PhD (Engineering), assistant professor of Chair “Material science and materials technology”
кандидат технических наук, доцент кафедры «Материаловедение и технология материалов»
postgraduate student of Chair “Material science and materials technology”
аспирант кафедры «Материаловедение и технология материалов»
General Director
генеральный директор
The authors identified the influence of heat treatment parameters on the structure and properties of the advanced 70H3G2FTR die steel for hot deformation. The optimal heat hardening mode for the hot working hammer die produced from the suggested steel is recommended, which contains spheroidizing annealing at the temperature of 780 °C with the slow furnace cooling up to 550 °С and the following still air cooling up to the normal temperature; hardening at 1000 °С with oil cooling; high-temperature tempering at 550–600 °С with the still air cooling. During the hardening process, the structure of lath martensite with the high density of dislocations and the hardness HRC 57–62 is formed, however, 0.5–0.6 % of carbide phase remains insoluble.
It is shown that at the stage of high-temperature tempering at 550–600 °С, the process of hardness stabilizing by special complex carbide and intermetallic compounds inclusions can be observed in 70H3G2FTR steel. The analysis of carbide phase at the tempering shows that the compounds of Ме7С3 and Ме3С types are the carbides, which composition changes in the process of thermal influence. So, for example, part of Fe and Cr atoms are replaced with Ti and V atoms in various ratios.
The authors simulated the temperature-stress condition of hammer die during thermal treatment. It is shown, that the suggested mode of thermal treatment of 70H3G2FTR steel leads to the production of the dispersed ferrite-cementite structure with the distributed special carbides, high level of mechanical properties, and provides the uniform distribution of temperature fields along the volume of hot deformation stamp and, as a consequence, the insignificant internal residual stresses. At the stage of high-temperature soak, the temperature gradient is minimized and does not exceed 25–30 °С.
Выявлено влияние параметров термической обработки на структуру и свойства перспективной штамповой стали для горячего деформирования 70Х3Г2ФТР. Рекомендован оптимальный режим термического упрочнения для молотового штампа горячего деформирования из предложенной стали, включающий сфероидизирующий отжиг при температуре 780 °C с медленным охлаждением с печью до 550 °С, а после на спокойном воздухе до нормальной температуры; закалку с 1000 °С с охлаждением в масло; высокотемпературный отпуск при 550–600 °С с охлаждением на спокойном воздухе. В процессе закалки происходит формирование структуры реечного мартенсита с высокой плотностью дислокаций и твердостью HRC 57–62, при этом остается нерастворимой 0,5–0,6 % карбидной фазы.
Показано, что на стадии высокотемпературного отпуска при 550–600 °С в стали марки 70Х3Г2ФТР наблюдается процесс стабилизации твердости путем формирования специальных сложных карбидных и интерметаллидных включений. Анализ карбидной фазы при отпуске показал, что соединения типа Ме7С3 и Ме3С являются карбидами, состав которых меняется в процессе термического воздействия. Так, часть атомов Fe и Cr заменяется атомами Ti и V в различных соотношениях.
Произведено моделирование температурно-напряженного состояния молотового штампа при термической обработке. Показано, что предложенный режим термической обработки стали 70Х3Г2ФТР приводит к получению дисперсной ферритно-цементитной структуры с распределенными в ней специальными карбидами, высокому уровню механических свойств, обеспечивает однородное распространение тепловых изотерм по объему штампа горячего деформирования и, как следствие, незначительные внутренние остаточные напряжения. На этапе высокотемпературной выдержки перепад температур минимизируется и не превышает 25–30 °С.