Научная статья на тему 'Влияние физических и тепловых процессов на структуру и свойства высокохромистого чугуна при обработке резанием'

Влияние физических и тепловых процессов на структуру и свойства высокохромистого чугуна при обработке резанием Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

CC BY
232
51
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ВИСОКОХРОМИСТИЙ ЧАВУН / СТРУКТУРА / ВЛАСТИВОСТі / РіЗАННЯ / НАКЛЕП / ВЫСОКОХРОМИСТЫЙ ЧУГУН / СВОЙСТВА / РЕЗАНИЕ / STRUCTURE / PROPERTIES / STRAIN HARDENING / HIGH-CHROMIUM CAST IRON / MACHINING

Аннотация научной статьи по технологиям материалов, автор научной работы — Нетребко В. В.

Цель. В работе проведен анализ изменений структуры и свойств высокохромистых чугунов под действием физических и тепловых факторов при механической обработке резанием. Методика. Разработана и применена методика оценки силового и теплового воздействия резца на обрабатываемый материал. Литые образцы предварительно обтачивались до диаметра 25 мм. На торцевой поверхности образца длиной 50 мм изготавливали микрошлиф. Для точения использовали стандартные пластины 10×10 мм из ВК8 по ГОСТ 19051-80. Результаты. Силовое воздействие на образцы из высокохромистого чугуна при обработке резанием вызывало образование наклепа. Воздействие температуры на структуру и свойства высокохромистого чугуна при обработке резанием вызывало повышение пластических свойств металлической основы в зоне резания, дробление карбидной фазы и устраняло наклеп. При точении с глубиной резания 0,8 мм происходило только силовое воздействие резца на образец. В поверхностном слое карбидные включения практически не претерпевали изменений, при этом металлическая основа наклепывалась до 1 100 HV50. По мере удаления от поверхности точения микротвердость металлической основы понижалась и составила 500…520 HV50 на расстоянии 1,2 мм от поверхности точения. На глубине более 3 мм наклеп не наблюдался. Увеличение глубины резания до 1,5 мм вызывало одновременное воздействие как силового, так и теплового факторов. Воздействие температуры проявилось в повышении пластичности металлической основы в поверхностных слоях образца. Наклеп нагретых поверхностных слоев не происходил. По мере удаления от поверхности резания влияние температурного фактора уменьшалось, а силового сохранялось. Пластичность основы понижалась, что вызывало появление наклепа. Металлическая основа наклепывалась до 490…520 HV50. Общий нагрев образца уменьшил глубину наклепа до 0,4 мм. Научная новизна. Разработана методика оценки изменений структуры и свойств высокохромистого чугуна под действием физических и тепловых факторов при механической обработке резанием. Практическая значимость. Использование данной методики позволит разрабатывать рекомендации по выбору режимов и условий обработки чугуна резанием.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

