Ножи для резки металла (А. Б. Стеблов, Д. В. Ленартович, Е. И. Понкратин). Обзорная статья.

 

Углерод (С)

Известно, что при уменьшении содержания углерода уменьшается твердость, также уменьшается склонность к хрупкому разрушению, повышается ударная вязкость. Среднее содержание углерода по ГОСТ 5950-00 - 0,51%, по патентам 0,52% т.е. практически равны, что близко к сталям 5ХВ2СФ и 6ХВ2С. В патентах часто используют более низкое содержание углерода (до 0,35%), при условии, что необходимую твердость обеспечивают добавлением других химических элементов, таких как азот, вольфрам, молибден, хром образующих карбонитриды. Минимальное значение углерода на всех марках сталей сопоставимо. Максимальное значение содержания углерода в сталях по патентам больше. Среднее квадратичное отклонение в патентах в 2 раза больше. Размах в патентах больше в 2 раза. Ассиметрия – смещено влево от среднего в ГОСТах больше, чем в патентах, однако в ГОСТах ассиметрия хуже чем в патентах (больше размытость процесса). Эксцесс в ГОСТах в 2 раза круче, чем в патентах. Коэффициент вариации в сталях по  ГОСТ в 2 раза меньше, чем в патентах, т.е. выборка более представительна.

Кремний (Si)

Кремний способствует к сохранению малого зерна при нагреве, увеличивает прокаливаемость. В сочетании с алюминием снижает кислород в стали. Среднее содержание Si по ГОСТ5950  – 0,8%, в патентах – 0,9%, что соответствует сталям 5ХВ2СФ и 6ХВ2С. Следует помнить, что при Si >1,2% технологические свойства стали ухудшаются.

Средние значения, максимальное значение и размах = макс. – мин., можно считать сопоставимыми. Минимальные значения равны, максимальные значения в патентах в 2 раза больше, чем в ГОСТ. Ср.кв.откл. и размах в 2 раза больше в патентах. Ассиметрия в ГОСТ– левосторонняя, а в патентах правосторонняя и больше 1, что свидетельствует о неоднородности выборки. Эксцесс в ГОСТ островершинный, крутой, в патентах – плосковершинный. Коэф.вар. в ГОСТ близок к однородному, а в патентах почти неоднородная выборка.

Марганец (Mn)

Марганец повышает прокаливаемость и ударную вязкость. Особенно это хорошо проявляется совместно с никелем. В сочетании Mn с Mo образуется мелкодисперсная структура при закалке и увеличивается твердость по сечению ножа. Среднее содержание Mn по ГОСТ –0,4, по патентам – 0,93. Выборка по среднему значению по ГОСТ и патентам не сопоставима. Минимальное значение одинаково, а максимум в патентах почти в три раза больше, что вызывает сомнение. Значения по содержанию марганца в этих сталях более 2%  в патентах  скорее всего искусственны и неоправданны..

Все показатели свидетельствуют о крайне большом разбросе относительно среднего и неоднородности выборки.

Хром (Cr)

Хром увеличивает прочность образуя карбиды и работает в сочетании с C, Ni, Ti, B и Mo. Среднее содержание Cr по ГОСТ –1,34, по патентам – 1,75. Среднее значение, минимум, максимум, размах сопоставимы.

Молибден (Mo)

Молибден влияет на теплостойкость, заменяет W и в сочетании с Cr повышает прокаливаемость. Среднее содержание Mo по ГОСТ –0,51, по патентам – 0,69. Минимум одинаков, максимум в патентах почти в 3 раза больше ГОСТ. Все остальные показатели в ГОСТе лучше, чем в патентах.

Ванадий(V)

Ванадий улучшает равномерность распределения химических элементов. Также введение ванадия с алюминием и азотом приводит к изменению природного зерна до 9–12 баллов за счет образования дисперсных частиц карбонитридов ванадия и нитридов алюминия. Для уменьшения стоимости стали нужно стремится к уменьшенью содержания V.

