ВИЗНАЧЕННЯ ТЕМПЕРАТУРНИХ РЕЖИМІВ ГАРЯЧОЇ ДЕФОРМАЦІЇ ТА ВІДПАЛУ НОВОЇ ШТАМПОВОЇ СТАЛІ 4Х3Н3Г7М7Ф З РЕГУЛЬОВАНИМ АУСТЕНІТНИМ ПЕРЕТВОРЕННЯМ ПРИ ЕКСПЛУАТАЦІЇ ТА ДИСПЕРСІЙНОМУ ТВЕРДІННЮ
DOI:
https://doi.org/10.15588/1607-6885-2026-2-5Ключові слова:
сталь 4Х3Н3Г7М7Ф, технологічна пластичність, температура, відпал, твердість, структура.Анотація
Мета роботи. Визначення режимів нагріву, що забезпечують високу технологічну пластичність при гарячій обробці тиском та якомога меншу твердість після відпалу нової штампової сталі 4Х3Н3Г7М7Ф з регульованим аустенітним перетворенням при експлуатації та дисперсійному твердінню.
Методи дослідження. Випробування на кручення та ударний згин. Вимірювання твердості. Оптична мікроскопія. Рентгеноструктурний аналіз.
Отримані результати. За даними випробувань сталі 4Х3Н3Г7М7Ф на кручення та ударний згин в інтервалі температур 900…1225 °С встановлено, що отримані залежності мають вигляд кривих з максимумом в області температур 1150…1175 °С при числу обертів біля 5 та ударної в’язкості біля 92 Дж/см2. Величина крутного моменту монотонно зменшується по мірі зростання температури (від 2590 Н×м при 900 °С до 739 Н×м при 1225 °С). Відповідно отриманим даним рекомендовано температурний режим гарячої обробки тиском дослідженої сталі, за яким максимальна температура нагріву заготовок (зливків) повинна бути не вище 1175 °С та не нижче 950 °С. Після кування і охолодження на повітрі сталь має бейнітно-мартенситну структуру з твердістю 44 НRС.
За результатами впливу на зниження твердості повного двоступеневого та неповного відпалів встановлено, що залежність твердості від відпалу в області температур Ас1-Ас3 має вигляд кривої з мінімумом. Повний відпал дослідженої сталі забезпечує зниження твердості до 35 НRС і рекомендовано виконувати за таким режимом: 800 °С, 2 години, охолодженні з піччю + 680 °С, 2 години, охолодженні з піччю. Зниження твердості сталі до 33 НRС досягається після неповного відпалу при температурі 680 °С протягом 6 годин і охолодження з піччю. Після відпалу на мінімальну твердість сталь 4Х3Н3Г7М7Ф набуває переважно структуру дрібнодисперсного зернистого перлиту.
Наукова новизна. Після гарячої деформації та охолодження на повітрі сталь 4Х3Н3Г7М7Ф з регульованим аустенітним перетворенням при експлуатації та дисперсійним твердінням має бейнітно-мартенситну структуру з твердістю 44 НRС. Встановлено, що при відпалі залежність твердості від зростання температури витримки сталі 4Х3Н3Г7М7Ф в інтервалі Ас1-Ас3 має вигляд кривої з мінімумом при температурі 680 °С. Пояснюється це зміною співвідношення складових часток сталі з розпадом вихідної бейнітно-мартеситноі структури та з поновленням такої структури при охолодженні аустенітної складової. У відпаленому стані сталь має переважно структуру дрібнодисперсного зернистого перлиту.
Практична цінність. За результатами випробувань на кручення та ударний згин визначено, що температура гарячої обробки тиском сталі 4Х3Н3Г7М7Ф повинна знаходитися в межах 1150…950 °С. Для покращення обробки різанням та отримання більш рівновагової структури розроблені режими повного та неповного відпалів сталі 4Х3Н3Г7М7Ф, які знижують значення твердості до 33…35 НRС (порівняно з 44 НRС після гарячої деформації). Найменшу твердість забезпечує неповний відпал за режимом: 680 °С, витримка 6 годин, охолодження з піччю.
