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

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 21 № 4 2019 120 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ Рис. 6 . График распределения микротвердости в сталях Fig. 6. Diagram of the distribution of microhardness in steels материалы (ЕКМ). Распределение микротвердо- сти по поперечному сечению неоднородное: на графике присутствуют минимумы, характерные трооститным слоям (от 390 до 560 HV), и макси- мумы, характеризующие твердость карбидных частиц (от 820 до 1020 HV) (рис. 6). Такое рас- пределение микротвердости может объяснить возникновение самозатачивающегося эффекта кромки лезвия, которая представляет собой ми- кропилу с зубьями от 50 до 100 мкм. Суть само- затачивающегося эффекта заключается в более быстром износе трооститных слоев с выходом на кромку более твердых карбидных слоев. Ранее в работах [18, 19] отмечалось, что широкий разброс данных по значениям микро- твердости в трооститном слое от 390 до 560 HV может быть связан с неравномерным распреде- лением фосфора. Твердость, равная 390 HV, наблю- дается в середине трооститного слоя, где примесь фосфора минимальна, не более 0,02 %. На кромке трооститного и карбидного слоя микротвердость увели- чивается до значений около 560 HV, что связано с повышением примеси фосфо- ра до 0,2 %. Средняя микротвердость в трооститных слоях составляет 475 HV. В карбидных слоях микротвердость зависит как от содержания фосфора, которое может достигать около 0,38 % [18, 19], так и от распределения про- долговатых карбидов, которые способны продавливаться либо демпфировать при вдавливании алмазного индентора. По- этому нельзя однозначно сказать, какая структурная фаза будет под отпечатком алмазного индентора (эффект «Айсбер- га»). Средняя микротвердость в кар- бидных слоях составляет 920 HV, что согласуется с данными работ Гаева [2] (770…1000 HV) и Таганова [17] (средняя 800 HV). Твердость по Роквеллу стали У15А составляла не менее 52 HRC. В образ- цах булатной стали наблюдается раз- брос значений твердости по Роквеллу. На обухе клинка твердость не превы- шает 48 HRC. Твердость кромки клин- ка составляет не менее 54 HRC. Таким образом, твердость около режущей кромки на 12 % больше, чем твердость около обуха клинка. Можно сделать вывод, что твердость современной углеродистой стали У15 и булатной стали Ds15P одинакова. Методик на испытание стойкости режущей кромки очень много. Однако не существует ГОСТа по определению этого свойства. Поэтому испытуемые образцы можно сравнивать только между собой. Для получения достоверных ре- зультатов тестирования был исключен челове- ческий фактор. Усилие реза регламентировалось грузом от 20 до 120 Н. Результаты испытаний представлены на рис. 7. При небольшой нагрузке на испытуемые об- разцы, равной 20 Н, булатная сталь типа Ds15P со слоистой структурой показывает большее число резов, чем современные углеродистые ин- струментальные стали с гомогенной структурой. Рис. 7. График распределения количества резов от усилия реза Fig. 7. Diagram of the distribution of number cuts from the cut pressure