Сталь р6м5: Марка стали Р6М5

Ускоренное контролируемое охлаждение при затвердевании с высокой скоростью стальные слитки, изготовленные методами специальной электрометаллургии, в частности ЭБКПЧ, вызывает фазовые и структурные изменения, которые оказывают существенное влияние на свойства металла слитка. Это широко открывает возможности получения качественных слитков с заданным комплексом механические и эксплуатационные свойства путем изменения контролируемых параметры технологического процесса переплава и последующего обработки [1-4].

Данные по контролю структурообразования слитков из быстрорежущей стали в EBCHR практически отсутствуют в литературе. В этой связи особенности структурообразования, морфология эвтектики, фазовые и химические составы быстрорежущей стали Р6М5 электронно-лучевой в данной работе исследуются переплавки.

Методика исследования. Цилиндрические слитки 70, 100 и 130 мм и слябы размером 140 х 160 мм из быстрорежущей стали Р6М5, выпускаемые методом ЭБПЧ из промышленных отходов инструментального производства по разработанная НПП «Геконт» технология, использовались в качестве объекты исследования [5]. Образцы для исследования были вырезаны из головной, средней и донной частей слитков вдоль и поперек оси. Микроструктуру образцов исследовали на оптическом микроскопе. <> DM4000M с цифровой камерой <> DFC 150 с увеличением 100, 200, 500 и 1200 и на сканирующем микроскопе JEOL Superprobe-733. Химическая состав металла определяли с помощью рентгеномикроспектрального анализ на спектрометре «Спектроскан». Рентгеновская фаза анализ выполнен на дифрактометре «Philips» X’pert с автоматической регистрацией дифрактограммы. полученные результаты обрабатывали с помощью пакета программ PowderCell 2.2.

Результаты исследований и их обсуждение. Химическая анализ образцов из быстрорежущей стали Р6М5 (ЭБЧР) соответствует марочный по ГОСТ 19265-73 (табл. 1).

Быстрорежущая сталь относится к ледебуритовому классу и является в литом состоянии характеризуется низкими показателями механических и технологические свойства, особенно пластичность. Вот почему эффективный выход металла на первой стадии процесса низкий. Особенности первичная конструкция из литой стали сохраняется даже после полного нагрева лечения и оказывают определяющее влияние на формирование высокоскоростных свойства стали. Значительная доля эвтектики присутствует в конструкция из быстрорежущей стали. При затвердевании в вольфрамо-молибденовых сталях образуются эвтектики четырех морфологических типов, которые имеют широкий диапазон затвердевания (1430-1235 [град]С), возможен: каркасные (на основе карбида М6С), стержневые и пластинчатые (на основе метастабильного карбида [M2]C) и карбида MC. Для обеспечение максимальной технологической пластичности производства быстрорежущей стали пластинчатой ​​или стержневой эвтектики на основе карбида [M.sub.sub.C] с мелким аустенитным зерном и равномерным распределением структурных составляющих по всей объем слитка желателен [6].

Исследование поперечных макрошаблонов из быстрорежущей стали Р6М5 (ЭБПЧ) показали, что их макроструктура имеет плотную однородную состав; дефекты сегрегационного и усадочного характера не присутствует, благодаря чему в структуре площади поверхности равноосные кристаллы диаметром 0,4-1,0 мм (в зависимости от размера слитка) и в центре в части слитка обнаружены столбчатые кристаллиты. В макроструктуре продольных сечений слитка оси дендритов, ориентированные под углом 30-40[градусов] к краевым зонам (нормально к фронту затвердевания зона), выделяются.

Микроструктура литой быстрорежущей стали Р6М5 (ЭБХР) состоит из границы зерен мартенсита (балл аустенитного зерна 9-10), остаточная аустенит, разорванная карбидная сетка (показатель карбидной неоднородности по по ГОСТ 19265-73 шкала 2, есть 6-7) и дисперсные карбиды, равномерно распределяется по всему объему слитков (рис. 1, а).

Повышенная (10-102 [град]С/с) скорость охлаждения перегретого в расплавление стали промежуточного блока, образовавшееся в ЭБПЧ при затвердевании в медный водоохлаждаемый шликерный кристаллизатор изменение кинетики его эвтектики затвердевание, влияющее на количество, морфологию и характер распределение эвтектической составляющей структуры. Твердосплавная сеть вокруг мартенситных зерен рвется (дискретно), а сама эвтектика Толщина 2-7 мм имеет тонкую нежную структуру (рис. 2).