Среднее содержание V по ГОСТ – 0,27, по патентам – 0,41 сопоставимо. Минимум одинаков, максимум в патентах почти в 3 раза больше ГОСТ. Все остальные показатели в ГОСТе лучше, чем в патентах.

Вольфрам (W)

Вольфрам влияет на теплостойкость и, вместе с Ni увеличивает ударную вязкость, а с Cr повышает прокаливаемость. Mo и W взаимозаменяемы по соотношению Mo=W/2. Среднее содержание W по ГОСТ – 1,94 , по патентам – 1,04. Среднее значение и минимум в патентах меньше, чем в ГОСТ. Максимум, ср.кв.откл. и размах в 2 раза больше в патентах. Ассиметрия в ГОСТ– левосторонняя, а в патентах правосторонняя и больше 1, что свидетельствует о неоднородности выборки. Эксцесс в ГОСТ островершинный, крутой, в патентах – плосковершинный.

В целом сложно определить какая выборка по вольфраму более представительная. По минимуму и среднему значению предпочтительней патенты, что связано с экономией легирующего элемента.

Никель (Ni)

Никель повышает прокаливаемость и  ударную вязкость. Среднее содержание Ni по ГОСТ – 2,5 , по патентам – 1,5. Минимум в патентах также меньше, чем в ГОСТ. Максимум и размах в 2 раза больше в патентах. Ассиметрия в обоих случаях левосторонняя. Все остальные показатели в ГОСТе  лучше, чем в патентах.

Медь (Cu)

Медь повышает прочность, несколько увеличивает прокаливаемость, улучшает коррозионную стойкость. При 0,5% меди повышается пластичность, но при содержании более 0,2% высока вероятность красноломкости из-за появлению богатой медью двухфазной структуры по границам зерен металла, что снизит стойкость ножей. Содержание Cu по патентам от 0,1% до 1,6%, при среднем 0,48%.

Кальций (Са)

Кальций обеспечивает снижение концентраций внутренних напряжений за счет глобулизации неметаллических включения и предания им шаровидной формы. Также увеличивает упругость стали, что важно при ударных нагрузках. Содержание Cа по патентам от 0,1% до 0,8%, при среднем 0,25%.

Азот (N)

Азот, соединяясь с нитридообразующими элементами (V, Al, Ti) измельчает зерно и обеспечивает нитридное (карбонитридное) упрочнение стали. При высоких содержаниях азота снижается ударная вязкость. Содержание N по патентам от 0,012% до 0,8%, при среднем 0,286%.

Алюминий (Al)

Алюминий уменьшает величину зерна, повышает твердость и прочность за счет образования нитридов. Содержание Al по патентам от 0,015% до 2,1%, при среднем 0,52%.

Титан (Ti)

Сильно уменьшает величину зерна. При малых содержаниях уменьшает прокаливаемость, при большом содержании наоборот снижает. Несколько повышает прочность в сочетании с Cr. Содержание Ti по патентам от 0,1% до 0,6%, при среднем 0,29%.

Бор (В)

Бор сильно увеличивает прокаливаемость. Содержание В по патентам от 0,003% до 0,5%, при среднем 0,43%. Высокое содержание бора в основном присутствует в зарубежных патентах. В странах СНГ его использует в пределах от 0,0025–0,007.

РЗМ

В качестве РЗМ используют такие элементы как: цирконий, церий, ниобий, празеодим, иттрий.

Иттрий добавляют 0,001–0,16%. Улучшает механические свойства, износостойкость.

Празеодим добавляют 0,0005–0,001%. В сочетании с кальцием улучшает демпфирующие свойства, циклическую трещиностойкость, вязкость и пластичность стали.

Церий добавляют 0,01–0,1%,  с целью измельчения зерна аустенита.

Цирконий добавляют 0,05–0,3%. Несколько увеличивает прокаливаемость, уменьшает величину зерна, увеличивает равномерность.

Ниобий добавляют 0,05–0,6%. Уменьшает величину зерна, прокаливаемость. Повышает твердость.