INFLUENCE OF PHYSICAL AND HEAT PROCESSES ON THE STRUCTURE AND PROPERTIES OF HIGH-CHROMIUM CAST IRON DURING MACHINING

Purpose. Analysis of changes of high-chromium cast irons' structure and properties under the influence of physical and heat factors during mechanical machining. Methodology. The methodology of evaluation of the cutting tool's force and heat influence on the machined material has been developed and applied. Cast specimens underwent preliminary turning to obtain the diameter of 25 mm. The microsection was made on the end surface of the specimen with the length of 50 mm. Standard plates with sizes 10×10 mm made of VK8 according to the State Standard 19051-80 were used in the turning process. Findings. Force influence on the specimens made of highchromium cast iron caused strain hardening during machining. Temperature influence on the structure and properties of high-chromium cast iron during machining caused increase of the plasticity characteristics of the metallic base in the cutting area, fragmentation of the carbide phase and elimination of the strain hardening. During turning with cutting depth 0.8 mm only force influence of the cutting tool on the specimen took place. Carbide inclusions in the surface layer didn't undergo sufficient changes; at the same time the metallic base was strain-hardened to 1 100 HV50. As it was drawn away from the turning surface, the microhardness of the metallic base was decreasing and equaled to 500…520 HV50 at the distance of 1.2 mm from the turning surface. Strain hardening was not observed at the depth of more than 3mm. Cutting depth increase up to 1.5 mm caused simultaneous influence of force and heat factors. The temperature influence revealed in increasing of metallic base plasticity in the specimen's surface layers. Strain hardening of heated surface layers didn't occur. While drawing away from the cutting surface, the influence of the temperature factor decreased, when the influence of force factor remained the same. Due to the base plasticity decrease the strain hardening occurred. The metallic base strain was hardened to 490…520 HV50. The overall heating of the specimen caused the decrease of strain hardening depth to 0.4 mm. Originality. The methodology of change evaluation of high-chromium cast iron structure and properties under the influence of physical and heat factors during mechanical machining has been elaborated. Practical value. This methodology allows developing the recommendations for choices of highchromium cast iron machining modes and conditions.

Текст научной работы на тему «Влияние физических и тепловых процессов на структуру и свойства высокохромистого чугуна при обработке резанием»

Наука та прогрес транспорту. Вкник Дншропетровського нацюнального ушверситету залiзничного транспорту, 2014, № 6 (54)

УДК 669.13:621.91

В. В. НЕТРЕБКО1*

1 Каф. «Оборудование и технология сварочного производства», Запорожский национальный технический университет, ул. Жуковского, 64, Запорожье, Украина, 69063, тел. +38 (061) 270 95 20, эл. почта olgavvn@mail.ru, ОЯСГО 0000-0003-3283-0116

ВЛИЯНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ И ТЕПЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ НА СТРУКТУРУ И СВОЙСТВА ВЫСОКОХРОМИСТОГО ЧУГУНА ПРИ ОБРАБОТКЕ РЕЗАНИЕМ

Цель. В работе проведен анализ изменений структуры и свойств высокохромистых чугунов под действием физических и тепловых факторов при механической обработке резанием. Методика. Разработана и применена методика оценки силового и теплового воздействия резца на обрабатываемый материал. Литые образцы предварительно обтачивались до диаметра 25 мм. На торцевой поверхности образца длиной 50 мм изготавливали микрошлиф. Для точения использовали стандартные пластины 10*10 мм из ВК8 по ГОСТ 19051-80. Результаты. Силовое воздействие на образцы из высокохромистого чугуна при обработке резанием вызывало образование наклепа. Воздействие температуры на структуру и свойства высокохромистого чугуна при обработке резанием вызывало повышение пластических свойств металлической основы в зоне резания, дробление карбидной фазы и устраняло наклеп. При точении с глубиной резания 0,8 мм происходило только силовое воздействие резца на образец. В поверхностном слое карбидные включения практически не претерпевали изменений, при этом металлическая основа наклепывалась до 1 100 ИУ50. По мере удаления от поверхности точения микротвердость металлической основы понижалась и составила 500... 520 И У50 на расстоянии 1,2 мм от поверхности точения. На глубине более 3 мм наклеп не наблюдался. Увеличение глубины резания до 1,5 мм вызывало одновременное воздействие как силового, так и теплового факторов. Воздействие температуры проявилось в повышении пластичности металлической основы в поверхностных слоях образца. Наклеп нагретых поверхностных слоев не происходил. По мере удаления от поверхности резания влияние температурного фактора уменьшалось, а силового сохранялось. Пластичность основы понижалась, что вызывало появление наклепа. Металлическая основа наклепывалась до 490... 520 ИУ50. Общий нагрев образца уменьшил глубину наклепа до 0,4 мм. Научная новизна. Разработана методика оценки изменений структуры и свойств высокохромистого чугуна под действием физических и тепловых факторов при механической обработке резанием. Практическая значимость. Использование данной методики позволит разрабатывать рекомендации по выбору режимов и условий обработки чугуна резанием.

