ФГБОУ ВО «Курский государственный университет», Курск, Россия:

Н. А. Костин, доцент кафедры общетехнических дисциплин и безопасности жизнедеятельности, канд. техн. наук, эл. почта: nikolay-kostin@yandex.ru
Е. В. Трусова, доцент кафедры общетехнических дисциплин и безопасности жизнедеятельности, канд. техн. наук, эл. почта: ev.trusova@yandex.ru

ФГБОУ ВО «Юго-Западный государственный университет», Курск, Россия:
В. И. Колмыков, профессор кафедры машиностроительных технологий и оборудования, докт. техн. наук, эл. почта: kolmikov@yandex.ru
Н. Н. Костин, магистрант кафедры охраны труда и окружающей среды

Показана возможность восстановления и упрочнения штамповых инструментов путем наплавки их специальными электродами ОЗШ-1 и ЦН-4 с последующей нитроцементацией. Исследована микроструктура нитроцементованных наплавок на поперечных шлифах с использованием микроскопа Quanta 650 FEG методом сканирующей электронной микроскопии. Экспериментально установлена зависимость абразивного износа наплавленных покрытий от температуры нитроцементации. Показано, что повышенная износостойкость нитроцементованных наплавок обусловлена характеристиками карбонитридной структуры диффузионных слоев, зависящими от легирования наплавленного металла и режимов нитроцементации. Рассмотрены особенности химико-термической обработки в высокоактивной азотисто-углеродной пасте, приводящей к образованию на поверхности наплавленного металла диффузионных слоев с избыточными карбонитридами, имеющими высокую твердость. Экспериментально показана высокая эффективность пастообразного покрытия на основе аморфного углерода и азотсодержащих компонентов (карбамида и железосинеродистого калия). Установлено, что для восстановления штамповых инструментов небольших размеров, имеющих невысокие допустимые износы, целесообразно использовать хромомолибденовую наплавку электродом ОЗШ-1, нитроцементованную при температуре 700 °C, для крупногабаритных штампов — марганцовистую наплавку ЦН-4. При этом нитроцементацию марганцовистых покрытий, наплавленных электродами ЦН-4, необходимо проводить при температуре 900 °C для получения на поверхности восстановленных штампов карбонитридных слоев большой глубины.

1. Гурьев А. М., Гармаева И. А., Мосоров В. И., Мижитов А. Ц., Лыгденов Б. Д. Упрочнение поверхности штампов из литой стали // Современные наукоемкие технологии. 2007. № 6. С. 32, 33.
2. Куликовский Р. А. Востановление наплавкой штампов пресс-форм // Новi матерiалi i технологii в металлургii та машинобудуванii. 2012. № 2. С. 67–70.
3. Орлик А. Г., Чернышев Г. Г. Разработка технологии механизированной дуговой наплавки покрытия с заданным комплексом свойств, стойкого к гидроабразивному износу // Машиностроение. 2012. № 8. С. 53–57.
4. Иванов А. С., Богданов М. В. Оптимизация технологии цементации и термической обработки низкоуглеродистых мартенситных сталей // Металловедение и термическая обработка металлов. 2016. № 2. С. 59–62.
5. Kostin N. A. Pack cyaniding of steel 6KH4M2FS in order to increase heavily-loaded die durability // Metal Science and Heat Treatment. 2020. Vol. 62, No. 5–6. P. 331–335.

6. Пат. 2592339 С1 РФ. Способ нитроцементации деталей из конструкционных и инструментальных сталей / Н. А. Костин, В. И. Колмыков, Н. Н. Костин и др. ; опубл. 20.07.2016, Бюл. № 20.
7. Пат. 2586178 С1 РФ. Способ нитроцементации деталей из конструкционных и инструментальных сталей / Н. А. Костин, В. И. Колмыков, Н. Н. Костин и др. ; заявл. 16.03.2015 ; опубл. 10.06.2016, Бюл. № 16.
8. Костин Н. А. Особенности закалки штамповых сталей 5ХГС и 5Х3ГС, науглероженных до заэвтэктоидных концентраций // Черные металлы. 2020. № 5. С. 31–36.
9. Костин Н. А., Трусова Е. В. Использование нитроцементованной стали ШХ15 в качестве материала для штамповых инструментов // Вопросы материаловедения. 2017. № 1. С. 31–37.
10. Вендт П. Консервация ресурсов в процессах термической обработки при подогреве, охлаждении и закалке // Черные металлы. 2016. № 5. С. 54–57.
11. Хлыбов А. А., Рябов Д. А., Нуждина Т. В. Влияние термической обработки на образование остаточных напряжений и методика их определения в образцах их стали 5ХНМ // Черные металлы. 2019. № 5. С. 61–66.
12. Köhnen P., Haase Ch., Bültmann J., Ziegler S., Schleifenbaum J., Bleck W. Mechanical properties and deformation behavior of additively manufactured lattice structures of stainless steel // Materials Design. 2018. Vol. 145. P. 205–217.
13. Knyazyuk T. V., Petrov S. N., Ryabov V. V., Khlusova E. I. Structure of a wear-resistant medium-carbon steel after hot deformation in hammer dies and heat treatment // Metal science and heat treatment. 2018. No. 9–10. P. 556–563.
14. Приймак Е. Ю., Степанчукова А. В., Яковлева И. А., Терещенко Н. А., Чирков Е. Ю. Влияние карбонитрации на склонность к отпускной хрупкости среднеуглеродистых легированных сталей // Металловедение и термическая обработка металлов. 2017. № 4. С. 48–54.
15. Мордасов Д. М., Зотов С. В. Термоциклическая обработка штампов для работы в условиях горячего деформирования из стали Х12МФ. — Тамбов : Вестник Тамбовского государственного технического университета, 2016. С. 481–490.
16. Mosecker L., Pierce D. T., Schwedt A., Beighmohamadi M., Mayer J., Bleck W., Wittig J. E. Temperature effect on deformation mechanisms and mechanical properties of a high manganese C + N alloyed austenitic stainless steel // Materials Science and Engineering: A. 2015.Vol. 642. Р. 71–83.
17. Bennati S., Fisicaro P., Valvo P. S. An elastic-interface model for the mixedmode bending test under cyclic loads // Procedia Structural Integrity. 2016. Vol. 2. P. 72–79.
18. Lin Shuang, Wang Dongpo, Li Chengning, Liu Xiuguo. Effect of cyclic plastic deformation on microstructure and mechanical properties of weld metals used for reel-lay pipeline steels // Materials Science and Engineering: A. 2018. Vol. 737. P. 77–84.
19. Shakhmatov A. V., Badrak R. P., Kolesov S. S. Influence of structure on the corrosion properties of high manganese high nitrogen stainless steel. — Austria : Proceedings of the European corrosion congress «Eurocorr 2015», 2015. P. 1–10.
20. Fiore Nikolas F., Coyle J., Udvardy Stephen P., Kosei Thomas H., Konkel William A. Abrasive wear-microstructure interactions in a Ni-Cr white iron // Wear. 1980. No. 2. P. 387–404.