Комплексной характеристикой химического состава стали может служить углеродный эквивалент.

Углеродный эквивалент (Сэкв)

Углеродный эквивалент был рассчитан по формуле:

Среднее содержание С_экв по ГОСТ – 1,17, по патентам – 2,27. Минимум, среднее значение и максимум по углеродному эквиваленту по ГОСТ в 2 раза меньше, чем по патентам. Анализ углеродного эквивалента не дает дополнительной информации для анализа, т.к. основная доля в нём приходится на углерод.

Выбор критерия управления механическими и служебными свойствами

Постановка задачи: требуется получить мелкозернистую структуру, поверхность должна быть твердой – мартенсит, сердцевина должна быть мягче поверхности для погашения удара, значит преобладание после термообработки остаточного аустенита. Чтобы избежать выкрашивания режущей кромки ножа, сталь должна быть достаточно вязкой.

Из вышесказанного следует, что наиболее важными свойствами режущих инструментальных сталей ударного нагружения являются: износостойкость, твердость, вязкость.

Повышение износостойкости достигается высоким содержанием карбидов в стали и их распределение. Твердость в основном зависит от содержания растворенного в мартенсите углерода. Вязкость также зависит от содержания углерода и других легирующих элементов, величины зерен аустенита, количества, распределения и дисперсности карбидной фазы.

Рассмотрим подробнее влияние химических элементов на выбранные параметры.

Влияние химических элементов на механические свойства.

Твердость

Исследована корреляционная зависимость между содержанием химических элементов в стали и твердостью HRC_э после закалки (таблица 4).

Таблица 4 – Матрица парных коэффициентов корреляции химических элементов и  твердости

Было рассмотрено влияние и зависимость химических элементов на твердость. По выборке из 69 значений  получено уравнение регрессии:

HRC_э =41 + 26 С – 0,24 Cr + 23 V-16 Cu+ 63 N + 3,2 ( Mo+ W/2) – 0,9 ( Si+ Al+ Mn+ Ni)     (2)

Было установлено, что наибольшую тесноту связи по твердости в выборке имеет углерод, коэффициент парной корреляции 0,8. Относительно невысокая теснота связи по твердости с другими элементами связана с большой дисперсией  данных около среднего значения и, относительно их малым количеством данных. Для более надёжной тесноты связи необходимо иметь массив данных по этим элементам не менее 400. Линейное регрессионное уравнение имеет высокий коэффициент множественной регрессии R=0,92. Ошибка уравнения регрессии для прогнозирования твердости достаточно высока, из-за  малого объёма данных в выборке σ_ош=3 HRCэ.

Элементы, на первый взгляд мало влияющие на твердость, увеличивает её в сумме с другими, образуя карбиды, карбонитриды, например хром.

Вязкость, предел прочности и пластичность

Статистический анализ по корреляционной связи между химическими элементами и свойствами готового изделия – вязкость, предел прочности, пластичность не позволил получить достаточно надёжных уравнений регрессии. Вероятно, это связано с малым массивом данных в выборке.

Рекомендации по  химическому составу новой стали для ножей гильотинных ножниц

На основе анализа влияния химического состава на свойства сталей для ударного инструмента, предложены составы новых сталей. В таблице 5 приведены предлагаемые новые составы сталей для ножей холодной резки

Таблица  5 – Предлагаемые варианты стали для ножей

Предлагаемые составы сталей прошли апробацию и в настоящее время патентуются.

Как было сказано выше, служебные свойства рабочего инструмента для резки лома, кроме химического состава стали, во многом определяет, технология термообработки – закалка, отпуск и т.д. 

При выборе режимов термообработки стали,важное значение имеет определение наряду с критическими точками Ас₁ и Ас₃ точки начала мартенситного превращения М_н.

Была выполнен статистический анализ влияния химического состава стали на точку М_н. Статистическое исследование проведено по  выборке из 77 марок инструментальных сталей [5] со следующим диапазоном изменения содержания химических элементов:

Таблица  6 - Статистические данные           

 ^* Х_ср, Х_мин, Х_макс - среднее, минимальное и максимальное значения содержания соответственно, σ – среднеквадратичное отклонение.