Ключевые слова: высокохромистый чугун; структура; свойства; резание; наклеп

Введение

Обработка резанием деталей из белых высокохромистых чугунов затруднена из-за их высокой твердости. Трудности, связанные с механической обработкой этих материалов, вынуждают ограничивать их применение или изменять химический состав, что приводит к снижению эксплуатационной стойкости [3, 15].

Экономное легирование чугунов [2, 5, 11, 13, 14] создает метастабильные структуры, обладающие повышенной износостойкостью. Воздействие физических и тепловых факторов в процессе механической обработки резанием может вызывать изменения структуры и свойств этих

чугунов, ухудшающие обрабатываемость. Применение смягчающих видов термической обработки удорожает стоимость литья, а иногда оказывается не эффективным [9].

В процессе механической обработки обрабатываемая деталь подвергается силовому воздействию резца, а также тепловому воздействию, которое вызвано трением. При силовом воздействии резца в обрабатываемом материале возникают внутренние напряжения, протекает пластическая деформация и упрочнение (наклеп). Повышение температуры в зоне резания может вызывать изменение структуры и свойств обрабатываемого материала.

Наука та прогрес транспорту. Вкник Дншропетровського нацюнального ушверситету залiзничного транспорту, 2014, № 6 (54)

Таким образом, в процессе резания в обрабатываемом материале возникают процессы упрочнения (в результате пластической деформации) и разупрочнения (при нагреве). Протекающие физические и тепловые процессы в обрабатываемом материале оказывают значительное влияние на обрабатываемость. Изучение изменений структуры и свойств, протекающих в белых высокохромистых чугунах при обработке резанием, позволит оптимизировать режимы резания и условия обработки (с применением СОЖ или без). Режимы резания, обеспечивающие максимальную производительность, не всегда обеспечивают минимальную себестоимость обработки [12]. Имеющиеся представления [1, 4, 6-8, 10] об изменениях структуры и свойств материалов при деформации и нагреве не позволяют объективно оценить изменения, происходящие в высокохромистых чугунах в процессе механической обработки резанием.

Цель

Цель работы заключалась в анализе изменений структуры и свойств высокохромистых чугу-нов под действием физических и тепловых факторов при механической обработке резанием.

Методика

Исследовали влияние физических и тепловых процессов на структуру и свойства чугуна состава, масс. %: углерод 3,33; марганец 5,86; кремний 1,10; хром 19,20; никель 2,84; сера 0,02; фосфор 0,03. Чугун выплавляли в индукционной печи с основной футеровкой. В сухие формы отливали цилиндрические образцы диаметром 30 мм и длиной 400 мм. Литые образцы предварительно обтачивались до диаметра 25 мм. На торцевой поверхности образца длиной 50 мм, после изготовления микрошлифа и обработки травителем Марбле, наносили координатные риски через 2 мм (рис. 1) и измеряли микротвердость структурных составляющих, до и после механической обработки резанием, на приборе ПМТ-3 и Бигашт-1. Анализ структуры выполняли на оптическом микроскопе Sigeta ММ-700 и РЕМ 106И. Для точения использовали стандартные резцы 10^10 мм из ВК8 по ГОСТ 19051-80. Режимы резания: глубина резания - 0,8 и 1,5 мм; продольная подача - 0,2 мм/об, частота вращения шпинделя при

точении и сверлении - 400 об/мин. СОЖ не применяли. Точение образцов осуществляли от центра к торцевой поверхности (рис. 2).

Рис. 1. Образец с насечками Fig. 1. Specimen with notchings

Рис. 2. Схема точения образца Fig. 2. Specimen's turning scheme

Результаты

Структура высокохромистого чугуна состояла из карбидных включений эвтектического типа и аустенитной металлической основы (рис. 3, а). Микротвердость металлической основы составляла 400.. .430 HV50.