Посилання
References
Grabovskyi, V. Ya. (2000). Structural transformations of matrices during hot pressing of titanium and steel profiles. Metallurgy and Metal Processing, (3), 17–21.
Grabovskyi, V. Ya., Belikov, S. B., & Trikoz, G. G. (2002). Research on the performance of press dies made of nickel alloy ZhS6K during hot pressing of heat-resistant materials. New Materials and Technologies in Metallurgy and Mechanical Engineering, (2), 37–40.
Grabovskyi, V. Ya. (2003). Testing of matrices made of heat-resistant alloy KhN60VMUT (EP539) during hot pressing of stainless steels. New Materials and Technologies in Metallurgy and Mechanical Engineering, (1), 35–38.
Grabovskyi, V. Ya., Kaniuka, V. I., Trykoz, G. G., & Semenyuk, T. P. (2005). Influence of alloying on the performance of nickel alloys for press dies. New Materials and Technologies in Metallurgy and Mechanical Engineering, (1), 32–36.
Grabovskyi, V. Ya., & Lysytsya, O. V. (2020). Heat treatment as a method for improving the machinability of tool alloys with a BCC lattice. New Materials and Technologies in Metallurgy and Mechanical Engineering, (1), 88–89. https://doi.org/10.15588/1607-6885-2021-1-13
Gogayev, K. O., Sydorchuk, O. M., & Radchenko, O. K. (2016). Tool stamping steels for hot forming (review). Metallurgy and Metal Processing, (3), 18–24.
Grabovskyi, V. Ya., Kolisnyk, O. P., & Ostrovska, A. Ye. (2008). Features of the structure and properties of austenitic-martensitic stamping steel. Metallurgy and Metal Processing, (1), 35–38.
Perepelkina, M. V., & Grabovskyi, V. Ya. (2016). Selection of effective alloying of new stamped steels with austenitic transformation during operation. New Materials and Technologies in Metallurgy and Mechanical Engineering, (1), 11–15.
Grabovskyi, V. Ya., & Lysytsya, O. V. (2023). On the dispersion hardening ability of new stamping steel with controlled austenitic transformation. Metallurgy and Metal Processing, (3), 9–11. https://doi.org/10.15407/mom2023.03.003
Grabovskyi, V. Ya., Ershov, A. V., & Lysytsya, O. V. (2025). Operational high-temperature strength of controlled austenite-transformed and dispersion-hardenable die steel. Strength of Materials, 56(6). https://doi.org/10.1007/s11223-025-00728-x
Sydorchuk, O. M. (2021). Steel with regulation of austenitic transformation during operation. Metallurgy and Metal Processing, (2), 47–53. https://doi.org/10.15407/mom2021.02.047
Krugljakow, A. A., Rogachev, S. O., Lebedeva, N. V., Sokolov, P. Yu., Arsenkin, A. M., & Khatkevich, V. M. (2022). On the nature of hot work hardening phenomenon in die steel with regulated austenitic transformation during exploitation. Materials Science and Engineering: А, 833, 142548. https://doi.org/10.1016/j.msea.2021.142548
Gogaev, K. O., & Sydorchuk, O. M. (2022). Die steel with regulated austenitic transformation for hot deformation of copper-nickel alloy. Science and Innovation, 18(3), 23–27. https://doi.org/10.15407/scine18.03.023
Krugljakow, A. A., Rogachev, S. O., Sokolov, P. Y., Khatkevich, V. M., & Priupolin, D. V. (2024). Evaluation of hot hardening resource of die steel with controlled austenitic transformation during exploitation. Metallurgist, 68, 187–194. https://doi.org/10.3103/s0967091225700445
Sydorchuk, O. M., Myslyvchenko, O. M., Gogaev, K. O., & Hongguang, Y. (2022). Structure and properties of forged steel with regulated austenite transformation. Materials Science, 58, 119–125. https://doi.org/10.1007/S11003-022-00639-1
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.
Положення про авторські права Creative Commons
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
-
Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
-
Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
-
Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи.