В справочной литературе [5] положение  точки начала мартенситного превращения дано для большинства марок сталей. В литературе по металловедению [6, 7] положение точки М_н рассматривается в зависимости от изменения содержания углерода в стали. Известно предположение, что начало мартенситного превращения связано с достижением критического значения периода решётки аустенита равного 3,61 Å. При увеличении содержания углерода критическое значение  периода решётки достигается при пониженных температурах в стали.  Известны ряд работ, в которых сделана попытка количественно оценить, влияние других химических элементов кроме углерода в стали, на положение критической точки начала мартенситного превращения М_н. Получены формулы для расчёта точки М_н в зависимости от основных элементов С, Mn, Cr, Ni, Mo, Cu, Si, которые давали приближённые оценки расчётной точки М_н для достаточно узкого интервала изменения перечисленных химических элементов. К сожалению, точное определения точки начала мартенситного превращения трудно определимо даже в пределах одной марки стали, так как диапазон изменения химических элементов довольно значителен. Например, углеродный эквивалент, определяемый по формуле 1 для стали 5ХВ2СФ изменяется от 1, 34 до 1,66, а для стали 6ХВ2С от 1,08 до 1,65.  В то же время, для всего интервала изменения химических элементов указано только одно значение точки Мн. По справочным данным [5] для стали 5ХВ2СФ М_н= 295^оС, а для стали 6ХВ2С   М_н= 270- 280^оС. Полагая, что эти точки соответствуют среднему содержанию химических элементов, справедливо было бы предполагать и изменение точки М_н в диапазоне от 250 до 345^оС. Кроме того, постоянно появляются новые марки стали, по которым данные по критическим точкам и точки М_н отсутствуют.

Общее влияние содержания химических элементов на изменение точки превращения М_н  показано на рисунке 1:

Содержание молибдена, вольфрама и кремния имеют очень большой разбросвокруг среднего значения и линии тренда и мало влияют на изменение точки М_н. Их увеличение незначительно понижает точку начала мартенситного превращения; низкие  парные и частные коэффициенты корреляции на уровне 0,15 не позволяют их использовать в результирующем уравнении регрессии. Несколько выше коэффициент корреляции у никеля - 0,37. Коэффициент парной корреляции также возрастает в случае совокупного влияния  молибдена и вольфрама (Mо+W/2).

В отличие от рассмотренных химических элементов увеличение содержания титана и бора приводит к повышению значения точки мартенситного превращения (рисунок б), причём это повышение по абсолютной величине очень значительное. В реальных сталях изменение содержания этих элементов варьируется в интервале 0,0001 – 0,09 %  значений при средних значениях 0,0025 % для титана и 0,0001 % для бора. Абсолютное влияние титана и бора в этих интервалах изменения их содержания на начало мартенситного превращения М_н не большое, но теснота связи по обработанному массиву высокая, коэффициент парной корреляции на уровне +0,50 и +0,65.

Используя стандартную методику расчёта уравнения множественной линейной регрессии, получили в упрощённом виде следующее уравнение:

М_н = 487,4 – 286,3·С – 27,9·Cr – 34,3·Mn -16·Ni – 58,1·V – 4,8·(Mо+W/2) + 178,1·Ti + 1755,6·B.  (3)

В виду мало значимого влияния в уравнение регрессии не вошли такие элементы как Ca, N и  Al. Анализ уравнения регрессии показывает, что наибольшее влияние на точку начала мартенситного превращения М_н  оказывают углерод, марганец, хром, ванадий, бор, титан. Было установлено, что наибольшую тесноту связи по выборке имеет углерод, коэффициент парной корреляции -0,86. Далее в порядке убывания идут  бор и титан, и от  -0,44 до -0,27 у хрома, марганца и никеля. Малый  коэффициент корреляции последних связан со значительной  дисперсией данных около среднего значения и малым их количеством по каждому элементу. Для большей тесноты связи массив данных по этим элементам должен быть увеличен. Связь между точкой М_н и содержанием каждого элемента носит преимущественно нелинейный характер, ближе к степенной зависимости третьего порядка. Тем не менее, в упрощённом линейном виде регрессионное уравнение имеет очень высокий коэффициент множественной регрессии  R=0,93.