При точении с глубиной резания 0,8 мм происходило только силовое воздействие резца на образец (температура нагрева до 100 °C). В поверхностном слое карбидные включения практически не претерпевали изменений, при этом металлическая основа наклепывалась до 1 100 HV50 (рис. 4). По мере удаления от поверхности точения микротвердость металичес-кой основы понижалась и на расстоянии 1,2 мм составила 500. 520 HV50 поверхности точения. На глубине более 3мм наклеп не наблюдался.

Увеличение глубины резания до 1,5 мм вызывало одновременное воздействие как силового фактора, так и теплового. Температура нагрева заготовки достигала 500 °C. Воздействие температуры проявилось в повышении пластичности металлической основы в поверхностных слоях

Наука та прогрес транспорту. Вкник Дншропетровського нацюнального ушверситету залiзничного транспорту, 2014, № 6 (54)

заготовки. Пластичная металлическая основа деформировалась в результате силового воздействия резца, при этом хрупкие карбидные включения дробились и перемещались совместно с металлической основой (рис. 3, б, в, г).

а - a

б - b

г - d

д - e

е - f

Рис. 3. Структура высокохромистого чугуна, до и после резания. Увеличение: 1 500 (а, б, е),

4 000 (в, г, д): а - исходная структура; б - структура поверхностного слоя после точения при t - 1,5 мм; в - дробление карбидов в поверхностном слое без наклепа металлической основы; г - дробление карбидов, наклеп металлической основы и микротрещины; д - микротрещины у остроугольных граней карбидов; е - структура поверхностного слоя после сверления

Fig. 3. Structure of high-chromium cast iron before and after machining. Magnification: 1 500 (a, b, f),

4 000 (c, d, e): a - initial structure; b - structure of the surface layer after turning at t - 1.5 mm; c - fragmentation of carbides in the surface layer without strain hardening of the metallic base; d - fragmentation of carbides, strain hardening of the metallic base and microcracks; e - microcracks at the acute-angled edges of carbides; f- structure of the surface layer after turning

Рис. 4. Влияние различных видов механической обработки резанием на изменение микротвердости поверхностных слоев высокохромистого чугуна

Fig. 4. Influence of different mechanical machining types on the changes of the microhardness of high-chromium cast iron's surface layers

Наклеп нагретых поверхностных слоев не происходил. По мере удаления от поверхности резания влияние теплового фактора уменьшалось, а силового сохранялось. Пластичность основы понижалась, что вызывало появление наклепа. Протекающие процессы деформирования металлической основы вызвали появление в структуре чугуна полос скольжения и образование микротрещин (рис. 3, г, д). Микротрещины наблюдались, в основном, у остроугольных граней карбидов (рис. 3, д). Сочетание силового и теплового воздействия оказало влияние на изменение микротвердости металлической основы при точении (рис. 4). В поверхностном слое образца наклеп полностью отсутствовал. Уменьшение влияния теплового фактора проявилось в повышении микротвердости (наклепе) металлической основы до 490... 520 HV50 на глубине 0,1 мм от поверхности точения. Общий нагрев образца уменьшил глубину наклепа до 0,4 мм.

Процесс сверления оказал меньшее воздействие на обрабатываемый материал, чем при точении за счет меньших усилий резания. При сверлении, воздействие силового и теплового факторов проявилось в меньшей степени, чем при точении, что объясняется спецификой про-

в - С

Наука та прогрес транспорту. Вкник Дншропетровського нацюнального ушверситету залiзничного транспорту, 2014, № 6 (54)

цесса сверления. Совместное влияние силового и теплового фактора распространялось на глубину до 0,1 мм. В поверхностном слое до 10 мкм наблюдалось дробление карбидов, за счет силового и теплового воздействия (рис. 3, е). Незначительный нагрев образца при сверлении не устранил силового воздействия сверла. Повышение микротвердости металлической основы чугуна, при сверлении, достигло 660...690 ИУ50 на расстоянии 0,1 мм от поверхности отверстия (рис. 4). Изменение микротвердости распространялось на глубину до 0,5 мм.

