' . 3:1 Z e s Z V T V . J é ,,. y 1 , ' Z t
- - -
- N A U K O W E
Î I 3 P O L I T E C H N I K I [ ' ■; ' ■ .$
S®É§ n t è i f i i î a®:® lÉ M ® « lÉ ®
3 3 1 Ł * * 3 ł * R i l
■.Áv , :í;.. í . . S
. : - - ' : . . : v :
m u C W J Ü . Ñ A Ł £ ; | v ;
i . '
HOSCIOW Y O H S STRUKTURY
■ g
H S T O f O W N A R Z Ę D Z I O W Y C H
î ; _ a ^ > i j i é | É i | - j í i
r J Ë G O l Ä S f Ö S Ö W A M l l '
v r '•".£? f,
'l i - I f ; ' t É É S ¡ A ‘ ‘ 1 *
^fPPlS^
: i 4 mm
i ą Q i v ^ j C Í E ■ - ^ ~ - ¿ c ~ ^ ^ Y L ' " > ? S - - "
ZESZYTY N A U K O W E Nr 1105
JAN
/
ILOŚCIOWY OPIS STRUKTURY STOPÓW NARZĘDZIOWYCH I JEGO ZASTOSOWANIE
G L I W I C E 1 9 9 1
Prof. dr hab. .inż. Leopold Berkowski Prof. dr hab. inż. Jerzy Ryś
KOLEGIUM REDAKCYJNE
REDAKTOR NACZELNY — Prof. dr hab. inż. J a n Węgrzyn REDAKTOR DZIAŁU — Prof. d r hab. inż. Izabella Hyla SEKRETARZ REDAKCJI — Mgr Elżbieta Leśko
OPRACOWANIE REDAKCYJNE Mgr A leksandra Kłobuszowska
Wydano za zgodą Rektora Politechniki Śląskiej
Druk z m akiet przygotowanych przez A utora
PL ISSN 0324-802X
W ydawnictwo Politechniki Śląskiej ul. K ujaw ska 3, 44-100 Gliwice
f i a k ł . 150+85 A r k . w y d . 10 A r k . d r u k . 7,75 P a p i e r o f i s e t . k l . I I I 70x100. 70g O d d a n o d o d r u k u 7.01.91 P o d p i s , d o d r u k u 11.02.91 D r u k u k o ń c z , w m a r c u 1991
Z a m . 6|91 C e n a z i 8 500,—
Fotokopie, druk i -oprawę
wykonano w Zakładzie Graficznym Politechniki Śląskiej w Gliwicach
WPROWADZENIE... 7
t . AKTUALNE K IE R U N K I ROZWOJU STOPÓW NARZĘDZIOW YCH... 11
1 . 1 . C Z Y N N IK I WPŁYWAJĄCE NA ROZWOJ STOPÓW NARZĘDZI OWYH... 11
1 . 2 . Z A G A D N IE N IE DOSKONALENIA KONWENCJONALNYCH S T A L I S Z Y B K O T N Ą C Y C H ... 16
1 . 3 . NOWE STOPY NARZĘDZIOW E... 19
1 . 4 . WŁASNA KONCEPCJA SKŁADU CHEMICZNEGO I STRUKTURY OSZCZĘDNO ŚCIOWYCH, NIELEDEBURYTYCZNYCH STOPÓW NARZĘDZIOW YCH... 24
1 . 5 . POSTĘP W Z A K R E S IE METOD I TEC H N IK B A D A N IA S T A L I SZYBKOTNĄ CYCH ORAZ PROBLEMATYKA BADAN POZNAWCZYCH... 33
1 . 6 . PODSUMOWANIE STUDIUM L IT E R A T U R Y I BADAN WŁASNYCH - TEZY ROZPRAWY I RAMOWY PROGRAM BADAN... 37
2 . OCENA PRZYDATNOŚCI MIAR I KRYTERIÓW O K R EŚ LA N IA JAKO ŚCI STOPÓW NARZĘDZIOWYCH NA PODSTAWIE BADAN WŁASNYCH... 4 1 2 . 1 . WŁAŚCIWOŚCI STRUKTURALNYCH M IAR I KRYTERIÓW OCENY JAKO ŚCI STOPÓW NARZĘDZIOWYCH... 4 1 2 . 2 . ILOŚCIOW A CHARAKTERYSTYKA STRUKTURY PIERW OTNEJ STOPÓW NARZĘ DZIOWYCH I J E J WYKORZYSTANIE W DOSKONALENIU T E C H N O L O G II... 46
2 . 3 . ILOŚCIOW A CHARAKTERYSTYKA FAZY WĘGLIKOWEJ STOPÓW NA RZĘ DZIO W Y CH .. 57
2 . 3 . 1 . UWAGI WSTĘPNE... 57
2 . 3 . 2 . METODA SKANINGU SYSTEMATYCZNEGO 1 A N A L IZ Y WAR IA N C YJN E J ILO ŚC IO W EJ OCENY NIEJEDNORODNOŚCI R O ZM IE S Z C ZE N IA CZĄSTEK FAZY DYSPERSYJNEJ ORAZ J E J ZASTOOWANIE W BADANIACH SEGREGACJI WĘGLIKÓW... 50
2 . 3 . 3 . ILOŚCIOW A CHARAKTERYSTYKA W IE LK O ŚC I I KSZTAŁTU WĘGLIKÓW PIERWOTNYCH W WYROBACH O DU2YCH PRZEKROJACH ZE STOPÓW NARZĘDZIOW YCH... 78
2 . 4 . METODYKA ILO ŚCIO W EJ OCENY W IE LK O ŚC I Z IA R N A OSNOWY STOPÓW NARZĘDZIOWYCH W S T A N IE HARTOWANYM... 05
2 . 5 . B A D A N IA PORÓWNAWCZE STRUKTURY I WŁASNOSCI U2YTKOWYCH S T A L I SZYBKOTNĄCYCH I NIELEDEBURYTYCZNYCH STOPÓW NARZĘDZIOW YCH... 92
3 . PODSUMOWANIE I W N IO S K I... 106
B IB L IO G R A F IA ... 109
PRACE WŁASNE [P W ]... 114
S T R E S Z C Z E N IA ... 110
IN TRO DU CTIO N... 7
1. CURRENT TRENDS IN TOOL ALLOYS DEVELOPMENT... 11
1 . 1 . FACTORS A FFEC TIN G THE PROGRESS IN TOOL A L L O Y S ..._... 11
1 . 2 . PROBLEMS OF IMPROVEMENT IN CONVENTIONAL H IG H -S P E E D S T E E L S ... 16
1 . 3 . NEW TOOL A L L O Y S ... ... 19
1 . 4 . AN O R IG IN A L CONCEPT OF CHEM ICAL C OM POSITIO N AND M ICRO STRUCTURE OF ECONOMICAL, N O N LE D E B U R ITIC TOOL A L L O Y S ... 24
1 . 5 . PROGRESS OF METHODS AND TECHNIQUES OF IN V E S T IG A T IO N S OF H IGH SPEED STEELS AND C O G N IT IV E S TU D IE S PROBLEMS... 33
1 . 6 . SUMMARY OF LIT E R A T U R E REVIEW - THESES OF THE WORK AND RESEARCH PROGRAMME O U T L IN E ... 37
2 . ASSESSMENT OF MEASURES AND C R IT E R IA OF TOOL ALLOYS Q U A LIT Y E VALUATIO N ON THE B A S IS OF THE A U TH O R 'S WORKS... 4 1 2 . 1 . PROPERTIES OF STRUCTURE-BASED MEASURES AND C R IT E R IA OF TOOL ALLOYS Q U A LIT Y E V A LU A T IO N ... 4 1 2 . 2 . Q U A N T IT A T IV E C H AR A C TE R IS TIC S OF THE PRIMARY STRUCTURE OF TOOL ALLOYS AND IT S A P P L IC A T IO N TO THE PROCESSING IMPROVEMENT... 46
2 . 3 . Q U A N T IT A T IV E C H AR A C TE R IS TIC S OF THE TOOL ALLOYS CARBIDE P H A S E .. 57
2 . 3 . 1 . INTRODUCTORY REMARKS... 57
2 . 3 . 2 . SYSTEM ATIC SCANNING AND VARIANCE A N A LY S IS METHOD OF Q U A N T IT A T IV E EVALU ATIO N OF DISPERSED PHASE PAR TIC LE S D IS T R IB U T IO N INHOMOGENEITY AND IT S A P P L IC A T IO N TO CARBIDE SEGREGATION S T U D IE S ... 58
2 . 3 . 3 . Q U A N T IT A T IV E C H A R A C TE R IS TIC S OF PRIMARY CARBIDES S IZ E AND SHAPE IN LARGE TOOL ALLOYS PRODUCTS... 78
2 . 4 . METHODOLOGY OF Q U A N T IT A T IV E E VA LU ATIO N OF TOOL ALLOYS MATRIX GRAIN S IZ E IN THE HARDENED S T A T E ... 85
2 . 5 . COMPARATIVE S TU D IE S OF THE MICROSTRUCTURE AND PROPERTIES OF HIGH SPEED STEEL AND N O N LE D EB U R ITIC TOOL A LLO Y S ... 92
3 . R E C A P IT U L A T IO N AND C O NCLUSIONS... 106
B IB L IO G R A P H Y ... 109
A UTH O R 'S WORKS [P W ]... 114
SUMMARY... ... 118
B o e a e H H e ... 7 1 . A K TyanbH bie H a n p a e n e H H /i paoBiiTH Si MHCTpyMeHTûn eh m x c n n a B O B ... 11 1 . 1 'frâKTOpbX BnHflWlUHe Ha paOBMTHe HHCTpVMèHTûn bHblX C n n âB û B ... 11 1 . 2 B o n p o c C ûB epiueH C T BûBâH H » oôbiHHbix 6biC T pop e;*yiuH x C T a n e tl ... 1 6 1 . 3 HoBbie HHCTpyMeHTanhHŁie enna& Li ... 1 9 1 . 4 COÔCTBÉrHHan KÙHUenitHfl XHMHHeCKOrO CÛCTâBa H CTpyKTypM 3KÛHÛMHÙ
jie r H p û B a n H u x ,H e n e n e 6 y p H T H H e c K H X H H crpyM eH T anb H bix cn n a B O B ... 2 4 1 . 5 n p o r p e c c b o ô n a c T H M eT o a o B w t ô x h h k H ccn eflû B a H H H 6bicT popeacyiU H x
C T a n e fl a T a K ï s n p o ô n e M a T H K a n ü Q H a B a T e n b H iix H c c n e a o B a H H f l ... 3 3 1 . 6 riûjaB efleH H e h t o p o b H oyHeHHii n w T e p a T y p b i h c o ô c T B e H H b ix H c c n e n o B a -
h hA — reoM CLi p a ô û T L i h û 6 m a « n p o rp a M M a H c c n e n o B a H H ft ... 3 7 2 . O ueH K a npH roflH ûC TH HOMepeHHtt h K pw T epH eB o n p e n e n e H H « K a n e c r s a
HHcpyM eHTanbHLix cn n a B O B Ha û c h û b ô c o ô c T B e H H b ix H ccneflO B aH H tt ... 4 1 2 . 1 C B o ttc T B a CTpyK TypH bix HOMepeHHtt h K p H T ep n eB o u ć h k h K a n e c T B a
H H crpyM eH T anbH L ix c n n a s û B ... 4 1 2 . 2 K ûn H H ecT B eH H afl x a p a K T e p n c T H K a nepBHM Hott C T p y K T y p ti H H C TpyneH —
T anbH b ix cn n a B O B h H c n o n b o o sa iiM H e £ b coBopw eH C T B O B aH H H T exH O — noPHH ... ... ... ... 4 6 2 . 3 K onH M ecTB eH H aij x a p aK T ep H C T H K a K a p ô n n H o fl $ a o M HHCTpywerHTanlhlix
cn n a B O B ... 5 7 2 . 3 . 1 BßOflHbie npHMèHâHHH ... .. ... 5 ? 2 . 3 . 2 MeTOfl C H c re M a T H H ec K o r o CKàHMHra h a n a n n a a BapvtaHUHM k o-
nHHèCTBèHHûft OqeHKH HeûflHûpûflHOCTH p â C n p e fle n è H H fl HaCTHU flH cn ep cH H o tt (|>aabi a T â K ^ e e ë n p H M e n e H H e b u c c n e n o & a H H /ix c e r p e r a u H H K a p ô n n o B ... ... 5 8 2 . 3 . 3 K on H H ecT B eH H a * x a p a K T e p H C T H K a BenMHMHU h $opM bi n ep B H H —
Hbix KapÔHAOB b n p o Ô K a x 6 o n b i u o r o c e n e H H « c H H C T pyM en- T a n bHkix c n n a B O B ... 7 8 2 . 4 MeTOflHKa K o n n n e c T B e H H o tt o u^h k h BenHHHHbi a e p H a n a T p H q u h h—
C T pyM eH TanbH bix c n n a B O B b oaK anëH H O H co cT a jiH H H ... 8 5 2 . 5 C paB H H T enbH b ie H C cneflO B aH H * C T pvK Typbi h c b o ô c t b óbicT popeacym H X
c r a n e t t h H en ea e6 y p H T H * iecK H X HHcrpyM e*HTan bHbrx cn n a B O B ... 9 2 3 . ilo fiB e A e H H e h t o t o b h b l i b o a m... ... 1 0 6 Btf6nuorpa<}>KJi ... .. 1 0 9 C o6cT B ^ H H b ie p a b o T b i ... ... 1 1 4 P e o io H e ... ... ... 1 1 8
s t ę p n e g o z m y s ło w e m u p o s t r z e g a n iu , o d i n t u i c j i , s t o s o w a l n y c h t y l k o do o b ie k tó w m a k ro s k o p o w y c h , d o s tę p n y c h ta k ie m u b e z p o ś re d n ie m u lub p o ś re d n ie m u - p o s tr z e g a n iu .
