Одержання трубних заготовок з мідно-нікелевого сплаву МНЖ 5-1 при використанні інструменту з штампової сталі регулюванням аустенітного перетворення при експлуатації

Abstract

UK: Мета роботи. Виготовлення штампового інструменту зі сталі з регулюванням аустенітного перетворення при експлуатації для підвищення рівня ресурсу експлуатації при гарячому деформуванні мідно-нікелевого сплаву. Методи дослідження. Металографічний, високо-температурний рентгено-фазовий, та дилатометричний аналізи дослідної сталі. Одержані результати. Представлений режим термічної обробки (неповний відпал) сталі 4Х3Н5М3Ф за температури 750±20 °С, одержаної електрошлаковим переплавом, дало змогу одержати перліто-сорбітну структуру при твердості 33–34 НRС і, дозволило краще механічно обробляти різанням заготовки для виготовлення філь’єр-матриць для гарячого деформування мідного сплаву. Запропонований режим кінцевої термічної обробки (гартування 1030±10 °С та відпуск 600±5 °С) дослідженої сталі, дає можливість розігрівати матрицю в процесі експлуатації до температури 600 °С. Наукова новизна. Термічна стійкість інструменту для гарячого деформування може бути значно підвищена при використанні сталі з регулюванням аустенітного перетворення при експлуатації. Така сталь у вихідному стані має феритну основу, а при нагрівні до температур експлуатації відбувається від α-Fe до γ-Fe перетворення і, у подальшому зберігається аустенітна структура на протязі усього періоду високотемпературної експлуатації штампового інструменту. Підтверджено, що штамповий інструмент зі сталі 4Х3Н5М3Ф при пресуванні мідно-нікелевого сплаву працює в інтервалі температур, що відповідають процесу аустенізації. Практична цінність. Скорочено технологічну операцію, а саме термо-деформаційну обробку (ковку) зливків, одержаних електрошлаковим переплавом. Проведено дослідно-промислове випробування штампового інструменту сталі 4Х3Н5М3Ф при виготовленні трубних заготовок Ø 67±0,1 мм з мідно-нікелевого сплаву марки МНЖ 5-1. В результаті дослідження на ВАТ «Артемівський завод по обробці кольорових металів та сплавів» (м. Бахмут, Донецька обл., Україна) за температури експлуатації 900-950 °С, матриці виготовленої зі сталі 4Х3Н5М3Ф (без деформації-кування) показали стійкість у три рази вищі, ніж матриці зі сталі 3Х3М3Ф, виготовлені на підприємстві. EN: Purpose. Production of die tool from steel with regulation of austenitic transformation during operation to increase the level of service life during hot deformation of copper-nickel alloy. Research methods. Metallographic, high-temperature X-ray phase and dilatometric analyzes of research steel. Results. The mode of heat treatment (incomplete annealing) of steel 4Х3Н5М3Ф at a temperature of 750±20 °С, obtained by electroslag remelting, allowed to obtain a perlite-sorbitol structure at a hardness of 33–34 HRC and allowed better machining by cutting the workpiece alloy. The proposed mode of final heat treatment (hardening 1030±10 °C and tempering 600±5 °C) of the investigated steel, makes it possible to heat the matrix during operation to a temperature of 600 °C. Scientific novelty. The thermal stability of the tool for hot deformation can be significantly increased when using steel with adjustable austenitic transformation during operation. Such steel in the initial state has a ferrite base, and when heated to operating temperatures occurs from α-Fe to γ-Fe conversion and, subsequently, the austenitic structure is preserved throughout the period of high-temperature operation of the stamping tool. It is confirmed that the stamping tool made of steel 4Kh3N5М3F when pressing a copper-nickel alloy works in the temperature range corresponding to the austenitization process. Practical value. Abbreviated technological operation, namely thermo-deformation processing (forging) of ingots obtained by electroslag remelting. Experimental-industrial tests of the die tool of steel 4Х3Н5М3Ф in the manufacture of tube blanks of Ø 67±0,1 mm from a copper-nickel alloy of the МНЖ 5-1 brand are carried out. As a result of research “Artemovsk plant for processing of non-ferrous metals and alloys” (Bakhmut, Donetsk region, Ukraine) at an operating temperature of 900–950 ° C, matrices made of steel 4Х3Н5М3Ф (without deformation-forging) showed stability in three times higher than the matrices from steel 3Х3М3Ф made at the enterprise.