Возможное отклонение фактических значений от расчетного по уравнению регрессии также достаточно высоко σ_ош= 23,4°С, в силу малого объёма данных в выборке. Исследования на эксцесс, асимметрию и коэффициент вариации также свидетельствует о неоднородности выборки.

В рассматриваемых в выборке среднелегированных сталях содержание основных элементов изменяется в интервале 0,15…3,0% с шагом 0,1%. По уравнению (3) был выполнен расчёт изменения точки М_н с изменением каждого из элементов уравнения при фиксированных значениях содержания оставшихся элементов на среднем уровне. Количественная оценка степени влияния на точку М_н рассматриваемых химических элементов при 0,1% изменения их содержания представлена в табл. 7:

Таблица 7.  Количественная оценка степени влияния химических элементов на точку М_н

Полученное уравнение достаточно точно прогнозирует расчётное значение точки начала мартенситного превращения М_н в соответствии с данными, приводимыми в справочной литературе [5], для инструментальных сталей. На основании полученного уравнения были сделаны  расчёты точки М_н  для новых марок сталей. В табл.8 представлены расчётные значения точки М_н по диапазону содержания химических элементов  новых марок сталей в сравнении с известными сталями для ножей холодной резки 6ХВ2С и 5ХВ2СФ.

Таблица 8. Расчетное значение точки М_н

Как видно из таблицы 8 расчётные значения М_н имеют хорошее совпадение со справочными данными [5].

Готовое изделие –нож, как правило повергается поверхностному упрочнению.

Современные технологии поверхностного упрочнения режущего инструмента

Виды упрочнения представлены в таблице 9 .

Таблица 9  – Виды упрочнения

Упрочнение изменением структуры всего объема металла достигается при термообработке.                                                                                                                   

Упрочнение изменением структуры поверхностного слоя

Лазерную обработку применяют для повышения стойкости режущею инструмента, для повышения стойкости штампов  и т.д. Весьма перспективно применение этого метода для упрочнения кромок режущих ножей, т.к. обеспечивает повышение твердости на 3 единицы по HRC по сравнению с максимально возможными методами стандартной термообработкой ТО.

Поверхностное упрочнение лучом лазера характеризуется рядом особенностей, позволяющих обеспечить: упрочнение локальных (по глубине и площади) объемов материала обрабатываемых деталей в местах их изнашивания (твердость упрочняемых участков может превышать на 15—20% и более твердость, достигаемую после термической обработки существующими способами); локальное упрочнение поверхностей труднодоступных углублений или полостей, в которые луч лазера может быть введен с помощью несложных оптических устройств; «пятнистое» поверхностное упрочнение значительных площадей деталей; заданную микрошероховатость упрочненных поверхностей; определенные физико-механические, химические и другие свойства поверхностей обрабатываемых деталей легированием их различными элементами с помощью лазерного излучении; отсутствие деформаций обрабатываемых деталей благодаря локальной термической обработки, что позволяет полностью исключить необходимость дополнительного финишного шлифования; простоту автоматизации процесса обработки лучом лазера по контуру. Метод основан на использовании явления высокоскоростного разогрева металла под действием энергии лазерного луча до температур, превышающих температуру фазовых превращений Ас1,но ниже температуры плавления и последующего высокоскоростного охлаждения за счет отвода тепла с поверхности в основную массу металла. При обработке лазерным лучом, как и в случае обычной закалки, в стали образуются мартенсит и остаточный аустенит. Твердость в зоне обработки повышается с 650—800 до 850—1100 HV (с 56-61 до 63-69 HRC), что обусловлено образованием в структуре более мелкозернистого мартенсита в результате быстрого нагрева и охлаждения. Глубина упрочненной зоны достигает0,2 мм. Стойкость технологического инструмента увеличивается в 2 раза и более.