Z a s tę p o w a ć , g d z ie Sie t y l k o d a , W 3 tę p n ą p r o w iz o r y c z n ą a n a liz ę ja k o ś c io w ą z j a w i s k a n a liz ą ilo ś c io w ą , w p r o w a d z a ją c , g d z ie s ie t y l k o da, a k t y p o m ia ró w i o b lic z e ń .
Nie u g a n ia ć s ie w s z ę d z ie z a p ra w id ło ś c ia m i o c h a r a k t e r z e Ś c iś le d e t e r m in is t y c z n y m , le c z r o z w i j a ć j a k n a j s z e r z e j b a d a n ia o c h a r a k t e r z e s t o c h a s t y c z n y m , r o z w i j a j ą c m e to d y s t a t y s t y c z n e i s t o s u j ą c o s ią g n ię c ia m a t e m a t y c z n e j t e o r i i p r a w d o p o d o b i e ń s t w a .
T. KOTARBIŃSKI
"P rz e g lą d p ro b le m ó w n a u k o n a u c e "
S ym p o z ju m N a u k o z n a w c z e , J a b ło n n a 1964
DROGI DOCIEKAŃ WŁASNYCH. PWN, W arszaw a 1986
S ta le s z y b k o tn ą c e są m a te ria łe m n a rz ę d z io w y m s to s o w a n y m od p r a w ie s t u la t . D o b o ro w i ic h s k ła d u c h e m ic z n e g o , m e to d o m o d d z ia ły w a n ia na s t r u k t u r ę w p r o c e s a c h te c h n o lo g ic z n y c h o r a z o c e n ie w s p ó łz a le ż n o ś c i s t r u k t u r y z w ła s n o ś c ia m i m e c h a n ic z n y m i i u ż y tk o w y m i p o ś w ie c o n o b a r d z o lic z n e o p ra c o w a n ia b a d a w c z e i te c h n o lo g ic z n e .
Z ło ż o n o ś ć z ja w is k k s z t a ł t u j ą c y c h s t r u k t u r ę s t a li s z y b k o t n ą c y c h , n ie d o s k o n a ło ś ć s to s o w a n e g o w a r s z t a t u b a d a w c z e g o , w ie lo k ie r u n k o w o ś ć p r o w a d z o n y c h p r a c o r a z n i e d o s t a t e k o p r a c o w a ń u o g ó ln ia ją c y c h s p r a w ia ją , że nie o s ią g n ię to d o ty c h c z a s p e łn e j z g o d n o ś c i p o g lą d ó w w o d n ie s ie n iu d o o d d z ia ły w ania p ie r w ia s k ó w s t o p o w y c h i c z y n n ik ó w s t r u k t u r a l n y c h na w ła s n o ś c i t e j g r u p y m a t e r ia łó w .
O b e c n e i p r z e w id y w a n e w b ie ż ą c e j d e k a d z ie z n a c z e n ie s t a l i s z y b k o tn ą c y c h w S ró d in n y c h m a te r ia łó w n a rz ę d z io w y c h p o w o d u je , że są o n e n a d a l o b ie k te m in te n s y w n y c h b a d a ń . W ynika t o ró w n ie ż z p r z y jm o w a n ia s t a li s z y b k o t n ą c y c h za m o d e lo w y, w ie lo s k ła d n ik o w y m a t e r ia ł m e ta lic z n y o h e t e r o f a z o w e j s t r u k t u r z e w b a d a n ia c h d o t y c z ą c y c h p rz e m ia n fa z o w y c h , m e chanizm u o d k s z t a ł c e n ia i um o cn ie n ia o r a z z ja w is k a d e k o h e z ji. D o ś w ia d c z e n ia m e to d y c z n e i t e ch n o lo g ic z n e n a b y te w ba dania ch t y c h s ta li o d g r y w a ją z a te m w ażną r o le w r o z w o ju n a u k i o m a te r ia ła c h .
S to s o w a n e o b e c n ie w ś w ie c ie g a tu n k i s t a li s z y b k o t n ą c y c h i p r o c e s y t e c h n o lo g ic z n e ic h w y tw a r z a n ia s ą g łó w n ie e f e k t e m w ie lo le tn ic h p r ó b i d o ś w iadcze ń p r a k ty c z n y c h , a w m n ie js z y m s to p n iu b a d a ń p o z n a w c z y c h . T e o s t a t n ie p o s łu ż y ły p r z e d e w s z y s tk im d o p o tw ie r d z e n ia t e o r e t y c z n y c h p o d s ta w p r z y j ę t y c h j u z w c z e ś n ie j s k ła d ó w c h e m ic z n y c h I te c h n o lo g ii. W w y n ik u ic h u s t a lo no z w ią z k i o c h a r a k t e r z e ja k o ś c io w y m p o m ię d z y s k ła d e m ch e m iczn ym , t e c h n o lo gią, s t r u k t u r ą i w ła s n o ś c ia m i s t a li s z y b k o t n ą c y c h . J e s t t o n ie z a d o w a la ją c y s ta n w ie d z y w a s p e k c ie m o ż liw o ś c i s t e r o w a n ia s t r u k t u r ą i w ła s n o ś c ia m i s t a li w z a le ż n o ś c i od r o d z a j u i w a ru n k ó w p r a c y n a r z ę d z i z n ich w y k o n a n y c h , a t a k ż e p r o je k t o w a n ia n o w y c h , m e ta lic z n y c h m a te r ia łó w n a r z ę d z io w y c h i ich t e c h n o lo g ii. I s t n ie j ą p o d s ta w y do s tw ie r d z e n ia , ż e n ie d o s k o n a ło ś ć i s u b ie k ty w iz m s to s o w a n e g o d o ty c h c z a s ja k o ś c io w e g o lub p ó łiło S c io w e g o opi3U s t r u k t u r y s t a l i s z y b k o t n ą c y c h n ie p o z w o liły w y z n a c z y ć z w ią z k ó w ilo ś c io w y c h i s ta n o w ią b a r ie r ę d a ls z e g o r o z w o ju t y c h s t a li.
P r z e p r o w a d z o n e w I n s t y t u c i e In 2 y n ie r ii M a t e r ia ło w e j P o lit e c h n ik i Ś lą s k i e j a n a liz y [PW:1,5 ,6 ,8 ,1 5 ,1 6 ,1 8 -2 4 ) w y k a z a ły , ż e n ie z a p r o p o n o w a n o d o t ą d d o k ła d n y c h i o b ie k ty w n y c h , s t r u k t u r a l n y c h m ia r i k r y t e r i ó w o c e n y ja k o ś c i
T e rm in e m " s t r u k t u r a l n a m ia r a " o c e n y ja k o ś c i m a t e r ia łu o k r e ś la się w n in i e j s z e j r o z p r a w ie w a r t o ś ć p a r a m e tr u s t e r e o lo g ic z n e g o o p is u ją c e g o c e c h ę g e o m e t r y c z n ą s k ła d n ik a s t r u k t u r a l n e g o b a d a n e g o m a t e r ia łu , p r z e d s t a w ia ją c ą j e j o d s t ę p s t w o od o d p o w ie d n ie j c e c h y s t r u k t u r y m o d e lo w e j ( w z o r c o w e j) .
T e rm in “ s t r u k t u r a l n e k r y t e r i u m " o c e n y j a k o ś c i u ż y w a n y j e s t n a to m ia s t w p r z y p a d k u , g d y z a ró w n o s t r u k t u r a m o delow a (w z o rc o w a ) i lo s o w y p ła s k i p r z e k r ó j ba danego m a te r ia łu s ą w p e łn i ilo ś c io w o o p is a n e , c o p o z w a la s p r a w d z ić , z a p o m o c ą o d p o w ie d n ic h t e s t ó w s t a t y s t y c z n y c h , c z y b a d a n y m a te r ia ł r ó ż n i s ię is t o t n i e od m o d e lo w e g o (w z o rc o w e g o ),
Do w y z n a c z e n ia ilo ś c io w y c h z a le ż n o ś c i w ła ń c u c h u p r z y c z y n o w o - s k u t k o w y m : s k ł a d c h e m i c z n y - t e c h n o l o g i a - s t r u k t u r a - w ła s n o ś c i n ie z b ę d n e j e s t u j e d n o lic e n ie s p o s o b u i s t o p n i a s z c z e g ó ł o w o ś c i ilo ś c io w e g o o p is u p o s z c z e g ó l n y c h o g n iw t e g o ła ń c u c h a i s t w o r z e n ie w s p ó ln e g o lic z b o w e g o j ę z y k a d la s p e c j a l i s t ó w z r ó ż n y c h d y s c y p lin p r o w a d z ą c y c h b a d a n ia w ty m z a k r e s ie . W ym aga t o o p r a c o w a n ia n o w e j m e t o d y k i ilo ś c io w e j o c e n y s t r u k t u r y p i e r w o t n e j i w t ó r n e j 3 t a l i s z y b k o t n ą c y c h .
