Sukhanov D.A., Plotnikova N.V. 2019 Vol. 21 No. 4

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 21 № 4 2019 113 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ Механические свойства булатной стали Дмитрий Суханов 1, а, * , Наталья Плотникова 2, b , Светлана Долгова 2, c , Лариса Суханова 1, d , Александр Голиков 1, e , Леонид Архангельский 3, f 1 Общество с ограниченной ответственностью «AСК-МСЦ», Научный проезд, 8, строение 1, г. Москва, 117246, Россия 2 Новосибирский государственный технический университет, пр. К. Маркса, 20, г. Новосибирск, 630073, Россия 3 Межрегиональная общественная организация «Творческий союз кузнецов», Таможенный проезд, 6, г. Москва, 111033, Россия a https://orcid.org/0000-0002-9565-6437, suhanov7@mail.ru, b https://orcid.org/ 0000-0002-8005-1128, plotnikova1975@mail.ru , c https://orcid.org/0000-0003-3918-273X , svetlanadolgova99@gmail.com, d https://orcid.org/0000-0002-1431-6183, suhanova.l@ask-msk.ru , e https://orcid.org/0000-0002-5962-135X , golikov.a@ask-msk.ru , f https://orcid.org/0000-0003-4202-2518, tigram.korolev@mail.ru Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты). 2019 Том 21 № 4 с. 113–126 ISSN: 1994-6309 (print) / 2541-819X (online) DOI: 10.17212/1994-6309-2019-21.4-113-126 Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты) Сайт журнала: http://journals.nstu.ru/obrabotka_metallov Введение Массовое производство индо-персидской стали для изготовления рубящего холодного оружия датируется XVII–XIX веками. В про- мышленных масштабах булатную сталь сегодня ИНФОРМАЦИЯ О СТАТЬЕ УДК 669.141.13 История статьи : Поступила: 16 сентября 2019 Рецензирование: 23 октября 2019 Принята к печати: 15 ноября 2019 Доступно онлайн: 15 декабря 2019 Ключевые слова : Булатная сталь Дамасская сталь Инструментальная сталь Индо-персидская сталь Благодарности Исследования выполнены в ЦКП ССМ НГТУ. За помощь в проведе- нии совместных научно-исследова- тельских работ авторы выражают глубокую благодарность сотрудни- кам кафедры «Материаловедения в машиностроении» Новосибирско- го государственного технического университета и сотрудникам завода Металлоконструкций ОАО «АСК». АННОТАЦИЯ Цель работы : определение механических свойств булатной стали, а также установление основных недостатковипреимуществклиночныхизделийдревностипосравнениюссовременнымивысокоуглеродистыми инструментальными сталями. Материалы и методы исследования . Объектом исследования были выбраны инструментальная сталь У15А и булатная сталь Ds15P. Химический состав материалов определяли с помощью оптико-эмиссионного спектрометра типа ARL 3460. Структурные исследования осуществляли на растровом электронном микроскопе Zeiss EV050 XVP с системой зондового микроанализатора EDS X-Act и оптического микроскопа серии МЕТАМ РВ-21-2. Строение избыточной карбидной фазы изучали с помощью просвечивающего электронного микроскопа типа TEI Tecnai G2 20 TWIN. Твердость структурных составляющих определяли с помощью микротвердомера Model 402MVD. Результаты и обсуждения . Научных работ по определению механических свойств булатных сталей очень мало. Это связано с тем, что большинство качественных клинков из булатной стали хранятся в государственных музеях или в частных коллекциях. Авторы работ сходятся во мнении, что булатные стали с содержанием углерода от 1,3 до 2,3 % обладают легендарной упругостью и вязкостью при достаточно высоком содержании фосфора в составе этих сталей. В статье сравниваются механические свойства современной углеродистой инструментальной стали и булатной стали (genuine Damascus steel). Подтверждено, что слоистая структура восточной булатной стали Ds15P (genuine Damascus steel), сформированная карбидными слоями шириной не более 75 мкм в трооститной матрице, отличается от гомогенной структуры современной углеродистой инструментальной стали У15А. Микротвердость карбидных слоев в булатной стали составляет 920 HV, микротвердость трооститных слоев – 475 HV. Карбидные слои в булатной стали состоят из цементита продолговатой формы. Продолговатые избыточные карбиды по морфологическому признаку напоминают овал с утолщением в средней части. Размеры карбидов в поперечном сечении составляют около 3…4 мкм, в продольном сечении не превышают 9…12 мкм, отношение осей составляет 1/3. Установлено, что кромка лезвия булатного клинка представляет собой микропилу, состоящуюиз параллельных карбидных и трооститных слоев. Проведены сравнительные испытания на сохранение остроты режущей кромки лезвия стали У15А и булатной стали Ds15P. Установлено, что при небольших усилиях реза булатная сталь (Ds15P) показывает большее число резов по сравнению со сталью У15А. Выявлено, что в слоистой структуре булатной стали Ds15P распространение усталостной трещины от момента ее возникновения до полного разрушения происходит за большее количество циклов, чем в гомогенной структуре стали У15А. Булатная сталь Ds15P показала двухкратный запас усталостной долговечности по сравнению с современной высокоуглеродистой сталью У15А. Для цитирования: Механические свойства булатной стали / Д.А. Суханов, Н.В. Плотникова, С.В. Долгова, Л.Н. Суханова, А.Ю. Голиков, Л.Б. Архангельский // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2019. – Т. 21, № 4. – С. 113–126. – DOI: 10.17212/1994-6309-2019-21.4-113-126. ______ *Адрес для переписки Суханов Дмитрий Александрович , к.т.н., директор ООО «АСК-МСЦ» Научный проезд, 8, строение 1, г. Москва, 117246, Россия Тел.: +7 (495) 775-17-55, e-mail: suhanov7@mail.ru