На дифрактограммах, снятых с образцов из литой стали Р6М5 (ЭБПЧР) (рис. 3, а), кроме интерференций а-твердого раствора (мартенситные) пики сравнительной интенсивности от карбида [M.sub.6]C, входящий в состав скелетной эвтектики, из метастабильных [M 2 ]C (слоистая эвтектика), а из тугоплавкого карбида MC (VC) подарок. Общее количество карбидной фазы в структуре литой стали составляет 18-22 об.%.

Максимумы помех от аустенита неразличимы на дифрактограммы из-за одинакового значения параметра d/n (угл. положение интерференции) для аналогичных максимумов карбида [M.sub.6]C, когерентно связан с ним в эвтектике. Вот почему количество остаточный аустенит в структуре литой быстрорежущей стали Р6М5 (ЭБЧР) определяли методом магнитного анализа на магнитных аустенометр МАК-2М по эталону из закаленного и отожженная сталь Р6М5. Он был относительно низким (10-12 об.%).

Результаты рентгеномикроспектрального анализа и данные сканирования микроскопии, полученной в режиме «фазового контраста» в обратно рассеянных электронов (БЭИ), подтверждено наличие в структуре литая сталь Р6М5 (ЭБХР) из карбидов [М6]С, [М2]С, МС и дисперсные вторичные карбиды, равномерно распределенные по объему зерна (Рисунок 4).

Анализ распределения основных легирующих элементов по структурным и фазовых составляющих литой стали Р6М5 (ЭБЧР) свидетельствует о высоком уровне твердорастворное (мартенситное) легирование. Хром распределен равномерно между карбидами и твердым раствором связаны вольфрам и молибден в основном в карбидах [M6]C и [M2]C, а ванадий — в MC (VC). В состав карбидной фазы входят также вторичные карбиды на основе хрома [M.sub.23.C.sub.6] и [M.sub.3.C.sub.2,], которые являются рентгенологически неразличим из-за высокой дисперсности.

Изготовленные слитки из стали Р6М5 (ЭБЧР) подвергали гомогенизационный изотермический отжиг по схеме: аустенизация – нагрев до 880-900°С, выдержка 3 ч. (эвтектоидное превращение), охлаждение до 760-780°С, изотермическая выдержка в течение 6 ч (диффузионное превращение) с последующим медленное охлаждение с печью до 400 [градусов] C. Для защиты поверхность слитка от обезуглероживания и окисления отливки использовались железная стружка и защитная атмосфера в печи (эндогаз).

[РИСУНОК 1 ОПУЩЕН]

[РИСУНОК 2 ОПУЩЕН]

[РИСУНОК 3 ОПУЩЕН]

Структура отожженной стали по представленной схеме состоит из глобулярных зерен сорбитовидного перлита (зерновой счет по ГОСТ 19265-73 – 9-10), остатки порванной карбидной сетки по границам зерен, и равномерно распределенные дисперсные карбиды (рис. 1, б).

Для определения оптимальных условий окончательной термообработки высокопрочных быстрорежущая сталь Р6М5 (ЭБЧР) влияние параметров закалки и отпуска на его структуру, фазовый состав, твердость и термостойкость. исследован (табл. 2).

Значения твердости HRC стали Р6М5 (ЭБЧР) составляли в зависимости от охлаждающая среда для закалки после дополнительного отпуска при температура 580 [градусов] C в течение 180 мин, следующим образом: [KNO.sub.sub.3] + 30 % NaOH (400-420°С) – 61,0-62,0; масло – 61,0-61,5; вода – 60,0-61,5; воздух – 58,5-59,0.

Структура быстрорежущей стали Р6М5 (ЭБХР) после закалки состоит игольчатого мартенсита, остаточного аустенита, остатков карбидной сетки по границам зерен и структурно изолированные карбиды компактных форма, равномерно распределенная по сечению металлографического образца (рис. 1, в). Высоколегированный мартенсит быстрорежущей стали относительно трудно поддается травлению. Количество остаточного аустенита составляет 14-18 об.%.