Ilo ś c io w y o p is s t r u k t u r y u m o ż liw ia w y k o r z y s t a n ie w d o s k o n a le n iu s t a li s z y b k o t n ą c y c h s t a t y s t y c z n y c h m e to d p la n o w a n ia e k s p e r y m e n t ó w i a n a liz y w y n ik ó w d o ś w ia d c z e ń . Z a s to s o w a n ie t y c h m e to d p o z w a la na in d y w id u a ln ą o c e n ę i s t o t n o ś c i i in t e n s y w n o ś c i w p ły w u p o s z c z e g ó ln y c h c z y n n ik ó w na s t r u k u t r ę o r a z w ła s n o ś c i s t a l i w w a r u n k a c h r ó w n o c z e s n e g o o d d z ia ły w a n ia w s z y s t k ic h a n a liz o w a n y c h c z y n n ik ó w . J e d y n ie t a k a m e to d y k a b a d a ń m o że d o p ro w a d z ić do w yelim ino w ania is t n ie ją c y c h n a d a l r o z b ie ż n o ś c i w o c e n ie w p ły w u s k ła d u f a z o w ego i m o r fo lo g ii f a z na w ła s n o ś c i s t a li s z y b k o t n ą c y c h , a t a k ż e w o c e n ie s k u t e c z n o ś c i r o ż n y c h s p o s o b ó w k s z t a łt o w a n ia s t r u k t u r y .
O p r a c o w a n ie ilo ś c io w y c h , s t r u k t u r a l n y c h m ia r i k r y t e r i ó w o c e n y j a k o ś c i s ta n o w i z a te m je d e n z p o d s ta w o w y c h w a r u n k ó w d a ls z e g o , r a c jo n a ln e g o d o s k o n a le n ia s to p ó w n a r z ę d z io w y c h o r a z p r z e j ś c i a d o n o w e g o e t a p u ic h r o z w o ju , w k t ó r y m m e to d a p r ó b i b łę d ó w , w y k o r z y s t y w a n a d o t ą d w o p ra c o w y w a n iu n o w y c h g a tu n k ó w i z a b ie g ó w te c h n o lo g ic z n y c h , z o s t a n ie z a s t ą p io n a , o p a r t y m n a n a u k o w y c h p r z e s ła n k a c h , p r o je k t o w a n ie m s k ła d u c h e m ic z n e g o i s t r u k t u r y t e j g r u p y m a te r ia łó w .
Z m y ś lą o o s ią g n ię c iu t y c h ce ló w p o d j ę t o b a d a n ia w ła s n e , k t ó r y c h w y n ik i z a w a r t e s ą w r o z p r a w ie , s p ra w o z d a n ia c h z p r a c n a u k o w o -b a d a w c z y c h [P W :!-1 4 ) o r a z w s e r i i p u b lik a c ji £PW:15~73).
O s o b is ty m w k ła d e m a u t o r a w w ym ie n io n e p r z e d s ię w z ię c ia z e s p o ło w e b y ło : u s ta le n ie a k tu a ln y c h k ie r u n k ó w r o z w o ju s to p ó w n a rz ę d z io w y c h i c z y n n ik ó w w a r u n k u ją c y c h t e n r o z w ó j na p o d s ta w ie s tu d ió w lit e r a t u r o w y c h i b a d a ń w łasnych,
o p ra c o w a n ie p r o j e k t u s k ła d u c h e m ic z n e g o i s t r u k t u r y n o w e j g r u p y o s z c z ę d n o ś c io w y c h , n i e le d e b u r y t y c z n y c h s to p ó w n a r z ę d z io w y c h i z w e r y f ik o w a n ie p o p ra w n o ś c i te g o p r o j e k t u w b a d a n ia c h l a b o r a t o r y j n y c h i p r z e m y s ło w y c h ,
o p ra c o w a n ie n o w y c h m e to d ilo ś c io w e g o o p is u s t r u k t u r y p i e r w o t n e j i w t ó r n e j h e t e r o f a z o w y c h m a t e r ia łó w m e t a lic z n y c h i s p r a w d z e n ie ic h p r a k t y c z n e j p r z y d a t n o ś c i w b a d a n ia c h ty p o w y c h s t a l i s z y b k o t n ą c y c h i n ie le d e b u r y t y c z - n y c h s to p ó w n a rz ę d z io w y c h ,
u s ta le n ie m o ż liw o ś c i o d d z ia ły w a n ia na ja k o ś ć s to p ó w n a r z ę d z io w y c h w wa
r u n k a c h k r a jo w e g o h u tn ic tw a z w y k o r z y s t a n ie m n o w y c h , s t r u k t u r a l n y c h k r y te r ió w o c e n y t y c h s to p ó w .
W p r z y ję t y m u k ła d z ie t e k s t u r o z p r a w y , w c e lu p e łn ie js z e g o z o b ra z o w a n ia j e j g e n e z y , w p ie r w s z y m r o z d z ia le o m ó w io n o c z y n n ik i s t y m u lu ją c e d a l3 z y r o z w ó j s to p ó w n a rz ę d z io w y c h o r a z a k tu a ln e k ie r u n k i t e g o r o z w o ju . P r z e d s t a w io n o r ó w n ie ż p r z e g l ą d n o w o c z e s n y c h m e to d k s z t a łt o w a n ia s t r u k t u r y s t a li s z y b k o t n ą c y c h w p r o c e s a c h te c h n o lo g ic z n y c h .
W c z ę ś c i d o t y c z ą c e j n o w y c h s t o p ó w n a r z ę d z io w y c h z a p r e z e n to w a n o , m ię d z y in n y m i, w ła s n ą , c h r o n io n ą p a t e n t a m i [P W :7 5 ,7 6 J , k o n c e p c j ę 3 k ł a d u c h e m ic z n e g o i 3 t r u k t u r y o s z c z ę d n o ś c io w y c h , n i e l e d e b u r y t y c z n y c h s t o p ó w . T a nowa g r u p a s to p ó w n a r z ę d z io w y c h , b ę d ą c a p r z e d m io te m b a d a ń w p r a c a c h [PW :7,8,I3J, nie z o s t a ła bowiem s c h a r a k t e r y z o w a n a d o s t a t e c z n ie w y c z e r p u ją c o we w c z e ś n ie js z y c h p u b lik a c ja c h [P W :25,2 6]. S to p y t e s ta n o w ią w r o z p r a w ie , w r a z z ty p o w y m i s ta la m i s z y b k o tn ą c y m i, m a t e r ia ł do b a d a ń .
W z a k o ń c z e n iu t e g o r o z d z ia łu om ów iono p o s t ę p w m e to d a c h i te c h n ik a c h b a d a n ia s t a l i s z y b k o t n ą c y c h o r a z p r o b le m a ty k ę b a d a ń p o z n a w c z y c h , p o n ie w a ż z a g a d n ie n ia t e m a ją p o d s ta w o w e z n a c z e n ie d la d a ls z e g o r o z w o ju z a r ó w n o ty p o w y c h s t a l i s z y b k o t n ą c y c h , j a k i n o w y c h , n ie le d e b u r y t y c z n y c h s to p ó w n a rzę d zio w ych .
R o z d z ia ł d r u g i s ta n o w i z a s a d n ic z ą c z ę ś ć r o z p r a w y . P rz e d s ta w io n o w nim no w e m e to d y ilo ś c io w e j o c e n y s t r u k t u r y p ie r w o t n e j i w t ó r n e j s to p ó w n a r z ę d z io w y c h o s p r a w d z o n e j p o w t a r z a ln o ś c i i o d tw a r z a ln o ś c i w y n ik ó w b a d a ń .
W o c e n ie u d z ia łu o b ję to ś c io w e g o , w ie lk o ś c i i k s z t a ł t u s k ła d n ik ó w s t r u k t u r a l n y c h w y k o r z y s t a n o p o w s z e c h n ie s to s o w a n e w m e t a l o g r a f i i ilo ś c io w e j p a r a m e t r y s t e r e o lo g ic z n e [t- 1 0 ]. Z m o d y fik o w a n o je d n a k z n a c z n ie m e to d y ich w y z n a c z a n ia o p ie r a ją c s ię na n a jn o w s z y c h o s ią g n ię c ia c h m e to d a n a liz y o b r a zów i a u to m a ty z a c ji pom iarów . O p ra co w a n o ró w n ie ż now e f o r m y p r e z e n t a c j i w y
n ikó w ilo ś c io w e j o c e n y s t r u k t u r y w lew ków p r z e m y s ło w y c h I p r ę t ó w .
Nowymi e le m e n ta m i m e to d y c z n y m i r o z p r a w y s ą p o n a d to : m e to d a s k a n in g u s y s t e m a t y c z n e g o i a n a liz y w a r i a n c y j n e j o c e n y n i e je d n o r o d n o ś c i r o z m ie s z c z e n ia c z ą s t e k f a z y d y s p e r s y j n e j ( s e g r e g a c j i w ę g lik ó w ) o r a z m e to d a ilo ś c io w e g o o p is u w ie lk o ś c i z ia r n a o s n o w y s t a l i s z y b k o t n ą c y c h w s t a n ie ha rtow an ym .
Z a s to s o w a n ie t y c h m e to d w b a d a n ia c h s t a li s z y b k o t n ą c y c h i n ie le d e b u r y t y c z n y c h s to p ó w n a r z ę d z io w y c h u m o ż liw iło z a p ro p o n o w a n ie ilo ś c io w y c h , s t r u k t u r a ln y c h m ia r i k r y t e r i ó w o c e n y ja k o ś c i t y c h m a te r ia łó w w s ta n ie lanym , p o p r z e r ó b c e p la s t y c z n e j i p o o b r ó b c e c ie p ln e j. P r a k t y c z n ą ic h p r z y d a t n o ś ć z w e r y f ik o w a n o w b a d a n ia c h w p ły w u p r o c e s ó w te c h n o lo g ic z n y c h na s t r u k t u r ę s to p ó w n a r z ę d z io w y c h .
W r o z d z ia le tr z e c im , b ę d ą c y m podsum o w aniem r o z p r a w y , p o d ję t o p r o b e z e s ta w ie n ia w n io skó w w s k a z u ją c y c h , na ile w y k o r z y s t a n ie j e j w y n ik ó w może w p ły n ą ć na p o s tę p w z a k r e s ie k s z t a łt o w a n ia s t r u k t u r y h e t e r o f a z o w y c h m a te r ia łó w m e ta lic z n y c h w p r o c e s a c h te c h n o lo g ic z n y c h o r a z na r o z w ó j t e o r i i ich w łasności.
W p r z e d s t a w io n e j r o z p r a w ie d o k o n a n o o d p o w ie d n ie j s e le k c ji i a n a liz y u o g ó l n ia ją c e j d a n y c h l i t e r a t u r o w y c h o r a z m a t e r i a łu b a d a w c z e g o z e b r a n e g o w c y to w a n y c h u p r z e d n io p r a c a c h z e s p o ło w y c h w z b o g a c a ją c j e o ro z w a z a n ia t e o r e t y c z n e i b a dania e k s p e r y m e n ta ln e nie o b ję t e z a k r e s e m w c z e ś n ie js z y c h p u b lika cji.
