МАГНИТО-ИМПУЛЬСНАЯ ОБРАБОТКА СТАЛИ Р6М5: СТРУКТУРА И СВОЙСТВА

Проведена магнитно-импульсная обработка (МИО) кольцевого образца стали марки Р6М5. Результаты рентгеноструктурного и рентгенофазового анализов исследуемых образцов свидетельствуют о том, что основной фазой материала до и после магнито-импульсного воздействия является α-фаза Fe. В исходном состоянии концентрация углерода в α-фазе составляет 0,040 %, после магнитно-импульсной обработки концентрация углерода ‒ 0,082 % (таким образом формируется пересыщенный по углероду твердый раствор). При магнито-импульсной обработке происходит уменьшение области когерентного рассеяния (ОКР) α-фазы в 2,1 раза и γ-фазы в 1,5 раза. В α-фазе увеличивается микроискажения кристаллической решетки фаз (Dd/d) в десять раз, в γ-фазе уменьшается в 1,6 раз. В ходе изучения травленого шлифа методами сканирующей электронной микроскопии показано, что карбидные включения имеют глобулярную форму и расположены в объеме стали хаотическим образом. Методами микрорентгеноспектрального анализа установлено, что независимо от места анализа рассматриваемого включения обогащены атомами вольфрама, молибдена и железа, могут являться карбидами сложного состава типа Ме₆С. Исследования структуры травленого шлифа стали марки Р6М5, выполненные методами сканирующей электронной микроскопии, выявили визуальные различия в размерах включений карбидной фазы.

1. 1. Wu W., Chen W., Yang S., Lin Y., Zhang S., Cho T-Y., Lee G.H., Kwon S.-Ch. Design of AlCrSiN multilayers and nanocomposite coating for HSS cutting tools. Appl. Surf. Sci. 2015;351:803–810.

2. Cho I.S., Amanov A., Kim J.D. The effects of AlCrN coating, surface modification and their combination on the tribological properties of high speed steel under dry conditions. Tribol. Int. 2015;81:61–72.

3. Kottfer D., Ferdinandy M., Kaczmarek L., Maňková I., Beňo J. Investigation of Ti and Cr based PVD coatings deposited onto HSS Co 5 twist drills. Applied Surface Science. 2013;282:770–776. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2013.06.051

4. Gerth J., Wiklund U. The influence of metallic interlayers on the adhesion of PVD TiN coatings on high-speed steel. Wear. 2008;264:885–892. https://doi.org/10.1016/j.wear.2006.11.053

5. Chaus A.S., Rudnitskii F.I. Structure and Pro-perties of Cast Rapidly Cooled High-Speed Steel R6M5. Metal Science and Heat Treatment. 2003;45:157–162. http://doi.org/10.1023/A:1025997100645

6. Эволюция структуры поверхностного слоя стали, подвергнутой электронно-ионно-плазменной обработке / Под ред. Н.Н. Коваля, Ю.Ф. Иванова. Томск: НТЛ. 2016:298.

7. Коваль Н.Н. Иванов Ю.Ф. Наноструктурирование поверхности металлокерамических и керамических материалов при импульсной электронно-пучковой обработке. Известия вузов. Физика. 2008;51(5):60–70. EDN: IXVYKN.

8. Чапайкин А.С., Громов В.Е., Чжан П., Иванов Ю.Ф., Крюков Р.Е., Шляров В.В., Семин А.П. Структурно-фазовые состояния и свойства плазменной наплавки быстрорежущей сталью в среде азота. Вестник Сибирского государственного индустриального университета. 2024;1(47):35–47. http://doi.org/10.57070/2304-4497-2024-1(47)-35-47

9. Володин В.А., Сарычев В.Д., Гудимова Л.Н., Яницкий И.Е. Влияние импульсных магнитных полей на структуру и свойства металлических сплавов. Известия вузов. Черная металлургия. 1990;10:77–79.

10. Володин В.Л., Хасанов О.Л., Володин Т.В., Громов В.Е., Коновалов С.В. Формирование структурно-фазовых состояний металлических сплавов при магнитно-импульсной обработке. Новокузнецк: Изд-во «Интер-Кузбасс», 2011:221.

11. Volodin V.L., Kon'kov Yu.D., Gaiduk V.V., Volodin T.V., Sarychev V.D. Resistance to fatigue failure of bimetals after pulsed treatment with electric currents in an alternating magnetic field. Steel in Translation. 2002;32(2):68–74.

12. Гагарин А.Ю., Сарычев В.Д., Черемушкина Е.В., Грановский А.Ю., Громов В.Е. Импульсное магнитное поле для создания на поверхности металлов полей высоких температур. Вестник Тамбовского университета. Серия: Естественные и технические науки. 2016;21(3):926–929.

13. Алифанов А.В., Ционенко Д. А., Милюкова А.М. Физика процесса магнитно-импульсного упрочнения стальных изделий, расчет ин-дукторов и параметров процесса. В кн. Перспективные материалы и технологии. Витебск: ВГТУ, 2017:31–52.

14. Kostyk K., Kuric I., Saga M., Kostyk V., Ivanov V., Kovalov V., Pavlenko I. Impact of Magnetic- Pulse and Chemical-Thermal Treatment on Alloyed Steels’ Surface Layer. Applied Sciences. 2022;12(1):469. https://doi.org/10.3390/app12010469

15. Stolyarov V., Misochenko A.A. Pulsed Current Application to the Deformation Processing of Materials. Materials. 2023;16(18):6270. https://doi.org/10.3390/ma16186270

16. Fasiska E.J., Wagenblat H. Dilatation of alpha-iron by carbon. Trans. Met. Soc. AIME. 1967;239(11):1818–1820.

17. Курдюмов В.Г., Утевский Л.М., Энтин Р.И. Превращения в железе и стали. Москва: Наука. 1977:236.

18. Ridley N., Stuart H., Zwell L. Lattice parameter of Fe ‒ C austenite of room temperature. Trans. Met. Soc. AIME. 1969;246(8):1834–1836.

19. Иванов Ю.Ф., Громов В.Е., Попова Н.Н., Коновалов С.В., Конева Н.А. Структурно-фазовые состояния и механизмы упрочнения деформированной стали. Новокузнецк: Полиграфист. 2016:510. EDN: ZQOUNB.

20. Конева Н.А., Киселева С.Ф., Попова Н.А. Эволюция структуры и внутренние поля напряжений. Saarbrucken: LAP Lambert Academic Publishing RU. 2017:148.

21. Попова Н.А., Громов В.Е., Порфирьев М.А., Иванов Ю.Ф., Никоненко Е.Л., Невский С.А. Механизмы упрочнения тяжелонагруженных рельсов из заэвтектоидной стали при длительной эксплуатации. Вопросы мате-риаловедения. 2024;1(117):20–39.