ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ЗАКАЛКИ И ОТПУСКА НА СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЕ СТАЛИ Р6М5

THE VI INTERNATIONAL SCIENTIFIC CONFERENCE “SCIENTIFIC FOUNDATIONS FOR THE USE OF INFORMATION TECHNOLOGIES OF A NEW LEVEL AND MODERN PROBLEMS OF AUTOMATION”, NOVEMBER 20, 2025 117 УДК 621.78 ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ЗАКАЛКИ И ОТПУСКА НА СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЕ СТАЛИ Р6М5 1А.А. Мухаммедов, 2А.Ж. Кодиркулов, 2Д.К. Шарипов, Р.В. Якушев 1Ташкентский государственный технический университет им. Ислама Каримова, 2Магистранты Совместного Белорусско-Узбекского межотраслевого института прикладных технических квалификаций, в городе Ташкента https://doi.org/10.5281/zenodo.17738928 Аннотация: В данной статье приведены результат исследований влияния режимов закалки на структурные составляющие штамповых инструментальных сталях. Показано неоднозначные влияние высокотемпературной закалки на рост аустенитного зерна продлит остаточного аустенита. Ключевые слова: аустенит, мартенсит, закалка, дислокация. Abstract: This article presents the results of studies of the effect of hardening modes on the structural components of die tool steels. Shown are the ambiguous influence of high-temperature hardening on the growth of austenite grain will prolong retained austenite. Key words: austenite, martensite, quenching, dislocation. При нагреве сталей выше точки фазового превращения существуют экстремальные температуры, с которых при охлаждении создается структура с максимальной дефектностью кристаллического строения. Было установлено, что экстремальные температуры нагрева для инструментальных сталей составляют 11001200⁰С. Это связано с растворением примесных тупогоплавких фаз, а также с началом растворения специальных карбидов. При растворении этих карбидов возникают участки неравномерности легирования, что при охлаждении создает дополнительные дислокации между микрообъемами. Температура нагрева под закалку быстрорежущей стали Р6М5 достигает 1230⁰С. При такой температуре не происходит полного растворения карбидов в твердом растворе. При низких температурах нагрева 950-1000⁰С растворяется карбид М23С6, а при 1200⁰С растворяется основной карбид М6С. В первую очередь растворяются карбиды М6С, содержащие больше хрома, но меньше вольфрама, при более высоких температурах идет растворение карбида М6С с большим количеством вольфрама. Однако даже при высокой температуре нагрева большая часть карбидов М6С с большой концентрацией вольфрама остается нерастворимой. Таким образом, возможность существования экстремальной температуры нагрева под закалку в быстрорежущих сталях остается минимальной, так как любое повышение температуры выше 1230⁰С ведет к дополнительному растворению еще части карбидов и гомогенизация требует больше времени. Надо также отметить, что т.к. сталь Р6М5 относится к дисперсионно – твердеющим сталям, то максимальное увеличение твердости до HRC 65 приходится на температуру отпуска 550-560⁰С, причем 2-3 – кратного отпуска. Данное обстоятельство связано с тем, что именно при этой температуре происходит превращение остаточного аустенита в мартенсит и именно при этой температуре происходит выделение мелкодисперсных карбидов легирующих элементов, повышающих теплостойкость стали THE VI INTERNATIONAL SCIENTIFIC CONFERENCE “SCIENTIFIC FOUNDATIONS FOR THE USE OF INFORMATION TECHNOLOGIES OF A NEW LEVEL AND MODERN PROBLEMS OF AUTOMATION”, NOVEMBER 20, 2025 118 (рис. 1.) Для создания комбинированной химико-термической обработки быстрорежущей стали Р6М5 необходимо было установить наиболее подходящие режимы закалки и отпуска для проведения процесса низкотемпературной нитроцементации. Сущность комбинирования заключалась в совмещении процессов отпуска и низкотемпературной нитроцементации. Для установления этих режимов термообработки