Влияние структурного состояния коррозионно-стойкой стали 12Х18Н10Т на качество поверхности после точения

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Введение. Развитие и постоянное совершенствование методов, технологии и оснастки для осуществления интенсивных пластических деформаций (ИПД) способствует снижению затрат на производство ультрамелкозернистых (УМЗ) материалов, обладающих улучшенными физико-механическими свойствами. Благодаря этому такие материалы становятся более доступными для применения в серийном производстве различных изделий. Одним из самых распространенных методов получения готовых металлических изделий является обработка резанием, в частности точением. Однако на данный момент существует недостаток информации о влиянии структурного состояния УМЗ-материалов на качественные характеристики обработанной поверхности. Цель работы: исследование влияния структурного состояния, сформированного методами ИПД, коррозионно-стойкой стали 12Х18Н10Т на качество механической обработки её поверхности при точении. В работе исследованы образцы из сплава 12Х18Н10Т в состоянии поставки и после структурообразования с применением современного металлорежущего инструмента и оборудования, а также рекомендуемых режимов резания. Методами исследования являются механические испытания на сжатие и растяжение, просвечивающая электронная микроскопия, оптическая металлография, лазерная сканирующая микроскопия. Результаты и обсуждение. На основе полученных экспериментальных результатов можно заключить, что ИПД является действенным способом повышения качества механической обработки поверхности при точении хромоникелевой коррозионно-стойкой стали марки 12Х18Н10Т. В частности, структурообразование методами ИПД приводит к значительному (в 1,14…1,9 раза) снижению параметра шероховатости Sa и еще более существенному (в 1,33…4,4 раза) снижению параметра Sz. При этом АВС-прессование с последующей прокаткой является более эффективным методом ИПД для обеспечения наилучшего соотношения качества обработки и высокой механической прочности. Полученные результаты указывают на большой потенциал использования изделий из объемных УМЗ-материалов в промышленности за счет возможности сочетания в них высоких механических свойств и качества механической размерной обработки. Полученные данные могут быть применены при проектировании технологических процессов механической обработки коррозионно-стойкой стали 12Х18Н10Т с ультрамелкозернистой структурой в условиях серийного машиностроительного производства.

Об авторах

Н. Н. Шамарин

Email: shamarin.nik@gmail.com
Институт физики прочности и материаловедения СО РАН, пр. Академический, 2/4, г. Томск, 634055, Россия, shamarin.nik@gmail.com

А. В. Филиппов

Email: Andrey.V.Filippov@yandex.ru
канд. техн. наук, Институт физики прочности и материаловедения СО РАН, пр. Академический, 2/4, г. Томск, 634055, Россия, Andrey.V.Filippov@yandex.ru

С. Ю. Тарасов

Email: tsy@ispms.ru
доктор техн. наук, Институт физики прочности и материаловедения СО РАН, пр. Академический, 2/4, г. Томск, 634055, Россия; Национальный исследовательский Томский политехнический университет, пр. Ленина, 30, г. Томск, 634050, Россия, tsy@ispms.ru

О. А. Подгорных

Email: poa-3@mail.ru
Национальный исследовательский Томский политехнический университет, пр. Ленина, 30, г. Томск, 634050, Россия, poa-3@mail.ru

В. Р. Утяганова

Email: filaret_2012@mail.ru
Институт физики прочности и материаловедения СО РАН, пр. Академический, 2/4, г. Томск, 634055, Россия, filaret_2012@mail.ru

