Дослідження технології виробництва та властивостей клинка, виготовленого методом горнового зварювання

Abstract

UK: Постановка проблеми. Одними з головних вимог, що пред’являються до клинка − досягти вагомих показників корозійної стійкості і пружності, можливості витримувати бокові та контактні навантаження. Завдяки поєднанню за допомогою горнового зварювання високо вуглецевої і нержавіючої сталей досягається ефект зонного загартовування в подальшій термічній обробці. Технологія зонного загартовування - це комбінація різних показників твердості на одному лезі ножа, що веде до значного підвищення пружності і довговічності клинка, зменшує ризик утворення гартовочних тріщин. Горнове зварювання дозволяє з'єднати в композит сталі, які мають високий вміст вуглецю (С = 0,9…1 %, С = 0,4…0,45 %) і хрому (Cr = 13…14 %), що звичайним електродуговим методом зробити практично не можливо. Високий еквівалент вуглецю і легованість хромом ускладнює існуючі процеси зварювання. При відповідних режимах термопластичної деформації, отримуємо в зоні ковальського зварювання монолітне з'єднання двох сталей на атомарному рівні, що само по собі вже є композит (поєднання двох матеріалів з різними властивостями з отриманням третього вихідного). Матеріали та методики. Травлення клинка в кислотному розчині. Для отримання заготовок під ковальське (горнове зварювання) брали пруток із сталі ШХ15Ш (ТУ141594 ДСТУ4738:007) Ø – 20 мм, довжиною L − 80 мм для ріжучої частини клинка, пруток із сталі 40Х13 ДСТУ 7838:007, для обкладок Ø − 20 мм, L − 150 мм. Загальна вага пакету 0,42 кг. Результати експерименту. При проведенні чотирьох експериментальних спроб, для визначення температурно-часових режимів відпуску, для клинка ножа із композиту (ШХ15Ш в обкладках 40Х13), прийшли до таких показників: 1. температура нагрівання 260…270 °С; 2. витримка − 1,8…2 год.; 3. охолодження − повітря. Твердість клинка 58−59 HRС, ріжуча частина − 52−54 HRС обкладки. За таких умов отримані максимальні показники зносостійкості ріжучої кромки, високі показники пружності клинка. Для сталі n690: 1. температура нагрівання під відпуск 200…220 °С; 2. витримка − 1 год.; 3. охолодження − повітря. Висновки. Клинки ножів запропоновано виготовляти методом ручного кування, без застосування пневматичних та гідравлічних молотів, для забезпечення чистоти експерименту. В роботі проведені розрахунки режимів термічної обробки, аналіз мікроструктур отриманих моносталі та композиту, економічна доцільність, переваги та недоліки одного способу отримання леза клинка над іншим.

EN: Problem statement. One of the main requirements for the blade is to achieve significant indicators of corrosion resistance and elasticity, the ability to withstand lateral and contact loads. Thanks to the combination of highcarbon and stainless steels with the help of pit welding, the effect of zone hardening is achieved in the subsequent heat treatment. Zone hardening technology is a combination of different hardness indicators on one knife blade, which leads to a significant increase in the elasticity and durability of the blade, reduces the risk of hardening cracks. Mine welding allows you to combine into a composite steels that have a high content of carbon (С = 0,9…1 %, С = 0,4…0,45 %) and chromium (Cr = 13…14 %), which with an ordinary electric arc method is practically impossible to do. High carbon equivalent and chromium doping complicates existing welding processes. With the appropriate modes of thermoplastic deformation, we get in the zone of forge welding a monolithic connection of two steels at the atomic level, which in itself is already a composite (combination of two materials with different properties to obtain a third starting material). Materials and methods. Etching the blade in an acid solution. To obtain blanks for blacksmithing (pit welding), we took steel bar ШХ15Ш (ТУ141594 DSTU4738:007) Ø – 20 mm, length L − 80 mm for the cutting part of the blade, steel bar 40Х13 DSTU 7838:007, for covers Ø − 20 mm, L − 150 mm. The total weight of the package is 0,42 kg. The results of the experiment. When conducting four experimental attempts to determine the tempering temperaturetime regimes for a composite knife blade (ШХ15Ш in 40Х13 facings), the following parameters were obtained: 1. heating temperature 260…270 °С; 2. exposure for 1,8…2 hours; 3. cooling − air. The hardness of the blade is 58−59 HRC, the cutting part is 52−54 HRC of the coating. With such indicators, the maximum indicators of wear resistance of the cutting edge and high indicators of blade elasticity were obtained. For steel n690: 1. heating temperature for tempering 200…220 °С; 2. exposure for 1 hour; 3. cooling − air. Conclusions. Knife blades are proposed to be made by manual forging, without the use of pneumatic and hydraulic hammers, to ensure the purity of the experiment. The work includes calculations of heat treatment regimes, analysis of the microstructures of the obtained monosteel and composite, economic feasibility, advantages and disadvantages of one method of obtaining a blade blade over another.