Celem pracy było przeprowadzenie badań stali narzędziowej stopowej do pracy na zimno X153CrMoV12 poddanej wymrażaniu kriogenicznemu (DCT - Deep Cryogenic Treatment) oraz bezpośredniemu po wymrażaniu odpuszczaniu przy różnych temperaturach. Wyniki odniesione, zostały do właściwości stali poddanych konwencjonalnej obróbce cieplnej, tj. bezwymrażania. Uzyskana twardość wymrażanych stali narzędziowych jest ściśle związana ze zjawiskami zachodzącymi podczas podgrzewania materiału od temperatury ciekłego azotu do temperatury otoczenia oraz następnego odpuszczania. Procesy wydzieleniowe zachodzące podczas odpuszczania wymrażanej kriogenicznie stali X153CrMoV12 prowadzą do przesunięcia piku twardości wtórnej do niższych temperatur, wpływając jednocześnie na uzyskanie nieznacznie niższej maksymalnej twardości. Przedstawiony efekt wymrażania związany jest najprawdopodobniej z: (a) mniejszą zawartością austenitu szczątkowego, a więc mniejszym utwardzeniem materiału powodowanym przemianą austenitu podczas odpuszczania, (b) zachodzącymi w sposób odmienny procesami wydzieleniowymi, prowadzącymi do uzyskania większej ilości drobnodyspersyjnych wydzieleń węglików wtórnych, ze względu na zmiany dokonane w osnowie i wytworzenie dodatkowych miejsc zarodkowania dzięki rozdrobnieniu podziarna martenzytu i utworzeniu zarodków węglików poprzez atomy węgla gromadzone w klastry poprzez przemieszczające się dyslokacje.
EN
The aim of the study was testing X153CrMoV!2 cold work alloyed tool steel subjected to deep cryogenic treatment (DCT) and direct tempering after DCT at different temperatures. The results were attributed to the characteristics of steel subjected to a conventional heat treatment, ie. without DCT. The resulting hardness of deep cryogenically treated tool steel is closely related to the phenomena occurring while heating-up the material, from liquid nitrogen temperature to room temperature and thefollowing tempering. Precipitation processes occurring during tempering of the deep cryogenically treated XI53CrMoV12 steel lead to shifting of maxi-mum hardness peak to the lower temperature and reduction of the obtained maximum hardness. This effect of DCT is associated most likely with: (a) a reduced content of retained austenite, and therefore lower hardening of steel caused by transformation of austenite during tempering: (b) altered precipitation processes, leading to a higher quantity of fine secondary carbides, due to changes in the matrix, refinement of martensite plates and creating of additional nucleation sites by carbon atoms gathered into clusters by mobile dislocations.
W artykule przeanalizowano mikrostrukturę i substrukturę stali szybkotnącej HS6-5-2-5 poddanej konwencjonalnej obróbce cieplnej na twardość wtórną oraz obróbce cieplnej z wymrażaniem kriogenicznym (z odpuszczaniem oraz bez odpuszczania). Zakres pracy obejmował również pomiary twardości powierzchni, określenie odporności na zużycie przez tarcie w próbie 3 wałeczki-stożek, badania udarności oraz statyczne badania właściwości mechanicznych: wytrzymałości na zginanie oraz ściskanie. Praca pozwoliła na stwierdzenie, że proces wymrażania kriogenicznego stali HS6-5-2-5 spowodował kilkakrotne rozdrobnienie płytek martenzytu (rys. 1). Rozdrobnienie podziaren martenzytu przyczyniło się do równomiernego rozmieszczenia w objętości stali wydzielających się podczas odpuszczania nanowęglików. Zmiany w strukturze i substrukturze osnowy materiału oraz w sposobie wydzielania się faz umacniających w wymrażanej stali znalazły odzwierciedlenie w poprawie odporności na zużycie przez tarcie (rys. 4). W porównaniu z konwencjonalną obróbka cieplną, przeprowadzenie obróbki cieplnej z wymrażaniem kriogenicznym pozwoliło na obniżenie średniej intensywności zużycia o około 50÷70%, w zależności od zastosowanych nacisków jednostkowych. Procesy wydzieleniowe zachodzące podczas odpuszczania stali szybkotnącej nie zostają zakończone po jednokrotnym odpuszczaniu, należy się spodziewać, że wielokrotne (np. 3-krotne) odpuszczanie będzie prowadzić do dalszej poprawy odporności na zużycie przez tarcie.
EN
In article the microstructure and substructure of HS6-5-2-5 high speed steel subjected to a conventional heat treatment for secondary hardness and to the heat treatment involving the deep cryogenic treatment (with or without subsequent tempering) is analyzed. The work covered the surface hardness measurements, resistance to frictional wear test in a three rollers-cone system, impact test and the static mechanical properties tests: bending strength test and compressive strength test. The work allowed to conclude that the deep cryogenic treatment process of steel HS6-5-2-5 caused the considerable refinement of substructure of martensite plates (Fig. 1). The refinement of the martensite subgrain size contributed to the uniform distribution of the precipitated during tempering the nanocarbides in volume of steel. These changes in the structure and substructure of the steel matrix and the manner of precipitation of strengthening phases in deep cryogenically treated steel were reflected in improved resistance to wear by friction (Fig. 4). In comparison with conventional heat treatment, conducting the deep cryogenic treatment allowed to reduce the average intensity of wear by around 50÷70%, depending on the applied unit pressure. Precipitation processes occurring during tempering of HS6-5-2-5 high-speed steel are not finished after a single tempering, it is expected that multiple (eg. 3-fold) tempering will lead to further improvement of resistance to wear.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.