увеличение отно-
шения Qp / Qm , а лазерная обработка - снижение это-
го отношения, что является следствием существенно
различного влияния рассматриваемых обработок на
теплопроводность объемов резца, прилегающих к
площадке контактного взаимодействия стружки и
инструмента.
Таблица 4
Результаты изучения характеристик контакта резцов из стали Р6М5
(после упрочняющей обработки) с обрабатываемым материалом
Вид обработки → 1 2 3 4 5 6
F, Н 216 228 281 193 179 203
Рz., Н 326 353 365 305 306 319
КL 2,60 2,70 2,65 2,31 2,43 2,30
lп , мм 0,86 0,93 0,88 0,67 0,61 0,62
Qm , Вт 140,9 143,2 179,9 130,8 116,6 138,8
Qp , Вт 24,8 27,5 26,3 21,8 21,8 20,7
Qp / Qm ,% 17,6 19,2 14,6 16,7 18,7 14,9
q , 106 Вт/м2 231,7 217,8 289,0 276,8 275,0 322,7
В справедливости такого заключения можно убе-
диться при анализе задачи распределения возникаю-
щей при точении теплоты. В нашем эксперименте
используется острый (незатупленный) инструмент,
что позволяет исключить из рассмотрения процес-
сы, происходящие на задней поверхности резца.
Упрощенную схему тепловых потоков в этом случае
можно представить следующим образом. В зоне
условной плоскости сдвига действует деформацион-
ный источник теплоты мощностью Qд. Часть этой
мощности поступает в заготовку, а вторая часть
переходит в стружку, обеспечивая одинаковое повы-
шение температуры стружки в любой точке ее по-
перечного сечения. В надрезцовой части стружки
(условно говоря, непосредственно на передней по-
верхности инструмента) действует тепловой источ-
ник Qтп от работы силы трения F. Часть теплоты
этого источника переходит в стружку, повышая тем-
пературу прирезцовых ее объемов, а вторая часть
(Qp) - поступает в резец. Таким образом, параметр b
= Qp / Qтп - это по существу доля теплоты источника
Qтп , поступающая в резец.
Анализ решения балансовых задач распределе-
ния теплоты между контактирующими и перемеща-
ющимися относительно друг друга телами, имею-
щими на площадке контакта источник теплоты, по-
казывает, что b в общем случае является функцией
теплофизических свойств контактирующих матери-
алов и ряда других параметров (размера площадки
контакта, скорости резания, коэффициента укороче-
ния стружки), а характер функциональной зависи-
мости определяется типом теплового источника [8].
В нашем эксперименте для практически одина-
ковых условий резания резцами, обработанными по
типу 1, 2 и 3, наблюдаемые изменения b могут быть
лишь следствием влияния лазерной обработки и
карбонитрации на теплопроводность объемов мате-
риала резца, прилегающих к его передней поверхно-
сти. При этом увеличение b свидетельствует об уве-
личении теплопроводности этих объемов, а умень-
шение b - об уменьшении теплопроводности.
Поэтому полученные результаты говорят о том,
что карбонитрация приводит к повышению тепло-
проводности стали Р6М5, а лазерная обработка - к
уменьшению ее теплопроводности. Причина такого
влияния указанных обработок на теплопроводность
может заключаться в изменении концентрации леги-
рующих элементов (в частности, хрома) в α -
твердом растворе стали в результате карбонитрации.
Она уменьшается в связи с частичным уходом леги-
140
рующих элементов из твердого раствора в образую-
щиеся нитриды, а в случае лазерной обработки - на-
оборот, концентрация легирующих элементов в
твердом растворе увеличивается в связи с час-
тичным растворением карбидной фазы при лазер-
ном нагреве.
В отличие от карбонитрации и лазерной обра-
ботки покрытие TiN снижает схватываемость перед-
ней поверхности со стружкой, в результате суще-
ственно снижаются силы резания, уменьшается КL ,
уменьшается длина контакта стружки с передней
поверхностью, снижается мощность источника Qтп и
мощность теплового потока в инструмент Qp. Неко-
торое уменьшение отношения Qp /Qтп может
быть связано как с низкой теплопроводностью по-
крытия TiN, так и с уменьшением протяженности
теплового источника (lп ).
Весьма интересен результат, полученный на рез-
цах партий 5 и 6. По сравнению с резцами 4 резцы 6
характеризуются большими значениями F, а значит
более сильным схватыванием со стружкой. Pезцы 5
- наоборот, обладают более слабым схватыванием.
При этом как и в случаях без покрытия отношение
Qp / Qтп имеет самое низкое значение на резцах с ла-
зерной обработкой ( резцы группы 6) и самое высо-
кое - на резцах с карбонитрацией (образцы группы
5). Эти результаты, с одной стороны, подтверждают
вывод об увеличении теплопроводности стали Р6М5
при карбонитрации и об уменьшении ее при лазер-
ной обработке С другой - эти результаты свидетель-
ствуют о существовании температурной зависимо-
сти схватываемости покрытия TiN с обрабатывае-
мым материалом: чем ниже температура на перед-
ней поверхности, тем меньше схватываемость.
ВЫВОДЫ
1. Карбонитрация повышает износостойкость и
теплостойкость стали, а также увеличивает ее тепло-
проводность.
2. Лазерная обработка по оптимальному режиму
повышает износостойкость и уменьшает теплопро-
водность стали Р6М5.
3. Карбонитрация и лазерная обработка, а так-
же их сочетание с вакуумно-плазменным по-
крытием TiN существенно изменяют схваты-
ваемость передней поверхности резцов из
стали Р6М5 с обрабатываемым материалом,
что можно использовать в практике для це-
ленаправленной коррекции этого важного
свойства инструмента.
ЛИТЕРАТУРА
1. Трение, изнашивание и смазка: Справочник в 2-
х томах. Т. 1 / Под ред. И.В. Крагельского, В.В.
Алисина. М.: «Машиностроение», 1978.
2. В.М. Мацевитый Покрытия для режущих
инструментов. Харьков: «Вища школа, изд-во
ХГУ», 1987.
3. V.I. Lapshin, I.M. Neklyudov, V.I. Ter-joshin. In-
flutnce of the plasma stream irraliation on the sur-
face modification. Structure and properties of ma-
terials. // ВАНТ. ННЦ ХФТИ, N6, 2001г.
4. К.И. Крылов, В.Т. Прокопенко, А.С. Митрофа-
нов. Применение лазеров в машиностроении и
приборостроении. Л.: «Машиностроение», 1978.
5. Н.Н. Рыкалин, А.А. Углов, А.И. Кокора. Лазер-
ная обработка материалов. М.: «Машинострое-
ние», 1975.
6. Д.А. Прокошкин: А.с. №576350 (СССР): Способ
химико-термической обработки инструмента.
Открытия. Изобрет., 1977, №38, с.58.
7. Д.А. Прокошкин. Химико-термическая обра-
ботка металлов - карбонитрация. М.: «Метал-
лургия», 1984.
8. А.Н. Резников. Теплофизика процессов механи-
ческой обработки материалов. М.: «Машино-
строение», 1981.
141
Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение (79), с. 137-141.
УДК 669.295: 621.785: 621.9
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Таблица 2
Таблица 4
ВЫВОДЫ
|