Плазменная закалка представляет собой поверхностную термообработку, основанную на высокоскоростном нагреве поверхности материала и быстром ее охлаждении зa счет отвода тепла во внутрь обрабатываемой заготовки. Это обеспечивает формирование структуры и свойств поверхности сталей, которые во многих случаях нельзя достигнуть при традиционных способах термической обработки металлов. Плазменная обработка применяется при изготовлении штампов, пресс-форм, инструмента, фильер и ряда других деталей машин со специальными свойствами поверхности: высокой износостойкостью, коррозионной стойкостью, жаростойкостью, стойкостью против фреттинг-коррозии. Эффект от плазменной обработки достигается за счет изменения физико-механических свойств поверхностного слоя: увеличения твердости (в 2–10 раз), уменьшения коэффициента трения, создания сжимающих напряжений, залечивания микродефектов. Плазменная закалка позволяет получить закаленный слой глубиной до3,5 мм. На глубину плазменной закалки влияют такие факторы, как вид материала, скорость обработки, расстояние от среза сопла до обрабатываемой поверхности, мощность плазмотрона и некоторые другие. В то же время данная химико-термическая обработка протекает с невысокой скоростью (0,12–0,15 мм/ч) и очень энергоемка.

Применение скоростной электрофизикотермической обработки (СЭТО) позволяет проводить операции объемного упрочнения сталей за короткое технологическое время (за секунды). В большинстве случаев применение высоких скоростей нагрева, температур СЭТО закалкой и повышение скорости охлаждения увеличивает стабильность значений твердости. Максимальный разогрев при скоростном нагреве СЭТО способствует получению более прочной структуры инструментальных сталей. Использование СЭТО в производстве ножевой продукции из инструментальных сталей является новым прогрессивным технологическим методом. В этом методе электроконтактного нагрева с применением импульсного тока высокой плотности (электронного ветра в металле) лучшим вариантов технологического процесса является сочетание электрозакалки и электроотпуска.

Ремонт изношенных рабочих элементов инструмента при наличии сколов, трещин, выкрашиваний и других дефектов можно осуществлять с помощью наплавки их поверхностей порошковой проволокой марки ПП-АН148 по следующей технологии: зачистка дефектного участка; предварительный подогрев до 300°С с целью предотвращения возникновения трещин в наплавленном слое; наплавка дефектного участка проволокой; отпуск при 300°С в течении 1 часа; шлифовка или электроэрозионная обработка наплавленного участка. Технология обеспечивает получения наплавляемого материала типа 80Х12Н4Ф3М2В2НР с твердостью 58–60 HRC уже в первом слое металла наплавки. Структура наплавляемого металла – мартенсит с умеренным количеством остаточного аустенита. Структура обеспечивает сочетание высокой твердости с удовлетворительной ударной вязкостью (до 14 Дж/см²).

Электроискровую обработку применяют для повышения износостойкости и твердости поверхности деталей машин, жаростойкости и коррозионной стойкости поверхности, долговечности (режущей способности) металлорежущего инструмента, увеличения размеров изношенных деталей машин при ремонте. Благодаря такой обработке создается возможность значительно изменять исходные физические и химические свойства поверхностного слоя (твердость, износостойкость и др.) как быстрорежущей, так и других инструментальных сталей. Электроискровая обработка заключается в легировании поверхностного слоя металла изделия материалом электрода при искровом разряде и воздушной среде. В результате химических реакций легирующего металла с диссоциированным атомарным азотом и углеродом воздуха, а также е материалом детали в поверхностных слоях образуются закалочные структуры и сложные химические соединения (высокодисперсные нитриды, карбонитрнды и карбиды), возникает диффузионный износостойкий упрочненный слой. Упрочненный слой имеет высокие износостойкость и твердость (измерениям методом Виккерса твердость составляет 1000 – 1400 HV и зависит от материала электрода).

