ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ

Аннотация
Проведен анализ морфологии избыточных карбидов в нелегированных высокоуглеродистых сплавах типа булат в зависимости от степени переохлаждения расплава, термической обработки и пластической деформации материала. Показано, что процесс кристаллизации сплава с высоким содержанием углерода (2,25 % С) при больших степенях переохлаждения отличается особенностями, характерными для высокоуглеродистой стали. Показано, что при горячей деформации булатной стали со структурой видманштеттова цементита не происходит его дробления. Пластины видманштеттова цементита расщепляются на отдельные слои толщиной 0,6…1,0 мкм. Однако образование такой структуры материала не обеспечивает высоких режущих свойств инструмента. В процессе высокотемпературного отжига исходной структуры при температуре 1150 °С в течение двух часов зафиксировано образование микрообъемов со структурой ледебурита, отличающегося по строению от ледебурита, характерного для белых чугунов. Зафиксированы два конкурирующих процесса формирования избыточных карбидов при деформации булатной стали, связанные со  сфероидизацией и огранкой частиц. Рассмотрены три варианта образования ограненных эвтектических карбидов призматической формы в железоуглеродистых сплавах. Один из них предполагает термическое деление пластин вторичного цементита либо цементита ледебурита на отдельные микрообъемы. Второй  вариант связан с  дроблением кристаллов цементита в процессе деформации материала и  образованием угловатых осколков.  Третий вариант основан на превращении цементита метастабильного ледебурита в стабильные карбиды призматической морфологии. Показано, что карбидная неоднородность в нелегированных высокоуглеродистых сплавах типа булат представляет собой совокупность крупных ограненных эвтектических карбидов призматической формы. Ожидается, что образование морфологии избыточного цементита в виде ограненных призматических карбидов положительным образом отразится на режущих свойствах инструмента.

Список литературы
1. Русские ученые-металловеды / общ. ред. и вступ. очерки Д.М. Нахимова и А.Г. Рахштадта. – М.: Машгиз, 1951. – 504 c.

2. Гаев И.С. Булат и современные железоуглеродистые сплавы // МиТОМ. – 1965. – № 9. – С. 17–24.

3. Электронно-микроскопические исследования булатной стали / Ф.Н. Тавадзе, Б.Г. Амаглобели, Г.В. Инанишвили, Т.В. Этерашвили // Сообщения АН ГССР. – 1984. – № 3. – С. 601–604.

4. Радиационная повреждаемость и свойства сплавов / Г.Г. Бондаренко, Н.Б. Кириллов, А.М. Паршин, А.Н. Тихонов. – СПб.: Политехника, 1995. – 300 с.

5. Гуревич Ю.Г. Инструмент из булатной стали // Технология машиностроения. – 2007. – № 12. – С. 35–37.

6. Архангельский Л.Б. Секреты булата. – М.: Металлургиздат, 2007. – 164 с. – ISBN 978-5-902194-23-1.

7. Счастливцев В.М., Герасимов В.Ю., Родионов Д.П. Структура трех златоустовских булатов // Физика металлов и металловедение. – 2008. – Т. 106, № 2. – С. 182–188.

8. Таганов И. Закат легенд о булате // Калашников. Оружие, боеприпасы, снаряжение. – 2009. – № 11. – С. 92–97.

9. Структура булата / В.М. Счастливцев, В.Н. Урцев, А.В. Шмаков, В.Н. Дегтярев, А.Я. Наконечный, Е.Д. Мокшин, И.Л. Яковлева // Физика металлов и металловедение. – 2013. – Т. 114, № 7. – С. 650–657. – doi: 10.7868/S0015323013070103.

10. Verhoeven J.D., Pendray A.H., Gibson E.D. Wootz damascus steel blades // Materials Characterization. – 1996. – Vol. 37, iss. 1. – Р. 9–22. – doi: 10.1016/S1044-5803(96)00019-8.

11. Wadsworth J., Sherby O.D. Response to Verhoeven comments on Damascus steel // Materials Characterization. – 2001. – Vol. 47. – P. 163–165. – doi: 10.1016/S1044-5803(01)00184-X.

12. Barnett M.R., Sullivan A., Balasubramaniam R. Electron backscattering diffraction analysis of an ancient wootz steel blade from central India // Materials Characterization. – 2009. – Vol. 60, iss. 4. – P. 252–260. – doi: 10.1016/j.matchar.2008.10.004.

13. Суханов Д.А. Булат – нелегированная сталь карбидного класса // Металлург. – 2014. – № 2. – С. 93–96.

14. Sukhanov D.A., Arkhangelskiy L.B. Damascus steel microstructure // Metallurgist. – 2016. – Vol. 59, iss. 9. – P. 818–822. – doi: 10.1007/s11015-016-0178-x.

15. Геллер Ю.А. Инструментальные стали. – М.: Металлургия, 1968. – 568 с.

16. Нижниковская П.Ф. Карбидные превращения в эвтектиках железоуглеродистых сплавов // Известия Академии наук СССР. Металлы. – 1982. – № 6. – С. 105–110.

17. Влияние деформации и отжига на структуру эвтектического цементита / Ю.Н. Таран, П.Ф. Нижниковская, Е.В. Пирогова, Т.М. Миронова, А.А. Бурбелко // Известия вузов. Черная металлургия. – 1991. – № 3. – С. 76–78.

18. Кремнев Л.С., Заболоцкий В.К. Крупные карбиды в структуре быстрорежущих сталей // МиТОМ. – 1969. – № 1. – С. 54–56.

19. Буров С.В., Худорожкова Ю.В., Рыжков М.А. Особенности распада аустенита при непрерывном охлаждении перегретой заэвтектоидной стали // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2013. – № 4 (61). – С. 65–70.

20. Особенности превращения первородного аустенита белого чугуна при охлаждении / К.П. Бунин, И.Е. Лев, М.И. Притоманова, М.Ф. Евсюков // Известия вузов. Черная металлургия. – 1969. – № 2. – С. 121.

21. Голиков И.Н. Дендритная ликвация в стали. – М.: Металлургиздат, 1958. – 206 с.

22. Плотникова Н.В. Роль морфологии цементита в обеспечении конструктивной прочности углеродистых заэвтектоидных сталей: автореф. дис. … канд. техн. наук. – Новосибирск, 2004. – 19 с.

23. Бунин К.П., Малиночка Я.Н., Таран Ю.Н. Основы металлографии чугуна. – М.: Металлургия, 1969. – 415 с.

24. Таран Ю.Н., Новик В.И. Строение цементита белого чугуна // Литейное производство. – 1967. – № 1. – С. 34–38.

25. Нижниковская П.Ф. Структура и пластичность железоуглеродистых сплавов эвтектического типа // МиТОМ. – 1984. – № 9. – С. 5–9.