RU2337977C1 - Processing method of rapid steel - Google Patents
Processing method of rapid steel Download PDFInfo
- Publication number
- RU2337977C1 RU2337977C1 RU2007107236/02A RU2007107236A RU2337977C1 RU 2337977 C1 RU2337977 C1 RU 2337977C1 RU 2007107236/02 A RU2007107236/02 A RU 2007107236/02A RU 2007107236 A RU2007107236 A RU 2007107236A RU 2337977 C1 RU2337977 C1 RU 2337977C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- deformation
- temperature
- rising
- steel
- stage
- Prior art date
Links
Landscapes
- Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к термомеханической обработке металлов, в частности к обработке металлов давлением, и может быть использовано в инструментальной промышленности для получения заготовок инструмента из быстрорежущей стали и других сталей этой группы (Р6М5, Р6М5Ф3, 10РМ5Ф3, 10Р6М5-МП, Р6М5К5, Р6АМ5, Р6АМ5Ф).The invention relates to thermomechanical processing of metals, in particular to metal forming, and can be used in the tool industry to obtain tool blanks from high speed steel and other steels of this group (R6M5, R6M5F3, 10RM5F3, 10R6M5-MP, R6M5K5, R6AM5, R6AM5F) .
Известен способ обработки быстрорежущей стали, включающий отжиг, нагрев до температуры деформации и пластическую деформацию, при этом отжиг осуществляют путем термоциклирования через точку Ac1, a деформацию осуществляют в изотермическом режиме при температуре 880-920°С со степенью 40-50% и скоростью 10-1-10-10 с-1 (а.с. №1502636, МПК3 С21D 9/22, 1987 г.).A known method of processing high-speed steel, including annealing, heating to a strain temperature and plastic deformation, the annealing is carried out by thermal cycling through point A c1 , and the deformation is carried out in isothermal mode at a temperature of 880-920 ° C with a degree of 40-50% and a speed of 10 -1 -10 -10 s -1 (A.S. No. 1502636, IPC 3 C21D 9/22, 1987).
Недостатком известного способа является высокая энергоемкость процесса, наличие последующего смягчающего отжига заготовок, невысокая стойкость деформирующего инструмента, окисление и потери металла на повышенные допуски, снижающие коэффициент его использования.The disadvantage of this method is the high energy intensity of the process, the presence of subsequent softening annealing of the workpieces, the low resistance of the deforming tool, oxidation and metal loss at high tolerances, reducing its utilization.
Наиболее близким (прототипом) к предложенному изобретению по технической сущности является способ обработки быстрорежущей стали, включающий нагрев до температуры деформации и пластическую деформацию в изотермическом режиме со скоростью деформации 10-4-10-1 с-1 в два этапа при температуре 825-830°С и 760-770°С со степенью деформации 60 и 40% соответственно (RU 2287593 C1, C21D 9/22, 20.11.2006).The closest (prototype) to the proposed invention by technical essence is a method of processing high speed steel, comprising heating to a deformation temperature and plastic deformation in isothermal mode with a deformation rate of 10 -4 -10 -1 -1 -1 in two stages at a temperature of 825-830 ° C and 760-770 ° C with a degree of deformation of 60 and 40%, respectively (RU 2287593 C1, C21D 9/22, 11/20/2006).
Недостатком известного изобретения является сложность и длительность процесса деформирования за счет переноса изделия из одного штампа в другой, трудоемкость извлечения образца из захватов с возможностью окисления металла за счет нарушения защитно-смазочного покрытия.A disadvantage of the known invention is the complexity and duration of the deformation process due to transfer of the product from one die to another, the complexity of extracting the sample from the grips with the possibility of oxidation of the metal due to violation of the protective-lubricating coating.
Задачей предложенного изобретения является упрощение процесса деформирования, уменьшение влияния окислительных процессов на металл, увеличение износостойкости и снижение длительности процесса изготовления быстрорежущего инструмента.The objective of the invention is to simplify the deformation process, reduce the influence of oxidative processes on metal, increase wear resistance and reduce the duration of the manufacturing process of high-speed tools.
