Methods of Improving the Structure and Properties of High-Speed Steels
Loading...
Files
Date
2023
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
G. V. Kurdyumov Institute for Metal Physics of the N.A.S. of Ukraine (IMP NASU), Kyiv
Abstract
ENG: We review the works on the technologies of high-speed steels (HSSs) production. Different methods for improving the structure homogeneity of HSSs are considered. State-of-the-art techniques for controlling the structure of steels, the advantages and disadvantages of technologies are formulated. Modification methods for improving the structure of HSSs using various alkali metals, alkaline earth metals, rare-earth metals, misch metals are studied. An increase in cooling rate and the implementation of a spheroidizing treatment process to refine carbide dimensions in HSSs are considered. The sub-zero treatment for improving the fatigue characteristics, impact strength, hardness and wear resistance of HSSs are studied. Powder metallurgy is able to promote the refined and more uniform microstructures. This is their main advantage leading to improved properties and higher isotropy of HSSs. The regularities of phase and structural transformations by diffusion composition changing in the pressed powder mixture of alloys (in which the concentration of the alloying elements is similar to standard HSSs, but with different carbon content) are considered. As shown, using metal injection moulding and coating technologies are efficient ways to improve hardness and wear resistance of HSSs. The possibility of applying chemical-heat treatment to improve the structure of HSSs is shown. Diffusion changes in composition due to chemical-heat treatment allow obtaining in situ composite with a high level of physical and mechanical properties. The influence of additional doping on the structure and properties of composite materials of the eutectic type of binary systems, as well as the features of the structure formation of ternary colonies in the composite are considered.
UKR: Оглянуто роботи з технологій виробництва швидкорізальних криць. Розглянуто різні методи підвищення однорідности структури швидкорізальних криць. Сформульовано сучасні методи контролю структури криць, переваги та недоліки технологій. Досліджено методи модифікування для поліпшення структури швидкорізальних криць із використанням різних лужних металів, лужноземельних металів, рідкісноземельних металів, мішметалів. Розглянуто вплив збільшення швидкости охолодження та впровадження процесу сфероїдизації для поліпшення розмірів карбідів у швидкорізальних крицях. Досліджено кріогенне оброблення задля поліпшення втомних характеристик, ударної в’язкости, твердости та зносостійкости швидкорізальних криць. Порошкова металурґія здатна сприяти поліпшенню та більшій однорідності мікроструктури. Це її головна перевага, що приводить до поліпшених властивостей і більш високої ізотропії швидкорізальних криць. Розглянуто закономірності фазових і структурних перетворень через зміну дифузійного складу пресованої порошкової суміші стопів (у яких концентрація леґувальних елементів подібна до стандартної швидкорізальної криці, але відрізняється вмістом Карбону). Показано, що використання технологій лиття під тиском металу та нанесення покриттів є ефективними способами поліпшення твердости та зносостійкости швидкорізальних криць. Показано можливість застосування хеміко-термічного оброблення для поліпшення структури швидкорізальних криць. Дифузійні зміни складу внаслідок хеміко-термічного оброблення уможливили одержання in situ-композит з високим рівнем фізико-механічних властивостей. Розглянуто вплив додаткового леґування на структуру та властивості композиційних матеріалів евтектичного типу бінарних систем, а також особливості структуроутворення потрійних колоній у композиті.
UKR: Оглянуто роботи з технологій виробництва швидкорізальних криць. Розглянуто різні методи підвищення однорідности структури швидкорізальних криць. Сформульовано сучасні методи контролю структури криць, переваги та недоліки технологій. Досліджено методи модифікування для поліпшення структури швидкорізальних криць із використанням різних лужних металів, лужноземельних металів, рідкісноземельних металів, мішметалів. Розглянуто вплив збільшення швидкости охолодження та впровадження процесу сфероїдизації для поліпшення розмірів карбідів у швидкорізальних крицях. Досліджено кріогенне оброблення задля поліпшення втомних характеристик, ударної в’язкости, твердости та зносостійкости швидкорізальних криць. Порошкова металурґія здатна сприяти поліпшенню та більшій однорідності мікроструктури. Це її головна перевага, що приводить до поліпшених властивостей і більш високої ізотропії швидкорізальних криць. Розглянуто закономірності фазових і структурних перетворень через зміну дифузійного складу пресованої порошкової суміші стопів (у яких концентрація леґувальних елементів подібна до стандартної швидкорізальної криці, але відрізняється вмістом Карбону). Показано, що використання технологій лиття під тиском металу та нанесення покриттів є ефективними способами поліпшення твердости та зносостійкости швидкорізальних криць. Показано можливість застосування хеміко-термічного оброблення для поліпшення структури швидкорізальних криць. Дифузійні зміни складу внаслідок хеміко-термічного оброблення уможливили одержання in situ-композит з високим рівнем фізико-механічних властивостей. Розглянуто вплив додаткового леґування на структуру та властивості композиційних матеріалів евтектичного типу бінарних систем, а також особливості структуроутворення потрійних колоній у композиті.
Description
K. Chornoivanenko: ORCID 0000-0003-1613-7784
Keywords
high-speed steel, structure homogeneity, modification, sub-zero treatment, powder metallurgy, coating technologies, thermochemical treatment, in situ composite, швидкорізальна криця, однорідність структури, модифікування, кріогенне оброблення, порошкова металурґія, технології нанесення покриттів, хеміко-термічне оброблення, in situ-композит, КСЯСМ
Citation
Movchan O. V., Chornoivanenko, K. O. Methods of Improving the Structure and Properties of High-Speed Steels. Progress in Physics of Metals. 2023. Vol. 24, Iss. 3. P. 446–469. DOI: https://doi.org/10.15407/ufm.24.03.446.