Повышение надежности и долговечности машин и механизмов 1 федеральное государственное бюджетное

Проблемы износа в машинах и механизмах 
________________________________________________________________________________ 
349 
УДК 621.9 
Е. В. Егорычева
96
ФГБОУ ВО Ивановский государственный энергетический университет им. В.И. Ленина 
РАЗВИТИЕ ПРОЦЕССОВ УПРОЧЕНИЯ–РАЗУПРОЧНЕНИЯ 
В ИНСТРУМЕНТЕ В ПРОЦЕССЕ РЕЗАНИЯ 
Ключевые слова: 
быстрорежущая сталь, диффузия, внутренняя энергия, износ, стой-
кость режущего инструмента, плотность дислокаций, скорость резания, фрагментация суб-
структуры, адгезия, окисление. 
Аннотация:
В статье рассмотрены вопросы трансформации дислокационной струк-
туры, происходящей в контактных слоях инструмента из быстрорежущей стали в процессе 
резания, а также ее влияния на работоспособность инструмента. Изучена трансформация де-
фектов кристаллической структуры, происходящих в контактных слоях режущего инстру-
мента в процессе его изнашивания. 
E. V. Egorycheva
DEVELOPMENT OF STRENGTHENING AND SOFTENING PROCESSES 
IN THE TOOL DURING THE CUTTING PROCESS 
 
Keywords:
high-speed steel, diffusion, internal energy, wear, cutting tool stability, disloca-
tion density, cutting speed, substructure fragmentation, adhesion, oxidation. 
Abstract: 
Тhe article deals with the transformation of the dislocation structure that occurs in 
the contact layers of a high-speed steel tool during cutting, as well as its impact on the performance 
of the tool. The transformation of defects in the crystal structure occurring in the contact layers of 
the cutting tool in the process of its wear is studied. 
Повышение стойкости режущего инструмента является одним из основных пу-
тей снижения себестоимости механической обработки материалов и повышения про-
изводительности. Известно, что изучение эволюции структуры контактных слоев ин-
струмента позволяет изыскать пути повышения его стойкости. Трансформация 
свойств контактирующих поверхностей при резании является естественным след-
ствием преобразования внешней механической энергии в энергию внутренних про-
цессов материалов системы.
Поэтому в настоящее время большое распространение получила структурно-
энергетическая теория изнашивания режущего инструмента [1], которая позволяет 
более полно раскрыть процессы, происходящие при резании по сравнению с суще-
ствующими. Эта схема была положена в основу разработки механизма изнашивания 
режущего инструмента на базе экспериментальных данных: анализа динамического 
развития процессов упрочнения – разупрочнения в его поверхностных и подповерх-
ностных слоях. На рис. 1 представлена модель изнашивания инструмента из быстро-
режущей стали. Проведенные исследования показали, что дислокационная структура 
контактной зоны режущего инструмента в процессе изнашивания претерпевает дина-
©
96
Егорычева Е. В. ,2020 

---

НАДЕЖНОСТЬ И ДОЛГОВЕЧНОСТЬ МАШИН И МЕХАНИЗМОВ 
________________________________________________________________________________ 
350 
мическое развитие – самоорганизацию. Режущая часть инструмента после термооб-
работки и заточки имеет определенную плотность хаотически распределенных дис-
локаций, то есть определенный запас внутренней энергии деформации и, следова-
тельно, является типичной неравновесной системой, все более удаляющейся по мере 
изнашивания от равновесия. В процессе деформации происходит образование новых 
диссипативных структур. Их возникновение отражает стремление неравновесной си-
стемы к упорядочению за счет обмена энергией с внешней средой. 
Рис. 1.
Динамическое развитие процессов упрочнения-разупрочнения
Исследования показали, что образование таких дислокационных структур, как 
малоугловые границы и ячейки в поверхностных слоях инструмента в процессе при-
работки при резании углеродистых сталей дает невысокую эффективность диссипа-
ции внутренней энергии деформации [2]. При достижении порога энергетического 
насыщения поверхностными слоями на данном этапе изнашивания возникают дисси-
пативные структуры - микротрещины, которые являются процессами разупрочнения 
и приводят к нарушению сплошности материала. Они вкупе с развитием такого 
разупрочняющего фактора, как полосы скольжения, характеризующего потерю сдви-
говой устойчивости и активизирующего явления адгезионного схватывания обраба-
тываемого и инструментального материалов, определяют высокую интенсивность из-
нашивания в период обработки и приводят к вырыву частиц матрицы и зерен карби-
дов поверхностного слоя инструментального материала. 
Образование фрагментированной структуры с высокоугловыми границами 
межзеренного типа на этапе нормального изнашивания приводит к повышению сдви-
говой устойчивости локальных объемов инструментального материала. Она способ-
ствует сохранению сплошности материала за счет поддержания скорости диссипации 
энергии на уровне, необходимом для предотвращения возникновения критического 

---