L ic z n e f r a g m e n t y r o z p r a w y o p ra c o w a n o w fo r m ie p r z e w o d n ik a po w c z e ś n i e js z y c h p u b lik a c ja c h , w k t ó r y c h p o s z c z e g ó ln e z a g a d n ie n ia z o s t a ł y r o z w in ię te b a r d z i e j s z c z e g ó ło w o , a s fo r m u ło w a n e w n io s k i z ilu s tr o w a n o p e łn ie j s z ą d o k u m e n ta c ją f a k t o g r a f i c z n ą .
Wiele m ie js c a w r o z p r a w ie z a jm u ją w y n ik i b a d a n m e t a lo g r a f ic z n y c h o r a z ilo ś c io w e j o c e n y s t r u k t u r y s t a l i s z y b k o t n ą c y c h i o s z c z ę d n o ś c io w y c h , n ie le - d e b u r y t y c z n y c h m a te r ia łó w n a rz ę d z io w y c h . S p o w o d o w a ło t o k o n ie c z n o ś ć o g r a n ic z e n ia d o n ie z b ę d n e g o minimum i n f o r m a c j i o te c h n o lo g ii w y tw a r z a n ia ma
te r ia łó w do badan o r a z r u ty n o w y c h e le m e n ta c h m e to d y k i ic h b a d a ń . W k a ż d y m p r z y p a d k u po d a n o je d n a k o d n o ś n ik i do p r a c , w k t ó r y c h p r o b le m a ty k a t a z o s t a ła p r z e d s ta w io n a w z a k r e s ie o d p o w ia d a ją c y m j e j z n a c z e n iu .
W ty m u ję c iu w r o z p r a w ie n a p la n p ie r w s z y w y s u n ę ły s ię p o d s t a w y t e o r e t y c z n e n o w y c h m e to d il o ś c io w e j o c e n y s t r u k t u r y s t o p ó w n a r z ę d z io w y c h o r a z z a s a d y ic h s to s o w a n ia w p r a c a c h o c h a r a k t e r z e p o z n a w c z y m i a p lik a c y jn y m .
1.1. CZYNNIKI WPŁ.YWAJĄCE NA ROZWOJ STOPOW NARZĘDZIOWYCH
A n a liz a d a n y c h d o t y c z ą c y c h d o s k o n a le n ia s k ła d u c h e m ic z n e g o i te c h n o lo g ii w y tw a r z a n ia w y ro b ó w h u tn ic z y c h i n a r z ę d z i w u ję c iu h is t o r y c z n y m o r a z u w a ru n k o w a ń e k o n o m ic z n y c h w p ro w a d z a n y c h zm ian, a t a k ż e o b e c n e j p r o d u k c ji ś w ia to w e j i p r o g n o z z u ż y c ia m a te r ia łó w n a r z ę d z io w y c h p r z e d s ta w io n y c h w m o - n o g r a f ia c h [1 1 -1 8 ] i p r a c a c h p r z e g lą d o w y c h [1 9 - 4 7 ;P W :1 - 4 ,7 ,1 3 ] p o z w a la o k r e ś li ć g łó w n e c z y n n ik i w p ły w a ją c e na ilo ś c io w y i ja k o ś c io w y r o z w ó j 3to p ó w na rzędzio w ych:
o b e c n e i p rz e w id y w a n e w n a jb li ż s z e j d e k a d z ie z n a c z e n ie g o s p o d a r c z e t y c h s ta li,
- w z r o s t z a p o tr z e b o w a n ia na n a r z ę d z ia o s ta b iln y c h w ła s n o ś c ia c h d o e k s t r e m alnie t r u d n y c h w a ru n k ó w p r a c y ,
- k o n k u r e n c y jn o ś ć w y ro b ó w na r y n k u k o n s u m e n ta , ja k im j e s t ś w ia to w y r y n e k m a t e r ia łó w n a r z ę d z io w y c h I n a r z ę d z i.
O becnie p r o d u k u je sie w Swiecie r o c z n ie o k o ło 2 2 0 t y 3 . t o n s t a li s z y b k o tn ą c y c h [4 5 ], S ta n o w ią o n e bowiem n a d a l p o d s ta w o w y m a t e r ia ł na n a r z ę d z ia s k r a w a j ą c e ( r y s .1).
TUORZYUfl CERWIlCaiE s T a t SZYSKOTflBCE
UĘGL1K1 ST1EKW1E
tlOŻE
TDKflRSKlE t2 S 2 ) U lE R T tfl KRĘTE (2 3 2 )
sex
42
GUWTOUnlKI (202)
1 0 0 2
FREZY 1 GŁOUICE FREZOUE (1 2 2 )
0BRÛBK1 RQZU1ERTRK1
UZĘBlEn CS.7 2 ) ( S .4 2 ) T i Ł y ( i . g ł )
R ys.1. U d z ia ł g łó w n y c h m a te r ia łó w n a r z ę d z io w y c h w p r o d u k c ji n a r z ę d z i [3 8 ] F i g . I . F r a c t i o n o f m a i n t o o I m a t e r i a l s i n t h e p r o d u c t i o n o f t o o l s [ 3 8 ]
W ś ró d w ielu k o n w e n c jo n a ln y c h g a tu n k ó w s t a li s z y b k o tn ą c y c h , t j . g a tu n ków u ję t y c h w n o rm a c h m ię d z y n a ro d o w y c h o r g a n iz a c ji g o s p o d a r c z y c h i p r o g r a -
m ach p r o d u k c y jn y c h c z o ło w y c h Ś w ia to w y c h p r o d u c e n tó w ( ta b lic a 1), n a jw ię k s z e zn a cze n ie ma s t a l S 6 - 5 - 2 (SW7M) ( r y s .2 ). Nie p r z e w id u je się , b y t a s y t u a c ja u le g ła zm ianie w n a jb li2 s z y c h la ta c h [381.
W p ro g n o z a c h d o t y c z ą c y c h p r o d u k c ji m a te r ia łó w n a r z ę d z io w y c h w b ie ż ą c e j d e k a d z ie z a k ła d a s ię d a ls z y , w y r a ź n y w z r o s t p o p y tu na s t a le s z y b k o tn ą c e , w ę g ik i s p ie k a n e , c e r m e ta le i n o w o c z e s n e s p ie k a n e m a t e r ia ły c e ra m ic z n e , p r z y za ch o w a n iu je d n a k o b e c n y c h p r o p o r c j i ich z u z y c ia ( r y s . 3).
Produkcja stall szybkotnących u roku 1383
Huto flaildoni Hula Batoryi UEU (1365 roU)
133D ton 3033 tony
[UJ]J]T) Stale U-no (bez SU7f1)
R ys.2 . U d z ia ł s t a li S 6 - 5 - 2 (SW 7M) w o g ó ln e j p r o d u k c j i s t a li s z y b k o t n ą c y c h - dane z D ziałów H a n d lo w ych H ut "B a lid o n " i " B a t o r y ” za r o k 1989 o ra z Z [38]
F i g . 2. F r a c t i o n o f s t e e l S 6 - 5 - 2 i n t o t a l h i g h - s p e e d s t e e l p r o d u c t i o n - d a t a f r o m M a r k e t i n g D e p a r t m e n t s o f " B a i l d o n " a n d " B a t o r y " S t e e l
P l a n t s ( 1 9 8 9 ) a s w e l l a s f r o m [ 3 8 ]
R ys.3 . Z a p o tr z e b o w a n ie na tw o r z y w a n a rz ę d z io w e w k r a ja c h w y s o k o r o z w in ię ty c h do r o k u 1994, w y n ik a ją c e z pla n ó w r o z w o ju p r z e m y s łu m o t o r y z a c y jn e g o ( wg. GORHAM INT.) [3 8 ]
F i g . 3. D e m a n d f o r t o o l m a t e r i a l s a r i s i n g f r o m a u t o m o t i v e i n d u s t r y d e v e l o p m e n t p l a n s m h i g h l y d e v e l o p e d c o u n t r i e s u n t i l 1994 I a c c . t o GORHAM I N T . ) [ 3 8 ]
KLASYFIKACJA STALI SZYBKOTNĄCYCH WG 6ELLEPA 149, P«:4]
TABLICA 1
ODPORNOŚĆ NA ODPUSZCZANIE
OZNACZENIE STALI ŚREDNIA ZAWARTOŚĆ PIERWIASTKÓW STOPOWYCH W [ l ] WAGOWYCH RÓWN.
WĘGLOWY
C.l/ C-C5
RóWN.