Способ обработки быстрорежущей стали, включающий нагрев до температуры деформации и пластическую деформацию в изотермическом режиме со скоростями деформации 3,6·10-4 и 1,273·10-2 c-1, осуществляется при температуре 800-810°С в процессе неравновесного фазового перехода.A method of processing high speed steel, including heating to a temperature of deformation and plastic deformation in isothermal mode with strain rates of 3.6 · 10 -4 and 1.273 · 10 -2 s -1 , is carried out at a temperature of 800-810 ° C in the process of non-equilibrium phase transition.
На чертеже показаны линии равных значений относительного удлинения стали 10Р6М5-МП при испытаниях на растяжение при разных температурах и скоростях деформации. Анализ математических моделей позволяет выявить закономерности развития исследуемых процессов. При всех исследованных скоростях деформации сопротивление деформированию сталей 10Р6М5-МП при повышении температуры снижается, достигает минимума вблизи температуры фазового перехода, а затем возрастает. Из анализа, проведенного после исследований, ясно, что в стали 10Р6М5-МП выявлены четкие области повышенной пластичности. Так, при температуре 800-810°С сталь проявляет пластичности, измеряемые относительным удлинением, которые составляют 109% при скоростях деформации 3,6·10-2 с-1. Поверхность пластичности ограничена линиями равных значений относительного удлинения.The drawing shows lines of equal values of the relative elongation of steel 10R6M5-MP during tensile tests at different temperatures and strain rates. Analysis of mathematical models reveals patterns of development of the processes under study. At all studied strain rates, the deformation resistance of 10Р6М5-MP steels decreases with increasing temperature, reaches a minimum near the phase transition temperature, and then increases. From the analysis carried out after research, it is clear that in the 10P6M5-MP steel, clear areas of increased ductility are revealed. So, at a temperature of 800-810 ° C, the steel shows ductility, measured by elongation, which is 109% at strain rates of 3.6 · 10 -2 s -1 . The plasticity surface is limited by lines of equal elongation.
Необходимо отметить, что при температурах выше 810°С и ниже 800°С максимальная пластичность исследуемых образцов на 30-40% ниже максимальной, что ограничивает их практическое применение, т.к. снижается ресурс деформационной способности стали, что не позволяет получать заготовки сложной формы за малое число переходов. Аналогичная поверхность пластичности, полученная при растяжении стали 10Р6М5-МП, представлена на чертеже в области тех же температур 800-810°С и скоростной деформации 1,273·10-2 с-1. При температуре 810°С и скорости деформации 1,273·10-2 с-1 расположена узкая область максимального проявления эффекта сверхпластичности стали, ограниченная линиями равной пластичности δ=144%. Результаты исследований, представленные на чертеже, получены экспериментально с использованием оптимального планирования, статистической обработки экспериментальных данных и математического моделирования процессов изотермического деформирования и сверхпластичности.It should be noted that at temperatures above 810 ° C and below 800 ° C, the maximum ductility of the samples under study is 30–40% lower than the maximum, which limits their practical use, since the resource of deformation ability of steel is reduced, which does not allow to obtain blanks of complex shape for a small number of transitions. A similar ductility surface obtained by tensile steel 10P6M5-MP, shown in the drawing in the region of the same temperatures 800-810 ° C and strain rate 1.273 · 10 -2 s -1 . At a temperature of 810 ° C and a strain rate of 1.273 · 10 -2 s -1 , a narrow region of maximum manifestation of the effect of superplasticity of steel is located, limited by lines of equal ductility δ = 144%. The research results presented in the drawing were obtained experimentally using optimal planning, statistical processing of experimental data and mathematical modeling of isothermal deformation and superplasticity.
