Открытый доступ Открытый доступ  Ограниченный доступ Платный доступ или доступ для подписчиков

Закономерности поверхностного упрочнения стали 20Х13 легированием инструментальным материалом WC – Co в процессе термомеханической обработки трением с перемешиванием

В. П. Кузнецов, И. А. Воронцов, М. С. Карабаналов, М. С. Хадыев, В. В. Воропаев, И. С. Каманцев, В. П. Швейкин

Аннотация


С использованием методов растровой и просвечивающей электронной микроскопии исследована структура поверхностного слоя в пластине из стали 20Х13 после термомеханической обработки трением с перемешиванием твердосплавным инструментом WC – Co. Определено изменение микротвердости по толщине полученного слоя. Установлено, что материал инструмента переходит в упрочняемый поверхностный слой в результате нагрева до 1100 °C и перемешивания с основой. При этом образуются полосы, легированные частицами карбида дивольфрама W2C размером 350 мкм. Выявлены две зоны упрочнения легированием по толщине поверхностного слоя, которые обусловлены изменением влияния перемешивания сферическим индентором.


Ключевые слова


сталь; поверхностный слой; обработка трением с перемешиванием; инструмент WC – Co; упрочнение; легирование; карбид дивольфрама

Полный текст:

PDF

Литература


Mishra R. S., Ma Z. Y. Friction stir welding and processing // Materials Science and Engineering. 2005. No. 50. Р. 1 – 74.

Janeczek A., Tomkow J., Fydrych D. The influence of tool shape and process parameters on the mechanical properties of AW-3004 aluminium alloy friction stir welded joints. Materials 2021. V. 14. P. 12. DOI: 10.3390/ma14123244

Dolatkhah A., Golbabaei P., Givi M. K. B. et al. Investigating effects of process parameters on microstructural and mechanical properties of Al5052/SiC metal matrix composite fabricated via friction stir processing // Mater Des. 2012. V. 37. P. 458 – 464.

Iwaszko J., Kudia K., Fila K., Strzelecka M. The effect of friction stir processing (FSP) on the microstructure and properties of AM60 magnesium alloy // Arch. Metall. Mater. 2016. V. 61. P. 1209 – 1214.

Kumar M., Prasanth R., Selvakumar B., Ranjith V. A review on friction stir processing of Al6061 surface composites // AIP Conf. Proc. 2019, 2128, 020031

Mironov S., Sato Y. S., Kokawa H. Grain structure evolution during friction-stir welding // Phys. Mesomech. 2020. V. 23(1). P. 21 – 31.

Hajime Yamamoto, Shodai Koga, Kazuhiro Ito, Yoshiki Mikami et al. Fatigue strength improvement due to alloying steel weld toes with WC tool constituent elements through friction stir processing // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2022. V. 119. P. 6203 – 6213.

Yamamoto H., Imagawa Y., Ito K., Chen K., and Zhang L. Alloying a topmost steel-plate layer with WC-tool constituent elements during friction stir processing // Journal of Manufacturing Processes. 2021. V. 69. P. 311 – 319. DOI: 10.1016/j.jmapro.2021.07.050

Воропаев В. В. Управление поверхностной закалкой кольцевых участков стали 20Х13 при обработке трением с перемешиванием: дис. ... канд. техн. наук: Екатеринбург, 2021. 169 с.

Jiang L., Huang W., Liu C. et al. Microstructure, texture evolution and mechanical properties of pure Ti by friction stir processing with slow rotation speed // Mater. Charact. 2019. No. 148. P. 1 – 8.

Barmouz M., Givi M. K. B., Seyfi J. On the role of processing parameters in producing Cu/SiC metal matrix composites via friction stir processing: Investigating microstructure, microhardness, wear and tensile behavior // Mater. Charact. 2011. No. 62. P. 108 – 117.

Кузнецов В. П., Скоробогатов А. С., Колубаев Е. А. и др. Влияние траектории движения инструмента на равномерность упрочнения кольцевого участка стали 20Х13 поверхностной закалкой в процессе обработки трением с перемешиванием // Физическая мезомеханика. 2023. Т. 26, № 4. С. 5 – 25.




DOI: https://doi.org/10.30906/mitom.2025.3.50-56

© Издательский дом «Фолиум», 1998–2026