WOLFRAMOWY Wtl.5
C W ho Cr V Co INNE
STALE 0 S 18-1-1-5 0.75 18.8 0.62 4.58 0.93 4.81 0.86 -0.11 19.73
PODWY2SZONEJ SC 18-1-2-7 1.08 19.3 0.92 3.96 1.3 7.4 1.08 0.00 20.68
ODPORNOŚCI NA SC 12-0-3-6 1.11 12.6 1.61 4.08 3.B5 6.41 1.33 -0.22 15.0
ODPUSZCZANIE SC !2-0-2-5(SKC) 1.1 12.0 2.0 4.3 2.35 5.0 1.02 0.08 15.0
SC 12-l-5-5{SK5V) 1.38 12.5 1.0 4.3 4.5 5.0 1.42 -0.04 14.0
SC 12-2-2 1.1 12.0 2.0 4.3 2.45 1.04 0.06 15.0
SC 12-2-3-10 1.24 13.3 2.3 4.2 3.3 10.2 1.28 -0.C4 16.75
SC 12-3-2-8 1.0 12.0 3.1 4.0 2.1 B.O 1.04 -0.04 16.65
SC 10-4-3-10(5K10V) 1.3 10.0 3.3 4.3 3.0 10.0 1.17 0.13 14.95
SC 9-1-1-5 0.99 9.39 0.6B 4.14 1.26 5.01 0.62 0.27 10.41
SC 9-3-2-5Si 1.08 8.62 3.1 i . 8 1.65 5.0 Si-0.96 0.83 0.25 13.27
SC 9-4-2-e 1.05 9.0 4.7 3.3 2.3 8.0 1.08 -0.03 16.05
SC 7-4-2-5(SK5KC) 1.15 Ó.B 4.0 4.3 1.8 5.0 0.86 0.29 12.8
SC 6-5-2 1.0 6.0 5.0 4.0 1.8 0.39 0.11 13.5
SC 6-4-2-5 1.1 6.25 3.75 4.25 2.0 5.0 0.87 0.23 11.9
S 6-5-2-5ISK5M) 0.9 6.35 4.7 4.3 1.95 5.0 0.92 -0.02 13.4
SC 6-5-2-B 1.0 7.32 5.44 4.35 2.11 7.91 1.05 -0.03 15.48
SC 5-5-4 1.27 5.5 4.5 4.5 4.0 1.31 -0.04 12.15
SC 2-4-B-5 2.18 2.46 4.0 5.3 9.0 4.8 2.01 0.17 8.46
SC 2-6-2-B 1.0 1.5 3.8 3.9 2.1 8.0 0.73 0.27 7.2
SC 2-9-l-8(SK8M) 1.13 1.6 9.5 4.0 1.15 8.0 0.9 0.23 15.85
SC 0-6-2-8 1.0 0.4 6.3 3.B5 2.1 B.O 0.85 0.15 9.85
STALE 0 S 18-0-KSW18) 0.85 18.0 1.0 4.0 1.2 ' 0.91 -0.06 19.5
ŚREDNIEJ S 12-0-2(SW12) 0.85 12.0 1.0 3.7 1.7 0.82 0.03 13.5
ODPORNOŚCI NA SC 12-0-3 1.03 12.4 0.85 3.B4 2.87 1.07 -0.04 13.7
ODPUSZCZANIE SC 12-0-2(SW12C) 1.1 12.0 0.4 4.0 2.0 Sis0.5 0.84 0.26 12.6
SC 9-0-5 1.41 0.83 0.43 4.14 5.08 1.42 -0.01 10.5
SC 8-3-2 1.03 7.33 3.41 3.58 2.11 0.9 0.1 12.45
SC 6-5-3 1.18 6.18 5.2 4.21 3.36 1.24 -0.06 14.0
S 6-5-2(SW7H) 0.B7 6.5 5.0 4.3 1.95 0.94 -0.07 14.0
S 6-3-2 0.9 5.96 3.47 3.42 2.02 0.84 0.06 11.2
S 2-9-2Si 1.08 1.94 8.5 4.1 1.9 Si=2.2 1.08 0.00 14.7
S O-B-2 0.B5 8.0 4.0 1.9 Sis0.5 0.9 -0.05 12.0
STALE OTRZYMANE SC 7-7-7-10 2.3 6.5 7.0 4.0 6.5 10.5 2.02 0.28 17.0
METODĄ SC B-6-3-7 2.6 B.O 6.3 5.1 7.7 6.6 2.22 0.38 17.45
METALURGII SC 6-5-3-8{A5P30) 1.25 6.4 5.0 4.2 3.1 8.5 1.1B 0.07 13.9
PROSZKÓW SC 6-5-3(ASP231 1.25 6.4 5.0 4.2 3.1 1.18 0.07 13.9
SC 3-3-2 1.09 2.79 2.79 4.04 2.31 0.19Nb, 0.07N 0.75 0.34 7.0
STALE OSZCZEDNOSCIOWE 0 OBNIŻONEJ ODPORNOŚCI NA ODPUSZCZANIE - SKŁAD CHEMICZNY PODANO W TABLICY 2 OPTYMALNA ZAWARTOŚĆ HEBLA I PIERWIASTKOM STOPOWYCH W STALACH SZYBKOTNĄCYCH
C w konwencjonalnych stalach W-Mo-V 1.0 - 1.05 [49]
C - Cc ™*I.9[Mo]t6.3[XV] 0.1 - 0.2 {14,29]
l/obliczono ze wzoru: C*= --- [11,24,29] 0.2 [11,14,26,34]
30 0.3 [135]
W t 1.5 Fo 12.0-13.0 [11,14,34]
Co 5.0 - 8.0 [49,51]
V 2.3 - 2.9 [34,49]
WSPÓŁCZESNE OSZCZĘDNOŚCIOWE STALE SZYBKOTNĄCE O OBNIŻONEJ ODPORNOŚCI NA ODPUSZCZANIE
TABLICA 2
GRUPA STALI KRAJ OZNACZENIE GATUNKU
ŚREDNIA ZAWARTOŚĆ W [Z] WAGOWYCH
C* c-cs
[ZW3+
2[ZHo3 2R0DŁ0 DANYCH
C Cr W Ho V- INNE
WOLFRAMOWE POLSKA SW14 0.85 4.3 14.8 2.5 0.99 -0.14 14.0 [46]
USA 613 1.0 4.0 14.0 0.7 2.75 1.08 -0.08 15.4 [46]
POLSKA SW12 0.85 4.2. 12.0 1.0 2.5 1.04 -0.19 14.0 [46]
ZSRR P12*3 1.0 4.0 12.5 0.75 2.75 0.91 -0.06 12.25 [46]
RFN S 12-1-2 0.95 4.1 12.0 0.85 2.45 0.98 -0.03 13.7 [46]
POLSKA SW12V 1.25 4.3 12.0 0.8 3.8 1.25 13.6 [46]
POLSKA SW12C 1.1 4.3 12.0 2.5 0.93 +0.07 12.0 [46]
POLSKA SW10 0.85 4.2 10.25 1.0 2.4 0.91 -0.06 12.25 [46]
CSRS 422992 0.85 4.2 10.25 0.8 2.4 0.9 -0.05 11.8 [463
ZSRR P9 0.9 3.6 9.25 1.0 2.3 0.85 -0.05 11.25 (46]
RUMUNIA R9 0.9 4.0 9.25 0.3 2.3 0.81 -0.09 9.85 [46]
POLSKA NW9ISW9) 0.B5 4.0 9.0 2.0 0.72 -0.13 9.0 146]
1.05 4.5 9.5 2.5 Si=1-2 0.92 +0.13 9.5 [108]
MOLIBDENOWE USA «10 0.87 4.0 8.0 1.9 0.91 -0.04 16.0 [46]
ZSRR 11H5* 1.0 4.0 5.5 1.5 0.66 +0.34 11.0 [96]
11115*2 1.0 4.0 5.5 2.0 0.77 +0.23 11.0 [34]
11H5*JuC 1.0 4.0 5.5 1.5 Al=1.0 0.7 +0.30 11.0 [36,96]
Si=0.6
P0H4 0.85 4.2 4.4 1.0 0.49 +0.36 B.8 [493
P0M4* 0.9 4.2 4.2 2.0 0.69 +0.21 8.8 [493
65X6H3*3CB 0.65 6.0 3.0 1.8 B=0.2 0.57 +0.08 6.0 [1053
65X6H3*2T 0.65 6.0. 3.0 1.8 Ti=0.2 0.57 +0.0B 6.0 [105]
Hn=0.5
(8H3*3C) 0.8 4.5 3.5 2.9 Si=0.8 0.87 -0.07 7.0 [100]
W0LFRAH0W0- USA H8 0.8 4.25 5.5 4.5 1.5 0.78 +0.02 14.5 [46]
H0LIBDEN0WE SZWECJA D950 1.1 4.0 2.0 5.0 1.5 0.7 +0.04 12.0 [PW:4]
POLSKA SW6H3 0.9 4.3 6.3 3.3 2.25 0.89 +0.01 12.9 [40,46]
POLSKA SW2H5 0.95 4.0 1.75 5.0- 1.25 0.64 +0.31 14.75 [46]
SZWECJA 2724 0.85 4.0 5.0 3.2 2.1 0.81 +0.04 11.4 [46]
RFN (S 5-2-1) 0.8 4.5 5.0 l.B 0.7 Si=0.8 0.36 +0.44 10.7 [32]
THYRAPID 3392
ZSRR 84P3H3*2 0.8 4.0 2.85 2.75 2.2 0.67 +0.13 9.35 [46]
AUSTRIA S 3-3-2 0.95 4.5 3.0 3.0 2.5 0.81 +0.J3 9.0 [39]
POLSKA SW3J13 0.97 4.0 3.15 2.65 2.35 0.76 ♦0.21 8.45 [40,46]
ZSRR P3H3*3 0.98 4.5 2.8 2.7 2.9 0.87 +0.11 8.2 [49]
WŁOCHY HS 3-3-2 0.95 4.3 2.85 2.65 2.35 0.8 +0.15 8.15 [46]
POLSKA (SW3S2) 1.2 4.0 3.1 1.25 1.7 Si-2.0 0.64 +0.56 5.6 [46]
UWAGI: 1) Równoważnik węglowy C« obliczono wg wzoru:
[ ZW ] + i.9[ ZHo ] + 6.3[ IV] 1.5[ ZSi ] + 4.15[ ZTi ]
Cc s --- ♦ --- [14,29]
30 30
2) Sklasyfikowano stale, ktire lozna uznać za oszczędnościowe wg kryteriów zaproponowanych w pracy [46]:
-zawartość lolibdenu i wolfratu iieści sie w granicach 7<((XU]_t 2[ZHo])<16,
-stale nie zawieraj) kobaltu a zawartość chroiu i wanadu nie jest większa od zawartości tych pierwiastków w konwencjonalnych stalach szybkotnących,
-stale zawierają tylko pierwiastki stopowe wystepujące w typowych stalach szybkotnących.
D uże z a p o tr z e b o w a n ie na s t a le s z y b k o t n ą c e s p o w o d o w a n e j e s t m ie d zy innym i, o b s e rw o w a n y m o d k ilk u la t , r o z s z e r z a n ie m z a k r e s u z a s to s o w a ń t y c h s t a l i na n a r z ę d z ia do p r z e r ó b k i p l a s t y c z n e j na zim no o r a z s iln ie o b c ią ż o n e , ż a r o w y t r z y m a ł e ł o ż y s k a [ 1 7 - 1 9 ,2 2 ,3 3 ,5 5 ].
C ena s t a l i s z y b k o t n ą c y c h s ta n o w i g łó w n y s k ła d n ik k o s z t ó w w y tw a rz a n ia n a r z ę d z i. D e c y d u ją o n ie j p r z e d e w s z y s tk im c e n y Ż e la z o s to p ó w s to s o w a n y c h w p r o d u k c ji s t a li s z y b k o t n ą c y c h . W y s o k i p o zio m i c z ę s t e w ahania c e n w o l
f r a m u , m o lib d e n u , w anadu i k o b a lt u na r y n k a c h Ś w ia to w y c h ( r y s . 4), a t a k ż e w y s tę p u ją c e o k r e s o w o o g ra n ic z e n ia w d o s tę p n o ś c i ż e la z o s to p ó w s k ła n ia ć b ę d ą do p o s z u k iw a ń ta ń s z y c h i ł a t w i e j d o s tę p n y c h s u b s t y t u t ó w t y c h p o d s ta w o w y c h p ie r w ia s t k ó w s to p o w y c h s t a li s z y b k o t n ą c y c h .