Анализ проведенных исследований позволяет рекомендовать проведение черновой обработки резанием деталей из высокохромистого чугуна, с большой глубиной резания без применения СОЖ (с нагревом детали), что позволит получить поверхностный слой с низкой твердостью. Чистовую обработку целесообразно проводить с глубиной резания до 1 мм с применением СОЖ, что позволит получить рабочую поверхность высокой твердости.

Научная новизна и практическая значимость

Разработана и применена методика оценки изменений структуры и свойств высокохромистого чугуна под действием физических и тепловых факторов при механической обработке резанием. Использование данной методики позволит разрабатывать рекомендации по выбору режимов и условий обработки чугуна резанием.

Выводы

1. Сочетание силового и теплового воздействия определяет процессы упрочнения и разупрочнения поверхностных слоев высокохромистого чугуна. Воздействие силового фактора, повышающего микротвердость поверхностных слоев чугуна, нивелируется нагревом.

2. Силовое воздействие на структуру и свойства высокохромистого чугуна при обработке резанием вызывает наклеп. Зона повышенной микротвердости металлической основы высокохромистого чугуна наблюдается до 3 мм от поверхности резания.

3. Воздействие температуры на структуру и свойства высокохромистого чугуна при обработке резанием проявляется в повышении пластических свойств металлической основы в зо-

не резания, дроблении карбидной фазы и устранении наклепа.

4. Черновую обработку деталей из высокохромистого чугуна целесообразно проводить с большой глубиной резания без применения СОЖ с целью облегчения последующей чистовой обработки. Чистовую обработку целесообразно проводить с глубиной резания до 1 мм с применением СОЖ.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Бунин, К. П. Металлография / К. П. Бунин, А. А. Баранов. - Москва : Металлургия, 1970. -256 с.

2. Волчок, И. П. Особенности легирования марганцем износостойких высокохромистых чугу-нов / И. П. Волчок, В. В. Нетребко // Литье и металлургия. - 2012. - № 3. - С. 162-165.

3. Гарбер, М. Е. Износостойкие белые чугуны / М. Е. Гарбер. - Москва : Машиностроение, 2010. - 280 с.

4. Гарост, А. И. Железоуглеродистые сплавы / А. И. Гарост. - Минск : Беларус. наука, 2010. -252 с.

5. Гарост, А. Н. Механизм структурообразования в экономнолегированных износостойких чугу-нах / А. Н. Гарост // Литье и металлургия. -2012. - № 3. - С. 101-113.

6. Гуляев, А. П. Металловедение / А. П. Гуляев. -Москва : Металлургия, 1978. - 648 с.

7. Нетребко, В. В. Влияние марганца на структуру высокохромистых чугунов / В. В. Нетребко // Вкн. Дншропетр. нац. ун-ту залiзн. трансп. iм. акад. В. Лазаряна. - Дншропетровськ, 2012. - Вип. 42. - С. 167-169.

8. Сильман, Г. И. Материаловедение / Г. И. Силь-ман. - Москва : Академия, 2008. - 336 с.

9. Чабак, Ю. Г. Влияние режима отжига на микроструктуру и твердость высокохромистых чу-гунов с повышенным содержанием аустенито-образующих элементов / Ю. Г. Чабак // Стр-во, материаловед., машиностроение : сб. науч. тр. / ПГАСА. - Днепропетровск, 2013. - Вып. 67. -С. 188-192.

10. Чабак, Ю. Г. Структурные изменения в ком-плекснолегированном белом чугуне при дестабилизирующем нагреве / Ю. Г. Чабак, В. Г. Еф-ременко, Р. Р. Станишевский // Вюн. Дншропетр. нац. ун-ту залiзн. трансп. iм. акад. В. Лазаряна. - Дншропетровськ, 2011. - Вып. 38. -С. 229-232.