Список литературы

  1. Shintani T., Murata Y. Evaluation of the dislocation density and dislocation character in cold rolled Type 304 steel determined by profile analysis of X-ray diffraction // Acta Materialia. – 2011. – Vol. 59. – P. 4314–4322. – doi: 10.1016/j.actamat.2011.03.055.
  2. Microstructure evolution in nano/submicron grained AISI 301LN stainless steel / S. Rajasekhara, L.P. Karjalainen, A. Kyröläinen, P.J. Ferreira // Materials Science and Engineering: A. – 2010. – Vol. 527. – P. 1986–1996. – doi: 10.1016/j.msea.2009.11.037.
  3. Ultrahigh strength nano/ultrafine-grained 304 stainless steel through three-stage cold rolling and annealing treatment / G.S. Sun, L.X. Du, J. Hu, H. Xie, H.Y. Wu, R.D.K. Misra // Materials Characterization. – 2015. – Vol. 110. – P. 228–235. – doi: 10.1016/j.matchar.2015.11.001.
  4. The effect of cold rolling regime on microstructure and mechanical properties of AISI 304L stainless steel / A. Hedayati, A. Najafizadeh, A. Kermanpur, F. Forouzan // Journal of Materials Processing Technology. – 2010. – Vol. 210, N 8. – P. 1017–1022. – doi: 10.1016/j.jmatprotec.2010.02.010.
  5. Ning J. Inverse determination of Johnson – Cook model constants of ultra-fine-grained titanium based on chip formation model and iterative gradient search // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. – 2018. – Vol. 99. – P. 1131-1140. – doi: 10.1007/s00170-018-2508-6.
  6. Chertovskikh V. Cuttability of UFG titanium BT1-0 obtained by ECAE // Russian Engineering Research. – 2007. – Vol. 27. – P. 260–264. – doi: 10.3103/S1068798X0705005X.
  7. Huang Y., Morehead M. Study of machining-induced microstructure variations of nanostructured/ultrafine-grained copper using XRD // Journal of Engineering Materials and Technology. – 2011. – Vol. 133. – P. 021007. – doi: 10.1115/1.4003105.
  8. Surface integrity analysis when milling ultrafine-grained steels / A.R. Rodrigues, O. Balancin, J. Gallego, C.L.F. De Assis, H. Matsumoto, F.B. De Oliveira, S.R.D.S. Moreira, O.V. Da Silva Neto // Materials Research. – 2012. – Vol. 15. – P. 125–130. – doi: 10.1590/S1516-14392011005000094.
  9. Assis C.L.F. de, Jasinevicius R.G., Rodrigues A.R. Micro end-milling of channels using ultrafine-grained low-carbon steel // International Journal of Advanced Manufacturing Technology. – 2015. – Vol. 77. – P. 1155–1165. – doi: 10.1007/s00170-014-6503-2.
  10. Machining characteristics of fine grained AZ91 Mg alloy processed by friction stir processing / G.V.V. Surya Kiran, K.H. Krishna, S. Sameer, M. Bhargavi, B.S. Kumar, G.M. Rao, Y. Naidubabu, R. Dumpala, B.R. Sunil // Transactions of Nonferrous Metals Society of China. – 2017. – Vol. 27. – P. 804–811. – doi: 10.1016/S1003-6326(17)60092-X.
  11. Mechanical properties and machinability of 6061 aluminum alloy produced by equal-channel angular pressing / Y. Bayat Asl, M. Meratian, A. Emamikhah, R. Mokhtari Homami, A. Abbasi // Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part B: Journal of Engineering Manufacture. – 2015. – Vol. 229. – P. 1302–1313. – doi: 10.1177/0954405414535921.
  12. Surface roughness evaluation after machining wear resistant hard coats / K. Monkova, P. Monka, J. Cesanek, J. Matejka, V. Duchek // MATEC Web of Conferences. – 2017. – Vol. 137. – P. 03008. – doi: 10.1051/matecconf/201713703008.
  13. Study of a tap failure at the internal threads machining / P. Monka, K. Monkova, V. Modrak, S. Hric, P. Pastucha // Engineering Failure Analysis. – 2019. – Vol. 100. – P. 25–36. – doi: 10.1016/j.engfailanal.2019.02.035.
  14. Surface machining after deposition of wear resistant hard coats by high velocity oxygen fuel technology / K. Monkova, P. Monka, J. Matejka, M. Novak, J. Cesanek, V. Duchek, M. Urban // Manufacturing Technology. – 2017. – Vol. 17 (6). – P. 919–925.
  15. Comparative study of chip formation in orthogonal and oblique slow-rate machining of EN 16MnCr5 steel / K. Monkova, P. Monka, A. Sekerakova, L. Hruzik, A. Burecek, M. Urban // Metals. – 2019. – Vol. 9 (6). – P. 698. – doi: 10.3390/met9060698.
  16. Филиппов А.В., Филиппова Е.О. Объемные ультрамелкозернистые материалы от структурообразования к формообразованию // СТИН. – 2018. – № 1. – С. 6–10.
  17. Оценка 2D параметров шероховатости и волнистости поверхности после обработки резанием сплава АМг2 с ультрамелкозернистой структурой. Ч. 1. Точение / А.В. Филиппов, С.Ю. Тарасов, Н.Н. Шамарин, О.А. Подгорных, Е.О. Филиппова // СТИН. – 2018. – № 7. – С. 20–24.
  18. Оценка 2D параметров шероховатости и волнистости поверхности после обработки резанием сплава АМг2 с ультрамелкозернистой структурой. Ч. 2. Фрезерование / А.В. Филиппов, С.Ю. Тарасов, О.А. Подгорных, Н.Н. Шамарин, Е.О. Филиппова, А.В. Воронцов // СТИН. – 2018. – № 12. – С. 32–35.
  19. Влияние объемной интенсивной пластической деформации на шероховатость фрезерованной поверхности коррозионно-стойкой стали 12Х18Н10Т / А.В. Филиппов, С.Ю. Тарасов, О.А. Подгорных, Н.Н. Шамарин, С.В. Фортуна, Е.О. Филиппова, А.В. Воронцов // СТИН. – 2019. – № 6. – С. 35–38.
  20. Morehead M., Huang Y., Hartwig K.T. Machinability of ultrafine-grained copper using tungsten carbide and polycrystalline diamond tools // International Journal of Machine Tools and Manufacture. – 2007. – Vol. 47, iss. 2. – P. 286–293. – doi: 10.1016/j.ijmachtools.2006.03.014.
  21. Constitutive modeling of ultra-fine-grained titanium flow stress for machining temperature prediction / J. Ning, V. Nguyen, Y. Huang, K.T. Hartwig, S.Y. Liang // Bio-Design and Manufacturing. – 2019. – Vol. 2, N 3. – P. 153–160. – doi: 10.1007/s42242-019-00044-9.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать


Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).