Ceny iwlatowe obranych pierwiastków stopowych
R y s .4. Z m ia n y c e n p o d s t a w o w y c h p i e r w ia s t k ó w s t o p o w y c h s t a l i s z y b k o t n ą c y c h i ic h s u b s t y t u t ó w w la t a c h 19 75-1 909 na r y n k a c h z a g r a n i c z n y c h i na r y n k u k r a jo w y m [P W :4 ,7 ] i\
s s z - i a s / 11
80 81 82 83 84 83 88 87 88 89 Rok
Ceny krajowe wybranych pierwiastków stopowych
F i g . 4. C h a n g e s o f p r i c e s o f b a s i c a l l o y i n g e l e m e n t s a n d s u b s t i t u t e s p r i c e s i n 197 5 -1 9 8 9 o n f o r e i g n a n d h o m e m a r k e t [P W : 4 , T ]
80 81 82 83 84 83 88 87 88 89 Rok
G łów nym i c z y n n ik a m i d e c y d u ją c y m i o k o n k u r e n c y jn o ś c i w y ro b ó w s ą je d n a k t r w a ło ś ć i n ie z a w o d n o ś ć w ła s n o ś c i u ż y tk o w y c h n a r z ę d z i. W ynika t o z n a s t ę p u j ą c y c h p r z e s ła n e k :
r o z w o ju m e to d o b r ó b k i w ió r o w e j c h a r a k t e r y z u ją c y c h s ię d u żym i s z y b k o ś c ia m i s k ra w a n ia i posuw am i np . fr e z o w a n ia s z y b k o ś c io w e g o ,
z w ię k s z a n ia s ię p r o d u k c ji c z ę ś c i m a s z y n i u r z ą d z e ń z m a te r ia łó w t r u d n o - o b r a b ia ln y c h , w ty m : s t a l i a u s t e n i t y c z n y c h , s to p ó w t y t a n u o r a z s t a l i i że liw o d u ż e j o d p o r n o ś c i na ś c ie r a n ie ,
- p o w s z e c h n e g o s to s o w a n ia z a u to m a ty z o w a n y c h lin ii o b r ó b c z y c h , w k t ó r y c h w y
d a jn o ś ć i k o s z t y p r o d u k c ji z a le ż ą is t o t n i e od c z ę s t o t liw o ś c i w ym ian y n a rz ę d z i,
- r o z w o ju m e to d b e z w ió ro w e g o k s z ta łto w a n ia c z ę ś c i m a s z y n i n a r z ę d z i w p r o c e s a c h p r z e r ó b k i p l a s t y c z n e j , w y m a g a ją c y c h n a r z ę d z i o w y s o k ie j o d p o r n o ś c i na ś c ie r a n ie i d o b r e j c ią g liw o S c i.
I s t n ie j ą p o d s t a w y d o s t w ie r d z e n ia , ż e g łó w n a p r z y c z y n ę n ie z a d o w a la j ą c e j t r w a ł o ś c i i m a łe j s t a b i ln o ś c i w ła s n o ś c i u ż y t k o w y c h n a r z ę d z i j e s t s e g r e g a c j a w ę g lik ó w w s t a la c h s z y b k o t n ą c y c h i z w ią z a n a z n ią n i e j e d n o r o d n o ś ć s k ła d u c h e m ic z n e g o i s t r u k t u r y o s n o w y t y c h s t a l i .
Z a s to s o w a n ie m e to d m e ta lu r g ii p r o s z k ó w w p r o d u k c j i n a r z ę d z i r o z w ią z u je p r o b le m je d n o r o d n o ś c i s t r u k t u r y s t a li. W y s o k ie k o s z t y t e j t« c h n o lo g ii o g r a n ic z a ją je d n a k z a k r e s j e j z a s to s o w a ń .
W d ro ż o n e do p r a k t y k i p r z e m y s ło w e j z a b ie g i s p e c ja ln e w te c h n o lo g ii k o n w e n c jo n a ln y c h s t a l i s z y b k o t n ą c y c h , t a k ie j a k : r a f i n a c j a p o z a p ie c o w a , m o d y f i k a c j a , p r z e ta p ia n ie e le k t r o ź u ź lo w e o r a z k u c ie w k o w a r k a c h nie d a ły d o tą d w y n ik ó w w p e łn i z a d o w a la ją c y c h p r o d u c e n tó w n a r z ę d z i.
K o n ie c z n e j e s t z a t e m d a ls z e d o s k o n a le n ie t y p o w y c h g a t u n k ó w s t a l i s z y b k o t n ą c y c h i o p r a c o w y w a n ie n o w y c h m e t a lic z n y c h m a t e r ia łó w n a r z ę d z io w y c h 0 n ie k o n w e n c jo n a ln y m s k ła d z i e c h e m ic z n y m i s t r u k t u r z e . J e s t t o u w a r u n k o w a n e r o z w o je m w a r s z t a t u b a d a w c z e g o w c e lu s t w o r z e n ia t e o r e t y c z n y c h p o d s ta w d o o p t y m a l iz a c ji s k ła d u c h e m ic z n e g o i s t r u k t u r y t y c h m a t e r ia łó w .
t.2 . ZAGADNIENIE DOSKONALENIA KONWENCJONALNYCH S TA LI SZYBKOTNĄCYCH
w o s t a t n ic h k ilk u n a s tu la ta c h d o k o n a ł s ię p o s t ę p w z a k r e s ie o p ty m a li
z a c j i s k ła d u c h e m ic z n e g o s t a l i s z y b k o t n ą c y c h [1 4 ,2 6 , 2 9 ,3 4 ,5 0 - 5 5 ] . D o t y c z y t o s z c z e g ó ln ie b ila n s o w a n ia z a w a r t o ś c i w ę g la i p ie r w ia s t k ó w w ę g li k o t w ó r - c z y c h o r a z u s t a le n ia o p ty m a ln y c h z a w a r t o ś c i m o lib d e n u , w o lfr a m u , w a n a d u 1 k o b a ltu ( ta b lic a 1). W y d a je się je d n a k , 2e r e z e r w y p o p ra w y s t r u k t u r y i w ła s n o ś c i p o d s ta w o w y c h g a tu n k ó w s t a l i s z y b k o t n ą c y c h p o p r z e z n ie w ie lk ie m o d y f ik a c je ich s k ła d u c h e m ic z n e g o z o s t a ł y w z a s a d z ie w y c z e rp a n e .
O becnie p r z e w a ż a p o g lą d , ż e w a ru n k ie m p o s tę p u s ą g łó w n ie u d o s k o n a le n ia te c h n o lo g ii w y tw a r z a n ia w y ro b ó w h u t n ic z y c h i n a r z ę d z i [2 6 ,2 9 ,4 5 ,5 6 - 7 6 ],
W te c h n o lo g ii s t a l i s z y b k o t n ą c y c h s z c z e g ó ln e z n a c z e n ie ma k s z t a ł to w a n ie s t r u k t u r y p ie r w o t n e j. S t r u k t u r a p ie r w o tn a d e c y d u je bowiem o w y j ś c io w y m n a s ile n iu c h e m ic z n e j i s t r u k t u r a l n e j n i e je d n o r o d n o ś c i s t a li. C echę t ę m o żna z m ie n ia ć w k o le jn y c h z a b ie g a c h te c h n o lo g ic z n y c h w y tw a r z a n ia w y ro b ó w h u tn ic z y c h i n a r z ę d z i je d y n ie w o g ra n ic z o n y m z a k r e s ie .
W r o k u 1981 o k o ło 957. s t a li s z y b k o t n ą c y c h w y p ro d u k o w a n o w p r o c e s ie m e ta lu r g ic z n y m o p a r t y m na w y ta p ia n iu s t a l i w e l e k t r y c z n y c h , o t w a r t y c h pie ca ch in d u k c y jn y c h i p ie c a c h łu k o w y c h [4 5 ]. P r o c e s t e n j e s t n a d a l s z e r o k o s to s o w a n y , a je g o d o s k o n a le n ie p o le g a g łó w n ie na z a s to s o w a n iu p o z a p ie c o w e j o b r ó b k i s t a l i o r a z z a b ie g ó w m o d y f i k a c j i [5 9 ,6 0 , 6 4 ,6 5 ,6 9 ,7 0 ;P W :1 - 3 ,2 7 - ? 4 ] .
Z a n a liz y d a n y c h lit e r a t u r o w y c h o r a z p a te n tó w z g ło s z o n y c h w la ta c h 1 9 7 5 -1 9 9 0 w y n ik a , że n a j b a r d z i e j e f e k t y w n y m i m o d y f ik a t o r a m i s t a l i s z y b - k o t n ą c y c n s ą m ik r o d o d a t k i p ie r w ia s tk ó w s iln ie w ę g lik o tw ó r c z y c h T i, Nb, Z r w p ro w a d za n e łą c z n ie z a z o te m , a t a k ż e p ie r w ia s t k i a k ty w n e p o w ie rz c h n io w o B, Ce, Ca i m e ta le ziem r z a d k ic h (ta b lic a 3). S k u te c z n o ś ć p o p ra w y m a k r o - i m i-
g ie m o d y f i k a c ji s t a l i SW 18(S 1 8 - 0 - 1 ) w apniem m e ta lic z n y m i ż e la z o c h ro m e m a z o to w a n y m [PW :1,2) o r a z s t a l i S K C (S C 1 2 - 0 - 2 - 5 ) m e ta la m i ziem r z a d k ic h [PW:3]. U z y s k a n o ta k ż e p a t e n t na s to s o w a n ie m ik r o d o d a tk ó w t y t a n u i c y r k o n u w s t a li SW7M(S 6 - 5 - 2 ) [P W :74]
TABLICA niKROCOOATKI I MODYFIKATORY STOSOWANE V STALACH SZYBKOTNĄCYCH -NA POSTANIE DANYCH LITERATUROWYCH I PATENTÓW ZGŁOSZONYCH
W LATACH 1975 - 1990 [93,94)
LP NIKRODODATEK LUB MODYFIKATOR
LICZBA ZGŁOSZONYCH
PATENTÓW
ZAWARTOŚĆ MIKRODODATKOW LUB MODYFIKATORA W I WA50HYCH NAJCZESCIEJ STOSOWANY
ZAKRES ZAWARTOŚCI
ZAWARTOŚĆ MAX
1 Ti 6 0.05 - i).15 0.40
2 Nb 12 0.10 - 0.20 0.60
3 Zr 6 0.05 - 0.20 0.60
4 Ti+Nb 2 0.075- 0.20 0.50
5 Ti+Zr 1 0.175- 0.25 0.25
6 Ti*Nb*Zr 7 0.20 - 0.50 0.70
7 N*(Ti+Nb*Zr) 26 0.10 - 0.50 0.70
8 N 9 0.10 - 0.20 0.50
9 AHN 2 0.40 - 0.80 0.80
0.01 - 0.05 0.05N
10 B 13 0.05 - 0.10 0.20
11 Ce 12 0.15 - 0.25 0.50
12 Ca 7 0.01 - 0.10 0.60
13 «ZR 6 0.01 - 0.10 0.60
14 Mg 4 0.015- 0.05 0.25
15 Te 3 0.50 - 0.60 0.70
16 Nd 2 0.005- 0.30 0.30
17 La 2 0.001- 0.003 0.003
19 Y 2 0.01 - 0.10 0.30
18 Ta 1 0.20 0.20
20 Se 1 0.15 - 0.20 0.20
21 Bi 1 0.002 0.003
o s k ła d z ie c h e m iczn ym w in n y c h p r o c e s a c h , ta k ż e d ą ż n o ś ć do ob niżenia k o s z tó w
s p ie k a n y c h [8 2 ,8 6 ,8 7 ) . d e c y d o w a ć t j . g a tu n k ó w
t e c h n o lo g ic z n e , a
d
N a s t ę p u je r ó w n ie ż d a ls z e u le p s z a n ie t e c h n o l o g i i p r z e t a p i a n i a e l e k t r o ż u ż l o w e g o [ 3 8 , 4 4 , 7 7 - 8 1 ; P W : 6 , 1 1 ,3 6 ,3 9 ,4 4 ). P r z e t a p i a n i e e l e k t r o - ż u ż lo w e u m o ż liw ia w y t w a r z a n ie p r ę tó w ze s ta li s z y b k o tn ą c y c h o Ś r e d n i
c ach do 200 mm, m a ją c y c h z a d o w a la j ą c ą m a k r o - i m i k r o s t r u k t u r ę [3 8 ).