11. Чейлях, А. П. Экономнолегированные мета-стабильные сплавы и упрочняющие техноло-

Наука та прогрес транспорту. Вкник Дншропетровського нацюнального ушверситету залiзничного транспорту, 2014, № 6 (54)

гии / А. П. Чейлях. - Харьков : ННЦ ХФТИ, 2003. - 212 с.

12. Ящерицын, П. И. Теория резания. Физические и тепловые процессы в технологических системах / П. И. Ящерицын, М. Л. Еременко, Е. Э. Фельдштейн. - Минск : Высш. шк., 1990. - 512 с.

13. Analysis of the Structure and Abrasive Wear Resistance of White Cast Iron With Precipitates of Carbides / D. Kopycinski, M. Kawalec, A. Szcz^s-ny [et al.] // Archives of Metallurgy and Materials.

В. В. НЕТРЕБКО1*

1 Каф. «Обладнання та технолопя зварювального виробництва», Зап^зький нацюнальний техшчний ушверситет, вул. Жуковського, 64, Запорiжжя, Украша, 69063, тел. +38 (061) 270 95 20, ел. пошта olgavvn@mail.ru, ORCID 0000-0003-3283-0116

ВПЛИВ Ф1ЗИЧНИХ I ТЕПЛОВИХ ПРОЦЕС1В НА СТРУКТУРУ ТА ВЛАСТИВОСТ1 ВИСОКОХРОМИСТОГО ЧАВУНУ ПРИ ОБРОБЦ1 Р1ЗАННЯМ

Мета. В роботi проведено аналiз перетворень структури та властивостей високохромистих чавушв пiд впливом фiзичних та теплових факторiв, якi виникають пiд час механiчноi обробки рiзанням. Методика. Роз-роблена та застосована методика оцiнки силового та теплового впливу рiзця на оброблюваний матерiал. Вили-вки попередньо оброблювались рiзанням до дiаметру 25 мм. На торцевш поверхнi зразка довжиною 50 мм було зроблено мiкрошлiф. Для точшня використовували стандартнi пластини 10*10 мм з ВК8 зпдно ГОСТ 19051-80. Результата. Силовий вплив на зразки з високохромистого чавуну щд час обробки рiзанням викликав утворення наклепу. Вплив температури на структуру та властивосп високохромистого чавуну щд час обробки рiзанням викликав щдвищення пластичних властивостей металевоi' основи в зош рiзання, дробления карбiдноi' фази та усував наклеп. При точшт з глибиною рiзаиия 0,8 мм ввдбувався тiльки силовий вплив рiзця на зразок. У поверхневому шарi включення карбiдiв майже не зазнавали змiн, в той час як металева основа наклепувалась до 1 100 ИУ50. При вiддаленнi ввд поверхнi точiния мiкротвердiсть металево! основи знижува-лась та становила 500...520 ИУ50 на вiдстаиi 1,2 мм ввд поверхиi точiния. На ввдсташ вiд поверхнi понад 3 мм наклеп не виявили. Збiльшения глибини рiзаиия до 1,5 мм викликало одночасний вплив як силового, так i теплового факгорiв. Вплив температури виявився у збiльшеннi пластичносп металево! основи в поверхневих шарах зразка. Наклеп нагрггах поверхневих шарiв не вiдбувався. При ввддаленш вiд поверхиi рiзаиия вплив температурного фактора зменшувався при збереженш силового. Пластичнiсть основи зменшувалась, що призвело до вииикиения наклепу. Твердють металево! основи пiдвищилась до 490.520 ИУ50. Загальний нагрiв зразка зменшив глибину наклепу до 0,4 мм. Наукова новизна. Розроблена методика оцшки змш у структурi та влас-тивостях високохромистого чавуну пiд дieю фiзичних та теплових факторiв яш виникають пiд час мехаиiчноi обробки рiзанням. Практична значимiсть. Використання дано! методики дозволить розробляти рекомендащ! з вибору режимiв i умов обробки чавуну рiзанням.

Ключовi слова: високохромистий чавун; структура; властивостц рiзания; наклеп

- 2013. - Vol. 58. - Iss. 3. - P. 973-976. doi: 10.2478/amm-2013-0113.