По синтезированным точным D оптимальным планам экспериментов в каждой исследуемой точке факторного пространства температурно-скоростного поля, представленного на чертеже, проводили по 3-4 эксперимента на растяжение и сжатие образцов из стали 10Р6М5-МП при различных скоростях деформирования и температурах. Затем данные экспериментов обрабатывали по программе регрессионного анализа. Получали адекватные математические модели зависимости критериев процесса от факторов. Проводили контрольные эксперименты, строили графические зависимости исследуемых критериев. Устанавливали закономерности их изменения в температурных и скоростных полях, определив условия проявления эффекта сверхпластичности.According to the synthesized exact D optimal experimental designs, at each investigated point of the factor space of the temperature-velocity field shown in the drawing, 3-4 experiments were performed on tension and compression of 10P6M5-MP steel samples at various strain rates and temperatures. Then, the experimental data were processed using a regression analysis program. We obtained adequate mathematical models for the dependence of the process criteria on factors. Conducted control experiments, built graphical dependencies of the studied criteria. The laws of their change in temperature and velocity fields were established, determining the conditions for the manifestation of the effect of superplasticity.
Данные, приведенные на чертеже, имеют важное прикладное значение, так как они определяют границы проявления эффекта сверхпластичности и являются основой для создания базы данных изменения пластичности в сопряженных температурных и скоростных полях.The data given in the drawing are of great practical importance, since they determine the boundaries of the manifestation of the superplasticity effect and are the basis for creating a database of changes in plasticity in conjugate temperature and velocity fields.
Способ обработки быстрорежущей стали заключается в следующем. Сначала заготовку нагревают до температуры 800-810°С, выдерживают до полного нагрева, затем осуществляют пластическую деформацию в изотермическом режиме со скоростью 3,6·10-2 с-1. При этом получают степень деформации до 40%. Затем заготовку переносят в другой штамповый блок с той же температурой 800-810°С, выдерживают ее и деформируют в изотермическом режиме со степенью деформации до 60% при скорости деформирования 1,273·10-2 c-1.The method of processing high speed steel is as follows. First, the preform is heated to a temperature of 800-810 ° C, maintained until completely heated, then plastic deformation is carried out in isothermal mode at a rate of 3.6 · 10 -2 s -1 . In this case, a degree of deformation of up to 40% is obtained. Then, the preform was transferred to a punching unit with the same temperature 800-810 ° C, and it maintained isothermally deformed at a deformation of 60% at a strain rate to 1,273 · 10 -2 c -1.
Первая деформация позволяет осуществить формоизменение, а вторая деформирование при высоких скоростях, обеспечивает насыщение материала (стали 10Р6М5-МП) дефектами структуры, упрочняя его, что повышает механические и эксплуатационные свойства инструмента, изготовленного из этой стали.The first deformation allows shaping, and the second deformation at high speeds, saturates the material (10P6M5-MP steel) with structural defects, strengthening it, which increases the mechanical and operational properties of the tool made of this steel.
На заготовку из стали 10Р6М5-МП перед нагревом наносят защитно-смазочное покрытие из стеклографитовой смеси для защиты от обезуглероживания, окисления и смазки при пластической деформации в нагретом состоянии.Before heating 10R6M5-MP steel, a protective-lubricating coating of glass-graphite mixture is applied before heating to protect against decarburization, oxidation and lubrication during plastic deformation in the heated state.
Пример.Example.
Проводили изготовление дисковых резаков из стали 10Р6М5-МП ГОСТ 19265-73 в состоянии после отжига с исходной твердостью НВ 250, пределом прочности δв=770 МПа и относительным удлинением δ=15%.Production was carried out from the disc cutters 10R6M5-IP GOST 19265-73 steel in the state after annealing with an initial hardness of 250 HB, δ yield strength = 770 MPa and an elongation δ = 15%.