M e toda E2P uznaw ana j e s t o b e c n ie za p o d s ta w o w ą t e c h n o lo g ie w y t w a r z a n ia w y ro b ó w h u t n ic z y c h , p r z e z n a c z o n y c h na n a rz ę d z ia o d u ż y c h p r z e k r o ja c h .
M e to d a m i m e t a l u r g i i p r o s z k ó w w y k o n u je się je d y n ie 5'/. o g ó ln e j p r o d u k c ji s t a l i s z y b k o t n ą c y c h ze w z g lę du na w y s o k ie k o s z t y w y tw a r z a n ia p r ę t ó w [3 8 ). M e to d y t e u m o ż liw ia ją j e d n a k o t r z y m y w a n ie p ó łw y r o b ó w o S ia d o w e j s e g r e g a c j i w ę g lik ó w o r a z u z y s k iw a n ie s t a l i s z y b k o t n ą c y c h z p o d w y ż s z o n ą d o 0,47. z a w a r to ś c ią s ia r k i [ 4 2 , 4 3 ] , s t a l i z a w ie r a j ą c y c h 5ZTiC [6 3 ] i do 16Z w anadu [ 8 4 - 8 7 ] , n ie o s ią g a ln y m , ze w z g lę d u na t r u d n o ś c i W y d a je s ię , z e g łó w n ie t e n a s p e k t , p r o d u k c ji w w y n ik u w y tw a r z a n ia n a r z ę - b ę d ą o s k a li w d ro ż e ń m e to d m e ta lu r g ii p r o s z k ó w w p r o d u k c ji n a r z ę d z i.
P ro w a d z o n e są p o n a d to p r a c e na d nowym i p r o c e s a m i: CSD ( C o n tr o lle d S p ra y D e p o s itio n ) [ 7 2 - 7 4 ) o r a z Ó s p r e y P r o c e s s [7 5 ]. W te c h n o lo g ia c h t y c h u z y s k u je się p r ę t y z e s t a l i s z y b k o t n ą c y c h o ś r e d n ic a c h do 100 mm, m a ją c e m a k r o - i m ik r o s t r u k t u r ę p o ró w n y w a ln ą z o tr z y m a n ą w m e to d a c h m e ta lu r g ii p r o s z k ó w p r z y z n a c z n ie m n ie js z y m k o s z c ie w y tw a rz a n ia .
S p o ś r ó d n o w y c h s p o s o b ó w k s z t a łt o w a n ia s t r u k t u r y p ie r w o t n e j w p r o c e s ie o d le w a n ia s t a l i o b ie c u ją c e w y n ik i u z y s k a n o s t o s u j ą c r h e o c a s t in g i s t i r - c a s t in g [ 7 6 ] o r a z p o z io m e c ią g le o d le w a n ie [4 5 ,7 7 ) . W a lo ry e k o n o m ic z n e p o z io m e g o c ią g łe g o o d le w a n ia s t a l i , z a p e w n ia ją c e g o i s t o t n e z m n ie js z e n ie
n ie je d n o r o d n o ś c i i r o z d r o b n i e n ie s t r u k t u r y p i e r w o t n e j , d e c y d u ją o p e r s p e k ty w ic z n y m c h a r a k t e r z e t e g o p r o c e s u .
P o p ra w ę s t r u k t u r y p ie r w o t n e j o s ią g n ię to ró w n ie ż za p o m o c ą s p r a w d z o n e j w s k a li p r z e m y s ło w e j te c h n o lo g ii w dm uchiw ania, w s tr u m ie n iu a z o tu , do c ie k ł e j s t a l i s z y b k o t n ą c e j d r o b n y c h c z ą s t e k w ę g lik ó w n io b u [4 5 ].
Kucie w k o w a r k a c h , d z ię k i s ta łe m u d o s k o n a le n iu u r z ą d z e ń i te c h n o lo g ii, s t a j e s ię d o m in u ją c y m s p o s o b e m p r z e r ó b k i p la s t y c z n e j s t a l i s z y b k o t n ą c y c h [ 5 7 , 6 8 , 7 6 ; P W : 1 - 3 , 9 , 1 4 , 3 5 - 3 8 ] .
N a j b a r d z i e j z n a c z ą c y m o s ią g n ię c ie m t e c h n o lo g ic z n y m o s t a t n i c h l a t w z a k r e s ie p r z e r ó b k i p l a s t y c z n e j i o b r ó b k i c ie p ln e j w y ro b ó w h u tn ic z y c h ze s t a l i n a r z ę d z io w y c h j e s t p r o c e s ISODISC, b ę d ą c y p o łą c z e n ie m , c h r o n io n e j p a t e n t e m t e c h n o lo g ii p r o d u k c ji w lew ków E 2P , u n ik a ln e j te c h n o lo g ii p r z e r ó b k i p la s t y c z n e j na p r a s ie i w k o w a r c e o r a z o b r ó b k i c ie p ln e j w c z a s ie k u c ia i po ty m z a b ie g u [8 8 ]. P r o c e s t e n um ożliw ia o tr z y m y w a n ie p r ę t ó w o Ś r e d n ic y do 350 mm i d łu g o ś c i 3 m c e c h u ją c y c h się w y ra ź n ie z m n ie js z o n ą m a k r o - i m ik r o - n ie je d n o r o d n o ś c i ą s t r u k t u r y .
Na uw a g ę z a s ł u g u j e r ó w n ie ż o p r a c o w a n ie t e c h n o lo g ii k u c ia w ie lo w a r s tw o w y c h , m e ta lic z n y c h m a te r ia łó w n a rz ę d z io w y c h o cią g liw y m r d z e n iu i t w a r d e j, o d p o r n e j na ś c ie r a n ie w a r s t w ie z e w n ę t r z n e j [78 J.
P rz e w id y w a n y w k o ń c u la t s ie d e m d z ie s ią ty c h p o s t ę p w z a k r e s ie w y c is k a nia s t a li s z y b k o t n ą c y c h , j a k d o tą d , nie n a s t ą p ił. Z a d e c y d o w a ł o ty m g łó w n ie b r a k m a te r ia łó w g w a r a n tu ją c y c h o d p o w ie d n ią t r w a ło ś ć n a r z ę d z i do w y c is k a n ia [58,89].
W la ta c h o s ie m d z ie s ią ty c h o b s e r w u je s ię in te n s y w n y r o z w ó j m e to d o b r ó b - k i c i e p l n o - c h e m i c z n e j s t a l i s z y b k o t n ą c y c h [ 1 4 , 2 6 , 2 9 , 5 2 , 5 1 , 6 2 , 7 3 - 7 5 , 9 0 ] o r a z ich a d a p ta c ji na p o t r z e b y p r a k t y k i p r z e m y s ło w e j. D o ty c z y t o w s z c z e g ó ln o ś c i n a n o s z e n ia na p o w ie r z c h n ie r o b o c z e n a r z ę d z i w a r s t w TiC i TiN, głó w n ie w p r o c e s a c h PVD. C z o ło w i p r o d u c e n c i n a r z ę d z i s t o s u j ą t e n z a b ie g d la o k . 5 0 Z f r e z ó w , n a r z ę d z i d o u z ę b ie ń i g w in to w n ik ó w o r a z d la o k . 10Z w i e r t e ł [3 9 ] i z a m ie r z a ją z w ię k s z y ć u d z ia ł n a r z ę d z i p o w le k a n y c h ( r y s . 5).
Z a p e r s p e k t y w ic z n e u z n a je s ię ró w n ie ż te c h n o lo g ie la s e r o w e g o p r z e t a p ia n ia p o w ie r z c h n i r o b o c z y c h n a r z ę d z i [9 1 -9 3 ] o r a z o p ra c o w a n y w C hina ch p r o c e s DYSG w y tw a rz a n ia na p o w ie rz c h n i n a r z ę d z i t w a r d y c h w a r 3 tw o w ła s n o ś c ia c h p r z e c iw z a t a r c i o w y c h , w w y n ik u z ło ż o n y c h z a b ie g ó w o b r ó b k i c ie - p ln o - c h e m ic z n e j z u ż y c ie m tle n u , s ia r k i, b o r u , W ęgla i a z o tu [6 2 ].
G łó w n y m i c e la m i p r o w a d z o n y c h a k t u a ln ie p r a c w z a k r e s ie t e c h n o lo g ii s t a l i s z y b k o t n ą c y c h s ą z a te m : z m n ie js z e n ie n ie je d n o r o d n o ś c i s t r u k t u r y , u s t a le n ie w a ru n k ó w t e c h n o lo g ic z n y c h u z y s k iw a n ia p o w t a r z a l n y c h w ła s n o ś c i w y ro b ó w h u tn ic z y c h i n a r z ę d z i o r a z z w ię k s z e n ie t r w a ło ś c i n a r z ę d z i m e to d a m i o b r ó b k i c ie p ln o - c h e m ic z n e j .
A naliza u z y s k a n y c h d o ty c h c z a s w y n ik ó w p r o w a d z i d o w n io s k u , ż e w o b e c n e j f a z i e r o z w o ju t e c h n ik w y tw a r z a n ia w h u tn ic tw ie , w ię k s z o ś ć u s p ra w n ie ń te c h n o lo g ic z n y c h p o w o d u je s to s u n k o w o n ie w ie lk ie p o le p s z e n ie j a k o ś c i w y ro b ó w h u tn ic z y c h i n a r z ę d z i. J e d n a k ż e o p t y m a l i z a c j a c a ł e j t e c h n o l o g i i w y t w a r z a -
ni a n a r z ę d z i , p o z w a l a j ą c a s u m o w a ć t e p o z o r n i e n i e w i e l k i e u l e p s z e n i a , z a p e w ni a z n a c z ą c y w z r o 3 t ic h t r w a ł o ś c i i n i e z a w o d n o ś c i . Św ia d cz ą o ty m dane li
t e r a t u r o w e [2 5 ,2 9 , 5 9 ] i w y n ik i p r a c w ł a s y c h [P W :1 -3 ,2 2 ,2 8 ,3 2 ,3 3 ].
J e d n y m z p o d s t a w o w y c h w a r u n k ó w o s i ą g n i ę c i a p o z y t y w n y c h w y n i k ó w w p r o c e s i e o p t y m a l i z a c i t e c h n o l o g i i j e 3 t j e d n a k 3 t 0 3 0 w a n i e d o s t a t e c z n i e d o k ł a d n y c h m i a r i K r y t e r i ó w o c e n y j a k o ś c i m a t e r i a ł u w c a ł y m , z ł o ż o n y m c y k l u t e c h n o l o g i c z n y m w y t w a r z a n i a w y r o b ó w h u t n i c z y c h i n a r z ę d z i .