При отпуске закаленной быстрорежущей стали требуется вторичная закалка место в металле за счет выделения из твердого раствора дисперсных избыток карбидов, а при последующем охлаждении превращение остаточных происходит превращение аустенита в мартенсит. По ходу микроструктуры исследования было установлено, что в образцах, нагретых для закалки ниже принятого диапазона температур, а после однократного отпуска границы многогранников (зерен) сохраняются в структуре. Против на фоне мартенсита остаются поля, обогащенные аустенитом с низкая способность к травлению. При повышении температуры нагрева на закалка размер зерен увеличивается с балла 10-11 при 1180 [градусов]C до 8-9 балловпри 1240 [град.]С (ГОСТ 5639-65, шкала 1). Структура быстрорежущей стали Р6М5 (ЭБЧР) после отпуска состоит из высоколегированного мартенсита отпуска, остаточного аустенита (3-5 об. %), остатки разорванной карбидной сетки по границам и карбиды, основным из которых является [M.sub.6]C. [M.sub.3.C.sub.2] и MC, которые составляют 8-12 об.% всей карбидной фазы, также присутствуют (рис. 1, г). Мартенситная структура между карбидными линиями неигольчатого характера из-за микросегрегации, а в областях накопление карбидов игольчатого мартенсита с низкой травильной способностью настоящее.

[РИСУНОК 4 ОПУЩЕН]

Анализ дифрактограмм от закаленных и отпущенных образцов (рис. 3, б) доказывает, что при их нагреве до закалки температуры в исходном метастабильном карбиде [M.sub.sub.2]C происходит его превращение в более устойчивые карбиды MC и [M.sub.6]C с последующая коагуляция. Уменьшение удельного углового расширения пиков мартенситных интерференционных линий и увеличение их интенсивности. также обнаружено, что свидетельствует о снижении внутренних напряжений в твердом раствор и кубическая структура мартенсита после двукратного отпуска закаленная быстрорежущая сталь.

ВЫВОДЫ

1. Показано, что структурные изменения, происходящие на стадии затвердевание расплава быстрорежущей стали Р6М5 в ЭБПЧ оказывает благоприятное влияние на фазовые превращения и образование однородная дисперсная структура литого металла.

2. Установлено, что при электронно-лучевом переплаве в структуру литой быстрорежущей стали Р6М5 образуют эвтектики двух типов: пластинчатый (55-60 об.%) на основе метастабильного карбида [М2]С, и каркасный на основе карбида [M.sub.6]C.

3. Обнаружено выделение тугоплавких карбидов типа МС в стали Р6М5 (ЭБХР) при затвердевании на стадии перитектического превращения и не образуют эвтектики.

[1.] Чаус А.С., Рудницкий Ф.И. (2003) Структура и свойства из литой быстроохлаждаемой быстрорежущей стали Р6М5. Металловедение и срок. Обраб. Металлов, 5, 3-7.

[2.] Балабанов П.А., Борымский О.О., Делеви В.Г. (2004) Структура и механические свойства матриц сосудов высокого давления из стали Р6М5 производится различными способами. Металлознавство та Оброб. Металлов, 1, 7-11.

[3.] Шпак П.А., Гречанюк В.Г., Осокин В.А. (2002) Влияние Электронно-лучевой переплав на структуру и свойства быстрорежущей стали Р6М5. Успехи электрометаллургии, 3, 12-14.

[4.] Боккалини, М., Гольдштейн, Х. (2001) Затвердевание скоростная сталь. Междунар. Материалы обр., 46(2), 92-107.

[5.] Гречанюк М.И., Афанасьев И.Б., Шпак П.О. и другие. Метод производства полуфабрикатов для инструментов из быстрорежущей стали и приборов для его реализации. Пат. 37658 Украина. Междунар. Кл. С22 В9/22, С38/12, 38/10. Опубл. 15.07.2003.

[6.] Нижниковская П.Ф., Калинушкин Е.П., Снаговский Л.М. и др. др. (1982) Формирование структуры быстрорежущей стали в кристаллизация. Металловедение и срок. Обраб. Металлов, 11, 23-30.

П.А. ШПАК, Н.И. ГРЕЧАНЮК, В.А. ОСОКИН и А.А. АРТЕМЧУК

Научно-производственное предприятие <<Геконт>>, Винница, Украина

 Таблица 1. Химический состав быстрорежущей стали Р6М5  Объект Массовая доля элементов, %
расследование C W Mo  Р6М5 (ЭБЧР) * 0,896,2 5,1  Р6М5 (ГОСТ 0,82-0,90 5,50-6,50 4,80-5,30
19265-73)  Объект Массовая доля элементов, %
исследование Cr V Mn  Р6М5 (ЭБХР) * 3,8 1,86 0,28  Р6М5 (ГОСТ 3,80-4,40 1,70-2,10 0,20-0,50
19265-73)  Объект Массовая доля элементов, %
расследование  Р6М5 (ЭБЧР) * Si S P  Р6М5 (ГОСТ 0,3 0,011 0,019
19265-73) 0,20-0,50 [больше или [больше или
 равно] 0,025 равно] 0,03  * Результат усреднен для 5 образцов.