Заготовки диаметром 16 мм и высотой 22 мм с защитно-смазочным покрытием, нанесенным на них и подвергнутым сушке, нагревали в камерной электрической печи до 805°С. Затем нагретые заготовки подавали в изотермический штамп с температурой 805°С и деформировали в изотермических условиях со скоростью 10-2 с-1, со степенью деформации до 40% в штамповом блоке, изготовленном из жаропрочного никелевого сплава ЖС-6К, установленном на гидравлическом прессе, усилием 400 кН. Затем заготовку переносили в изотермический штамп с такой же температурой 805°С и деформировали в изотермических условиях со скоростью деформации 10-4 с-1, со степенью деформации до 60%. При этом не происходит разрушение образца и образование трещин на боковой поверхности заготовки дисковых резаков из стали 10Р6М5-МП. Длина пути резания канавки на деталях из стали 18ЮА готовым инструментом достигала 19500 м. Балл карбидной неоднородности составлял 1-2. После деформирования заготовка имеет твердость НВ 247, не превышающую исходную. Стойкость металлорежущего инструмента, изготовленного из таких деформированных заготовок, до 1,5-2 раз выше, чем при других режимах.Billets with a diameter of 16 mm and a height of 22 mm with a protective and lubricating coating applied to them and subjected to drying were heated in a chamber electric furnace to 805 ° C. Then, heated preforms were fed into an isothermal stamp with a temperature of 805 ° C and deformed under isothermal conditions at a speed of 10 -2 s -1 , with a degree of deformation of up to 40% in a stamp block made of heat-resistant nickel alloy ZhS-6K mounted on a hydraulic press, force of 400 kN. Then the workpiece was transferred to an isothermal stamp with the same temperature of 805 ° C and deformed under isothermal conditions with a strain rate of 10 -4 s -1 , with a degree of deformation of up to 60%. In this case, there is no destruction of the sample and the formation of cracks on the lateral surface of the workpiece of disk cutters made of 10R6M5-MP steel. The length of the groove cutting path on parts made of 18YuA steel with the finished tool reached 19500 m. The carbide inhomogeneity score was 1-2. After deformation, the workpiece has a hardness of HB 247, not exceeding the original. The resistance of a metal-cutting tool made from such deformed workpieces is up to 1.5-2 times higher than in other modes.
По сравнению с существующим способом предлагаемый имеет ряд преимуществ.Compared with the existing method, the proposed one has several advantages.
1. Деформирование производится в два этапа при одной температуре, что позволяет производить деформацию на одном штампе, меняя только скорость деформирования, тем самым увеличивая производительность.1. Deformation is carried out in two stages at the same temperature, which allows deformation on a single stamp, changing only the deformation rate, thereby increasing productivity.
2. Более низкая температура процесса на 70°С ниже существующего, что снижает энергоемкость и скорость образования окалины.2. The lower process temperature is 70 ° C lower than the existing one, which reduces the energy consumption and the rate of formation of scale.
3. Практическое отсутствие обезуглероживания получаемой заготовки.3. The practical lack of decarburization of the resulting workpiece.
4. После формообразования заготовка имеет твердость 240 НВ и не требует подготовки структуры перед закалкой и хорошо обрабатывается резанием.4. After shaping, the workpiece has a hardness of 240 HB and does not require preparation of the structure before hardening and is well processed by cutting.
5. Более высокая стойкость инструмента за счет упрочнения материала путем деформирования при 810°С и повышение структурных и механических характеристик стали 10Р6М5-МП.5. Higher tool life due to hardening of the material by deformation at 810 ° С and increase of structural and mechanical characteristics of 10Р6М5-MP steel.
6. Меньшее усилие деформирования.6. Less stress deformation.
7. Уменьшение времени, затрачиваемого на получение заготовки, по сравнению с существующими аналогичными технологиями.7. Reducing the time taken to obtain the workpiece, compared with existing similar technologies.
8. Использование технологий изотермического и сверхпластического деформирования позволяет снизить вредное воздействие на окружающую среду за счет уменьшения объемов выбросов, сопровождающих технологические процессы.8. The use of isothermal and superplastic deformation technologies can reduce the harmful effects on the environment by reducing the amount of emissions that accompany technological processes.