14. Belikov, S. Manganese influence on chromium distribution in high-chromium cast iron / S. Belikov, I. Volchok, V. Netrebko // Archives of Metallurgy and Materials. - 2013. - Vol. 58. - Iss. 3.

- P. 895-897. doi: 10.2478/amm-2013-0095.

15. Gierek, A. Zeliwo stopowe jako tworzywo konstrukcyjne / A. Gierek, L. Bajka. - Katowice : Slask, 1976. - 230 p.

Наука та прогрес транспорту. Вкник Дншропетровського нацюнального ушверситету залiзничного транспорту, 2014, № 6 (54)

V. V. NETREBKO1*

1 Dep. «Equipment and Technology of Welding Production», Zaporizhzhia National Technical University, Zhukovskyi St. 64, Zaporizhzhia, Ukraine, 69063, tel. +38 (061) 270 95 20, e-mail olgavvn@mail.ru, ORCID 0000-0003-3283-0116

INFLUENCE OF PHYSICAL AND HEAT PROCESSES ON THE STRUCTURE AND PROPERTIES OF HIGH-CHROMIUM CAST IRON DURING MACHINING

Purpose. Analysis of changes of high-chromium cast irons' structure and properties under the influence of physical and heat factors during mechanical machining. Methodology. The methodology of evaluation of the cutting tool's force and heat influence on the machined material has been developed and applied. Cast specimens underwent preliminary turning to obtain the diameter of 25 mm. The microsection was made on the end surface of the specimen with the length of 50 mm. Standard plates with sizes 10*10 mm made of VK8 according to the State Standard 19051-80 were used in the turning process. Findings. Force influence on the specimens made of high-chromium cast iron caused strain hardening during machining. Temperature influence on the structure and properties of high-chromium cast iron during machining caused increase of the plasticity characteristics of the metallic base in the cutting area, fragmentation of the carbide phase and elimination of the strain hardening. During turning with cutting depth 0.8 mm only force influence of the cutting tool on the specimen took place. Carbide inclusions in the surface layer didn't undergo sufficient changes; at the same time the metallic base was strain-hardened to 1 100 HV50. As it was drawn away from the turning surface, the microhardness of the metallic base was decreasing and equaled to 500.. .520 HV50 at the distance of 1.2 mm from the turning surface. Strain hardening was not observed at the depth of more than 3mm. Cutting depth increase up to 1.5 mm caused simultaneous influence of force and heat factors. The temperature influence revealed in increasing of metallic base plasticity in the specimen's surface layers. Strain hardening of heated surface layers didn't occur. While drawing away from the cutting surface, the influence of the temperature factor decreased, when the influence of force factor remained the same. Due to the base plasticity decrease the strain hardening occurred. The metallic base strain was hardened to 490... 520 HV50. The overall heating of the specimen caused the decrease of strain hardening depth to 0.4 mm. Originality. The methodology of change evaluation of high-chromium cast iron structure and properties under the influence of physical and heat factors during mechanical machining has been elaborated. Practical value. This methodology allows developing the recommendations for choices of high-chromium cast iron machining modes and conditions.

Keywords: high-chromium cast iron; structure; properties; machining; strain hardening

REFERENCES

1. Bunin K.P., Baranov A.A. Metallografiya [Metallography]. Moscow, Metallurgiya Publ., 1970. 256 p.

2. Volchok I.P., Netrebko V.V. Osobennosti legirovaniya margantsem iznosostoykikh vysokokhromistykh chu-gunov [Peculiarities of alloying of high-chromium cast irons with manganese]. Litye i metallurgiya - Foundry and metallurgy, 2012, no. 3, pp. 162-165.

3. Garber M.Ye. Iznosostoykiye belyye chuguny [Wear resistant white cast irons]. Moscow, Mashinostroyeniye Publ., 2010. 280 p.