1380 1381 1383 1334 1380 138<ł 1383 1334 1380 1384 1383 1334
R y3.5 . P r o g n o z y z u ż y c ia n a r z ę d z i z e s t a li s z y b k o t n ą c y c h p o k r y w a n y c h a z o t kiem t y t a n u w p ro c e s ie PVD w p a ń s tw a c h w y s o k o r o z w in ię ty c h do r o k u
1994 (w g. GORHAM IN T .) [3 8 ]
F i g . 5 . F o r e c a s t f o r c o n s u m p t i o n o f t o o l s m a d e o f h i g h - s p e e d s t e e l s c o a t e d w i t h t i t a n i u m n i t r i d e i n PVD p r o c e s s , i n h i g h l y d e v e l o p e d c o u n t r i e s u n t u 1994 ( a c c . t o GORHAM I N T . ) [ 3 0 ]
1.3. NOWE STOPY NARZĘDZIOWE
P o s z u k iw a n ie n o w y c h r o z w ią z a ń w z a k r e s ie s k ła d u c h e m ic z n e g o m e ta li
c z n y c h m a te r ia łó w n a rz ę d z io w y c h w y n ik a z k o n ie c z n o ś c i m in im a liz a c ji s k u tk ó w e k o n o m ic z n y c h zm ia n r e l a c j i c e n o w y c h ż e la z o s to p ó w na r y n k a c h ś w ia to w y c h o r a z u n ie z a le ż n ie n ia s ię od z m ie n n y c h w a ru n k ó w d o s ta w ż e la z o s to p ó w , a t a k ż e w y tw a rz a n ia k o n k u r e n c y jn y c h ze w z g lę d u na c e n ę i z e s p ó ł w ła s n o ś c i s t o pów o n ie k o n w e n c jo n a ln y m s k ła d z ie c h e m ic z n y m i s t r u k t u r z e .
Z a n a liz y p u b lik a c ji i p a te n tó w z g ło s z o n y c h w la ta c h 19 75 -1 9 9 0 w y n ik a , ż ę d ą ż e n ia t e r z u t u j ą na k ie r u n k i r o z w o ju s t a l i s z y b k o t n ą c y c h , c o z n a jd u je w y ra z w:
s u b s t y t u c j i d r o g ic h i d e f ic y t o w y c h p ie r w ia s tk ó w s to p o w y c h : w o lfra m u , m o
lib d e n u i w anadu ty ta n e m , niob em , c y r k o n e m i k rz e m e m o r a z o p ra c o w y w a n iu o s z c z ę d n o ś c io w y c h s t a l i s z y b k o t n ą c y c h ( t a b li c e 2 ,4 ).
w p ro w a d z a n iu d o s t a l i s z y b k o t n ą c y c h o p o d w y ż s z o n e j z a w a r t o ś c i w ę g la d o d a tk o w y c h p ie r w ia s tk ó w w ę g lik o tw ó r c z y c h - g łó w n ie V, T i, Nb i Z r w c e lu z w ię k s z e n ia u d z ia łu o b ję to ś c io w e g o w ę g lik ó w p ie r w o tn y c h w s t r u k t u r z e s t a li i p o d w y ż s z e n ia ic h t w a r d o ś c i o r a z o d p o r n o ś c i na ś c ie r a n ie ( ta b lic a 5).
KIERUNKI ROZWOJU STALI SZYBKOTNĄCYCH WYN1KAJACE Z ANALIZY DANYCH LITERATUROWYCH ORAZ PATENTÓW ZGŁOSZONYCH W LATACH 1975 - 1990 [93,94]
-SUBSTYTUCJA DROGICH I DEFICYTOWYCH PIERWIASTKOM WĘGLIKOTWÓRCZYCH - OSZCZĘDNOŚCIOWE STALE SZYBKOTNĄCE TABLICA 4
GRUPA STALI PIERWIASTKI STOPOWE
LICZBA PATENTOM
PRZYKŁADY OPATENTOWANYCH SKŁADÓW CHEMICZNYCH STOPCW - W Z WAGOWYCH KRAJ I NUMER PATENTU [ POZ.LITERAT.]
ROK
C Cr MO V Ti Nb Si Mn INNE
STALE WOLFRAMOWE
Ti+V i 1.5
2.0 4.5 6.1
4.8 5.4
2.2 2.9
1.3 2.1
<0.5 Cu=0.1-0.6 ZSRR 1098974
1984
Ti+Nb»V '
1
1.3 4.5 5.0 3.0 2.5 1.5 0.5 Cu=0.5 [97} 1986
0.8 1.2
3.0 5.0
6.0 12.0
0.0 1.0 3.0
0.0 1.5
0.0 1.5
0.5 3.5
0.0 1.5
V*Ti+Nb ok.31 CrłMn=3-5Z
PRL P 24966I-C22C
1986
STALE MOLIBDENOWE
V
1.6 2.B
1.5 6.0
0.5 6.0
6.0
11.0 2.0
0.2 1.5
RFN 2937724
1985
1.1 4.3 3.0 3.0 [98] 1986
Ti 1.0 3.8 6.2 1.5 0.4 [95] 1986
TiłV 2 1.6
3.0 2.8 3.4
2.6 3.2
2.6 3.2
3.0 6.0
1.0 2.5
B=0.05-0.25 N=0.1-0.3
ZSRR 761597
1981
Nb 1.0
1.1 3.8 4.2
5.2 5.7
1.3 1.7
0.1 0.3
0.6 Ce=0.1
Al=1.08
[96] 1986
STALE WOLFRAHOWO- MOLIBDENOWE
Nb
0.9 4.0 3.05 4.7 1.4 0.5 [45] 19£7
1.3 4.2 1.9 3.3 2.1 3.0 [45] 1987
1.1 4.5 3.0 2.0 2.0 0.2 Na=0.07 [99] 1980
1.38 4.5 2.0 3.0 1.6 3.5 (MP) [104] 1938
NbłV 6
1.0 1.2
3.8 4.4
2.5 3.0
2.5 3.0
2.2 2.6
0.3 1.5
ZSRR 1829452
1976
1.8 4.8
4.1 5.4 5.4 5.0
12.0 0.3 10.0
JAPONIA 46-103687
1976
0.8 1.1
3.6 4.5
2.0 4.0
4.5 6.5
0.5 1.6
0.5 1.5
Nb*V=l-2.3
<1.OSi,<1.OMn EP 0 105861
1984
Ti
1
1.41.8 3.8 4.3
8.0 9.0
2.8 3.6
1.7 2.5
17.0 25.0
Ce=0.15-0.25 ZSRR 2496665
1979
Ti+V
1 1.3 4.6
3.0 5.0
1.0 5.0
1.0 5.0
2.0 4.0
0.5 2.5
1.0 2.0
W+2Mo=8-10 JAPONIA 58-112281
1983
TiłNb
1
1.11.3 3.8 4.4
2.5 3.5
2.5 3.5
1.7 2.1
0.1 0.4
0.9 1.5
N=0.05-025 ZSRR 1002397
1984
V*Zr
i 0.9
1.2 3.6 4.4
5.5 6.5
5.0 5.5
2.6 3.4
<0.4 <0.4 Cu=1.35-1.65 Zr=0.2-0.4
ZSRR Z:3482317/22*02
19B2
VłTi+Zr 1
0.4 1.5
1.0 2.0
0.5 2.3 W+2Hc ....
0.5 1.2
=1-3 0.5 5.0
2.0 0.1
1.5
8=0.01-0.5 Hf,Se,Y=2.0 N=0.3,Zr=2.0
JAPONIA 57-198250
1982
o p ra c o w y w a n iu n o w y c h , o d le w n ic z y c h s to p ó w n a rz ę d z io w y c h ( ta b lic a 6) w p ro w a d z e n iu n o w y c h p ie r w ia s tk ó w s to p o w y c h p o le p s z a ją c y c h o d p o r n o ś ć na u t l e n ia n ie (C u ), c ią g liw o ś ć (M n ,N i), o d p o r n o ś ć na o d p u s z c z a n ie (A l) i s z l i f o w a ln o ś ć s t a l i (P b+ S ) ( t a b l ic a 7 ).
TABLICA 5 KIERUNKI ROZWOJU STALI SZYBKOTNĄCYCH WYNIKAJĄCE I ANALIZY DANYCH LITERATUROWYCH ORAZ PATENTÓW ZGŁOSZONYCH
W LATACH 1975 - 1990 [93,74}
-WPROWADZENIE DODATKOWYCH PIERWIASTKÓW WE6LIK0TW8RCZYCH DO STALI SZYBKOTNĄCYCH 0 POOWYiSZONEJ ZAWARTOŚCI WEELA
GRUPA STALI DODATKOWE PIERWIASTKI HCSLIKOTWÓRCZE
LICZBA PATENTÓW
PRZYKfcADY OPATENTOWANYCH SKŁADÓW CHEMICZNYCH STOPCW - W Z WAGOWYCH KRAJ ROK
C Cr W Ho V Co Ti Nb Si INNE [ POZ.LITERAT.]
STALE WOLFRAMOWE
Ti 1.1 4.5 9.0 1.0 1.8 1.0 U00] 1972
TiłV 2 1.5
2.0 4.5 6.1
4.8 5.4
2.2 2.9
5.0 8.0
1.3 2.1
Cu=0.1-0.6 ZSRR 3582304/22-02
1984
Nb*V 2 0.8
1.4 3.0 5.0
10.0 20.0
1.0 4.0
0.1 0.5
0.1 0.6
B=0.001-0.2 Kn=0.1-0.8
JAPONIA 58-57504
1983
STALE
«OLIBDENOWE Ti
i 0.8
1.2 3.8 4.2
4.5 5.5
1.0 1.2
4.5 10.5
0.6 1.2
0.2 0.4
ZSRR 823450
1982
1.4 1.6
10.5 11.5
9.5 10.0
0.9 1.1
0.4 1.0
Hn=0.4-0.9 [103] 1983
STALE WOLFRAMOWO- MOLIBDENOWE
Ti
1 1.4
1.8 3.8 4.3
8.0 9.0
2.8 3.6
1.7 2.5
1.7 2.5
0.2 0.4
Ce=0.15-0.25 ZSRR 647357
1977
0.9 1.0
4.2 6.0 6.'.
4.9 5.0
1.8 1.9
0.8 5ZTiC(MP) [104] 1982
Kb
1 1.0
1.8 3.0 3.6
8.0 12.0
<2.0 0.8 2.2
<12.0 2.0
7.0
Kn<1.0 JAPONIA 5B-113356
1983
1.1 4.1 6.4 4.9 0.79 0.8 [39,101] 19B7
0.9 1.1
3.5 4.5
1.5 2.1
8.2 9.2
1.7 2.2
0.9 1.1
[103]
BRAZYLIA 1983
Ti*Nb+V 1 0.8„
0.9 3.8 4.4
4.9 6.5
4.5 5.5
2.6 3.8
0.4 1.8
0.8 2.4
0.2 0.8
ZSRR 1474179(Z)
1989
Xb+V
2 1.0
1.2 7.0 9.0
3.5 4.5
5.5 6.5
3.8 4.2
0.1 0.2
0.12 Cu=0.4-0.6
Ce=0.15-0.25 Te=0.5-0.6 B=0.07-0.1
ZSRR 794090 STOP ODLEWNICZY
1981
STALE Z P0DWY2SZ0NA ZAWARTOSCIA WANADU
V 8
0.6 1.6
3.5 5.0
<20.0 <9.0 1.0 5.0
<15.0 PRL
97424
1979
<1.3 3.8 4.5
5.5 6.7
3.0 4.0
4.2 5.2
4.2 5.2
N=0.1-0.7 (IIP)
JAPONIA 54-11816
1979
2.0 4.0
3.0 4.3
1.3 5.8
4.0 9.0
7.0 16.0
<12.0 0.5
1.5
USA 19962/72
1976
1.8 4.5 12.5 7.0 5.0 CPN-REI(USA) 1980
1.3 4.5 6.0 10.5 2.0