Упрочнение изменением химического состава поверхностного слоя

Основными преимуществами ХТО являются: возможность изменения свойств поверхностного слоя, варьирование химического состава, создание желаемого сочетания свойств поверхности изделия и сердцевины. ХТО позволяет изменять градиент свойств покрытия в направлении от поверхности к сердцевине. Это достигается за счет диффузионного насыщения поверхностного слоя каким-либо элементом, находящимся в атомарном состоянии и способным растворяться в базовом материале. Обработка обеспечивает повышение износостойкости главным образом за счет увеличения твердости поверхностного слоя. Возникновения в нем высокого уровня остаточных напряжений сжатия способствует повышению сопротивления усталости.

В промышленности с успехом используются различные диффузионные методы нанесения износостойких покрытий: борирование, цементация, азотирование и другие виды двух- и более компонентного диффузионного насыщения.

Одним из более эффективных методов ХТО является борирование. Толщина и структура полученных диффузионных покрытий зависит от химического состава стали и метода борирования. Процесс проводят в смеси борсодержащих порошков, паст, газов или в расплаве солей. Оптимальной глубиной борированного слоя для сталей 6ХВ2С является слой 0,09-0,15 мм. Выбор состава смеси определяется условиями работы упрочняемой поверхности (необходимой глубиной диффузионного слоя, твердостью, скоростью изнашивания и т.п.), требованиями защиты окружающей среды и экономическими соображениями. Как правило, насыщающие смеси можно использовать многократно (15–20 раз), без существенного корректирования их состава или с добавлением небольшого количества активаторов.

В результате борирования стойкость инструмента  из легированных инструментальных сталей – в 3-4 раза. Общие недостатки борированных поверхностей – их выкрашивание при эксплуатационных температурах, превышающих 800°С; продавление и откалывание боридных слоев высокой твердости, опирающихся на более мягкую основу; трудность восстановления изношенных поверхностей из-за высокой твердости остатков боридных слоев.

Для уменьшения хрупкости борированного слоя используют комплексное насыщение бором совместно с другими элементами –медью, никелем, хромом, медь, а для интенсификации диффузионных процессов применяют кипящий слой. Процесс проводят при температурах 850–1000°С в течение 30–120 минут.

Цементацию применяют для сталей с низким содержанием углерода. Детали науглероживают в наружной зоне, нагревая в соответствующей углеродсодержащей среде. При последующей закалке только наружный слой воспринимает высокую твердость, а сердцевина остается сравнительно мягкой и вязкой. Твердость легированных сталей после цементации около 62 HRC.

Одним из наиболее эффективных способов упрочнения поверхности является формирование в твердом карбюризаторе покрытий, содержащих карбонитриды. Такой способ называют нитроцементацией. Как пример газовая цементация – за время менее 2 часов можно получить глубину слоя до0,35 мм.

Кроме указанных направлений улучшения стойкости и ресурса работы ножей для порезки лома можно рекомендовать и технические решения по изменению конструкции самого ножа. Например, учитывая, что усилие резания возрастает во второй половине ножа, имеет смысл делать нож составным.

Литература

1. Эксплуатация ломоперерабатывающего оборудования / Е.С. Заварыкин, РВМ, 2004, №2,  С. 20–22

2. Пресс–ножницы: как сделать правильный выбор / А.И. Еремин, РВМ, 2004, №1, С. 8–41

3. Опыт улучшения качества ножей для резки металла/ Руфанов Ю.Г. и др., Сталь, №9,1998, С. 63-64

4. Геллер Ю.А. Инструментальные стали, М. Металлургия, 1968, 568с

5. Марочник сталей и сплавов. В.Г. Сорокин, А.В. Волосникова, С.А. Вяткин и др. – М.: Машиностроение, 1989, 640 с.

6.Зюзин В.И., Садовский В.Д., Баранчук С.И. Труды УФАН, 1941, вып.10, стр.11; Металлург 1939, №10-11, стр.75

7. Попов А.А., Нагорнов Н.П. сб. Проблемы конструкционной стали», Машгиз, 1949, стр.187