4. Garost A.I. Zhelezouglerodistyye splavy [Iron-carbon alloys]. Minsk, Belaruskaya nauka Publ., 2010. 252 p.

5. Garost A.N. Mekhanizm strukturoobrazovaniya v ekonomnolegirovannykh iznosostoykikh chugunakh [Structure formation mechanism in the sparingly alloyed wear resistant cast irons]. Litye i metallurgiya - Foundry and metallurgy, 2012, no. 3, pp. 101-113.

6. Gulyayev A.P. Metallovedeniye [Physical metallurgy]. Moscow, Metallurgiya Publ., 1978. 648 p.

7. Netrebko V.V. Vliyaniye margantsa na strukturu vysokokhromistykh chugunov [Manganese influence on the structure of high-chromium cast irons]. Visnyk Dnipropetrovskoho natsionalnoho universytetu zaliznichnoho transportu imeni akademika V. Lazariana [Bulletin of Dnipropetrovsk National University of Railway Transport named after Academician V. Lazaryan], 2012, issue 42, pp. 167-169.

8. Silman G.I. Materialovedeniye [Material Science]. Moscow, Izdatelskiy tsentr «Akademiya» Publ., 2008. 336 p.

Наука та прогрес транспорту. Вкник Дншропетровського нацюнального ушверситету залiзничного транспорту, 2014, № 6 (54)

9. Chabak Yu.G. Vliyaniye rezhima otzhiga na mikrostrukturu i tverdost vysokokhromistykh chugunov s povy-shennym soderzhaniyem austenito-obrazuyushchikh elementov [Annealing mode's influence on the microstructure and hardness of high-chromium cast irons with increased content of austenite-forming elements].

Stroitelstvo, materialovedeniye, mashinostroyeniye [Consruction, material science, machine building], 2013, issue 67, pp. 188-192.

10. Chabak Yu.G., Yefremenko V.G., Stanishevskiy R.R. Strukturnyye izmeneniya v kompleksnolegirovannom belom chugune pri destabiliziruyushchem nagreve [Structure changes in the complex-alloyed white cast iron during destabilizing heating]. Visnyk Dnipropetrovskoho natsionalnoho universytetu zaliznichnoho transportu imeni akademika V. Lazariana [Bulletin of Dnipropetrovsk National University of Railway Transport named after Academician V. Lazaryan], 2011, issue 38, pp. 229-232.

11. Cheylyakh A.P. Ekonomnolegirovannyye metastabilnyye splavy i uprochnyayushchiye tekhnologii [Sparingly alloyed metastable alloys and strengthening technologies]. Kharkov, NNTs KhFTI Publ., 2003. 212 p.

12. Yashcheritsyn P.I., Yeremenko M.L., Feldshteyn Ye.E. Teoriya rezaniya. Fizicheskiye i teplovyye protsessy v tekhnologicheskikh sistemakh [Machining theory. Physical and heat processes in technological systems]. Minsk, Vysheyshaya shkola Publ., 1990. 512 p.

13. Kopycinski D., Kawalec M., Szcz^sny A., Gilewski R., Piasny S. Analysis of the Structure and Abrasive Wear Resistance of White Cast Iron With Precipitates of Carbides. Archives of Metallurgy and Materials, 2013, vol. 58, issue 3, pp. 973-976. doi: 10.2478/amm-2013-0113.

14. Belikov S., Volchok I., Netrebko V. Manganese influence on chromium distribution in high-chromium cast iron. Archives of Metallurgy and Materials, 2013, vol. 58, issue 3, pp. 895-897. doi: 10.2478/amm-2013-0095.

15. Gierek A., Bajka L. Zeliwo stopowe jako tworzywo konstrukcyjne. Katowice, Slask Publ., 1976. 230 p.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Статья рекомендована к публикации д.т.н., проф. А. А. Митяевым (Украина); д.т.н.,

проф. И. А. Вакуленко (Украина)

Поступила в редколлегию: 22.08.2014

Принята к печати: 27.10.2014

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.