необходимо было определить основные параметры структуры стали. Как и в случае штамповых сталей, были проведены исследования по влиянию температуры закалки и отпуска на параметры структуры стали (физическая ширина рентгеновской линии, плотность дислокаций, параметры кристаллической решетки и твердость стали Р6М5). Результаты исследований представлены на рис 2-4. Рис.1. Влияние температуры отпуска на твердость стали Р6М5. Закалка с температуры 1200°С Рис.2. Влияние температуры закалки и отпуска на стали Р6М5 ширину физической линии β (220): 1 - отпуск 560 С, 2 - отпуск 620 С, 3 - отпуск 700 С, 4 - отпуск 730 С THE VI INTERNATIONAL SCIENTIFIC CONFERENCE “SCIENTIFIC FOUNDATIONS FOR THE USE OF INFORMATION TECHNOLOGIES OF A NEW LEVEL AND MODERN PROBLEMS OF AUTOMATION”, NOVEMBER 20, 2025 119 Рис.3. Влияние температуры закалки и отпуска стали Р6М5 на параметры кристаллической решетки: 1 - отпуск 560 С, 2 - отпуск 620 С, 3 - отпуск 700 С, 4 - отпуск 730 С Рис.4. Влияние температуры закалки и отпуска стали Р6М5 на твердость: 1 - отпуск 560 С, 2 - отпуск 620 С, 3 - отпуск 700 С, 4 - отпуск 730 С Анализируя выше приведенные данные по влиянию температуры закалки на параметры структуры, можно сделать вывод. Что для стали Р6М5 экстремальной температурой закалки является стандартная закалка с 1200-1230⁰С когда после закалки формируется максимальная плотность дислокаций. Кроме этого, легированность твердого раствора максимальна, а разупрочнение при отпуске наименьшее. Известно, что при достаточно высокой температуре нагрева под закалку быстрорежущих сталей время нагрева под закалку оказывает сильное влияние на размер аустенитного зерна. С целью определения влияния времени выдержки под закалку стали Р6М5 на размер аустенитного зерна, были отдельно проведены исследования (рис. 5–6) по влиянию размеров аустенитного зерна от времени выдержки под закалку. Рис.5. Влияние времени выдержки при температуре закалки 1200°С на размер зерна аустенита стали Р6М5: 1 - отпуск 560°С трехкратный по 1 часу, 2 - отпуск 620°С однократный, 1 час. THE VI INTERNATIONAL SCIENTIFIC CONFERENCE “SCIENTIFIC FOUNDATIONS FOR THE USE OF INFORMATION TECHNOLOGIES OF A NEW LEVEL AND MODERN PROBLEMS OF AUTOMATION”, NOVEMBER 20, 2025 120 х 500 а х 500 б Рис. 6. Величина зерна аустенита стали Р6М5 при закалке с 1200⁰С: а – выдержка 1,5 мин, б – выдержка 5 мин Как видно из рис. (5-6), рост аустенитного зерна удается избежать за счет сокращения времени выдержки стали при нагреве до закалочных температур. Введение ускоренного и кратковременного нагрева изменяет размер аустенитного зерна до 12 баллов (dср ≈ 0,0055мм). В целом, структура закаленной быстрорежущей стали состоит из мартенсита, остаточного аустенита и нерастворенных карбидов легирующих элементов. Последующий отпуск стали приводит к снижению остаточного аустенита и к выделению мелкодисперсных карбидов легирующих элементов, которые и обеспечивают сталь необходимым уровнем теплостойкости. В результате термической обработки стали Р6М5 образуется сложная структура, основой которой является отпущенный мартенсит с вкраплением мелкодисперсных карбидов, остаточный аустенит и включения специальных карбидов, не растворенных при нагреве под закалку. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Струк В.А. и др. Материаловедение в машиностроении и промышленных технологиях. М.: Издательский дом «Интелект», 2010. –536 с. 2. Фитосов Г.П. Материаловедение и технология металлов. – М.: Высшая школа, 2006. – 861с. 3. Чуднни О.В., Гладова Г.В. Выбор материалов и методов упрочнения деталей транспортного Машиностроения, М.: МАДИ. 2015. – 118 с. 4. Арзамасов Б.Н. Материаловедение: Учебник для ВУЗов - М.: МГТУ им Баумана, 2008 – 648с. 5. Бабул Т.Д, Кучариева Т.Г. Влияние исходной структуры и инструментальных сталей на толщину и твердость слоев, полученных в результате карбонитрирования МиТОМ, 2004. №7 – С. 17-20