9. При этом повышение экономии дорогостоящих быстрорежущих сталей и дефицитных легирующих добавок: ванадия, молибдена, хрома и особенно стратегического элемента - вольфрама позволяет отнести процессы обработки давлением с использованием эффекта сверхпластичности к процессам рационального природопользования.9. At the same time, the increase in the saving of expensive high-speed steels and scarce alloying additives: vanadium, molybdenum, chromium, and especially the strategic element, tungsten, makes it possible to attribute pressure processing processes using the superplasticity effect to environmental management processes.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007107236/02A RU2337977C1 (en) | 2007-02-26 | 2007-02-26 | Processing method of rapid steel |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007107236/02A RU2337977C1 (en) | 2007-02-26 | 2007-02-26 | Processing method of rapid steel |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2007107236A RU2007107236A (en) | 2008-09-20 |
| RU2337977C1 true RU2337977C1 (en) | 2008-11-10 |
Family
ID=39867394
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007107236/02A RU2337977C1 (en) | 2007-02-26 | 2007-02-26 | Processing method of rapid steel |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2337977C1 (en) |
-
2007
- 2007-02-26 RU RU2007107236/02A patent/RU2337977C1/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2007107236A (en) | 2008-09-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| So et al. | An investigation of the blanking process of the quenchable boron alloyed steel 22MnB5 before and after hot stamping process | |
| CN106884118A (en) | Forging Electroslag Cladding high-speed steel roll and its manufacture method | |
| Zhang et al. | The microstructure and properties change of dies manufactured by bimetal-gradient-layer surfacing technology | |
| Kukhar et al. | Experimental research of distribution of strains and stresses in work-piece at different modes of stretch-forging with rotation in combined dies | |
| CN103205551A (en) | Thermal treatment processing method of thrust wheel | |
| Behrens et al. | Tailored forming of hybrid bevel gears with integrated heat treatment | |
| CN102989951A (en) | Forging method of automotive camshaft | |
| Berladir et al. | Application of reinforcing thermocycling treatment for materials of stamps hot deformation | |
| RU2337977C1 (en) | Processing method of rapid steel | |
| CN107937829B (en) | High-strength rotor shaft forging for high-voltage motor and heat treatment method | |
| RU2219255C1 (en) | Method of working high-speed steel | |
| CN101598172A (en) | A kind of eccentric shaft and manufacture method thereof | |
| RU2287593C1 (en) | High-speed steel working method | |
| Skubisz | Results of thermomechanical treatment implementation in hammer drop forging industrial process | |
| RU2349436C1 (en) | Method for manufacture of die blocks for extrusion of pipe ends | |
| RU2505811C1 (en) | Method for determining strength characteristics and value of grain in metallic materials and alloys | |
| WO2016027208A1 (en) | A method of forging complex parts from continuous cast billets | |
| Kukhar et al. | Hydraulic Press Open Die Forging of 21CrMoV5-7 Steel CCM Roller with Flat Upper and Concave Semi-round Lower Cogging Dies | |
| Han et al. | Fractional cooling strategy of the hot-stamping process and its influence on formability and mechanical properties of ultra-high-strength steel parts | |
| Behrens et al. | Fabrication of piston pins made of a novel aluminium-alloyed UHC steel | |
| CN114799007B (en) | Finish forging forming process for basin-tooth forge piece | |
| DK2764127T3 (en) | A method for improving the fatigue strength of micro-alloy steels, forged parts made by the method and apparatus for carrying out the method | |
| Sheikh et al. | Comparative Analysis of Annealed AISI D6 and D2 Cold Working Steel | |
| JPH11254077A (en) | Manufacture of die of high strength and high toughness | |
| Lazorkin et al. | New technologies of forging of ingots and blanks by four dies in open-die forging presses |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090227 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20110610 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130227 |