CS211365B2

CS211365B2 - Method of production of cutting tools by casting of steel alloys

Info

Publication number: CS211365B2
Application number: CS775379A
Authority: CS
Inventors: Miklos Cseh; Laszlo Miko
Original assignee: Koho Es Gepipari Miniszterium
Priority date: 1979-11-13
Filing date: 1979-11-13
Publication date: 1982-02-26

Abstract

Vynález se týká výroby obráběcích nástrojů odléváním do tvaru, odpovídajícího konečnému tvaru nástroje a zvětšeného jen o nezbytný přídavek na broušení. Nástroje se odlévají z oceli, obsahující v hmotnostních množství 2 až 6 % chrómu, 0 až 24 °/o wolframu, 0 až 10 % molybdenu, 0,5 až 8,0 % vanadu, 0 až 10 % kobaltu, 0 až 3 % titanu a běžné příměsi jako mangan, křemík, fosfor a síru. Podstata vynálezu spočívá v tom, že hmotnostní koncentrace uhlíku se nejprve upraví tak, aby před odléváním ocel obsahovala pouze 0,2 až 0,4 % uhlíku, načež po- dokončení tavení nebo v průběhu odlévání se přidávají vzácné zeminy, zejména cer, a/neho zirkon a/nebo niob v množství 0,1 až 0,8 %, zejména 0,2 až 0,3%, a potom se v.povrchové vrstvě odlitých nástrojů zvýší difúzí obsah uhlíku na nejméně 0,6 %, zejména na 0,7 %.The invention relates to the production of cutting tools by casting them to a shape corresponding to the final shape of the tool and increased only by the necessary allowance for grinding. The tools are cast from steel containing by weight 2 to 6% chromium, 0 to 24% tungsten, 0 to 10% molybdenum, 0.5 to 8.0% vanadium, 0 to 10% cobalt, 0 to 3% titanium and common additives such as manganese, silicon, phosphorus and sulfur. The essence of the invention lies in the fact that the mass concentration of carbon is first adjusted so that before casting the steel contains only 0.2 to 0.4% carbon, after which rare earths, in particular cerium, and/or zirconium and/or niobium are added after the completion of melting or during casting in an amount of 0.1 to 0.8%, in particular 0.2 to 0.3%, and then the carbon content in the surface layer of the cast tools is increased by diffusion to at least 0.6%, in particular 0.7%.

Description

Vynález se týká způsobu výroby obráběcích nástrojů odléváním slitin oceli, obsahující v hmotnostní koncentraci 2 až 6 % chrómu Cr, 0' až 24 % wolframu W, 0 až 10 procent molybdenu Mo, 0,5 až 8,0^! % vanadu V, 0 až 10% kobaltu. Co, O až 3;% titanu Ti a běžné příměsi, zejména mangan, křemík, fosfor a síru.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a process for the production of machine tools by casting steel alloys containing, by weight, from 2 to 6% Cr, 0 to 24% T, 0 to 10 percent Mo, 0.5 to 8.0% ^. % vanadium V, 0-10% cobalt. Co, 0 to 3% Ti titanium and conventional impurities, especially manganese, silicon, phosphorus and sulfur.

Důležité části obráběcích nástrojů se dosud vyrábějí z rychlořezné oceli. Přitom se obvykle postupuje tak, že se nejprve odleje blok oceli a potom se tento surový ocelový blok tváří za tepla, zejména kováním nebo válcováním, aby se vytvořil polotovar, jehož rozměry odpovídají rozměrům zhotoveného nástroje. Tváření za tepla nemá za úkol jen vytvořit polotovar s rozměry přizpůsobenými dalšímu zpracování, ale v průběhu tohoto procesu se mají také rozmělnit hrubé primární karbidy, zejména karbidová eutektika, které vznikají v průběhu tuhnutí ocelí, obsahujících více než 0,7 % uhlíku a látek, tvořících karbidy, jako jsou chrom, molybden, vanad nebo wolfram. Pro kvalitu konečných výrobků z těchto ocelí má zásadní význam, v jaké míře se dosáhne rozrušení hrubých karbidů, které jsou primárními karbidy. Právě proto je rozložení nebo zesítění primárních karbidů předepsáno jak v národních, tak také mezinárodních normách a v přejímacích podmínkách pro nástrojovou ocel je výslovně řečeno, že přítomnost větších karbidových částic je nepřípustná.Important parts of the cutting tools are still made of high-speed steel. Typically, the steel block is first cast and then the crude steel block is hot formed, in particular by forging or rolling, to form a workpiece whose dimensions correspond to the dimensions of the tool produced. Hot forming is not only intended to produce a blank with dimensions adapted to further processing, but also coarse primary carbides, in particular carbide eutectics, are formed during solidification of steels containing more than 0.7% carbon and substances, carbides such as chromium, molybdenum, vanadium or tungsten. The extent to which the breakdown of coarse carbides, which are primary carbides, is essential for the quality of the finished steel products. That is why the distribution or crosslinking of primary carbides is prescribed in both national and international standards, and it is explicitly stated in the acceptance conditions for tool steel that the presence of larger carbide particles is unacceptable.

Další známý postup výroby obráběcích nástrojů z rychlořezné oceli je charakterizován tím, že ocel se odlévá do forem, které mají tvar konečných výrobků. Při této technologii však není možno zajistit vyloučení hrubších karbidů z oceli. Ve vrstvách, nacházejících se v blízkosti povrchových ploch odlitků, je průběh tvoření karbidů odlišný, karbidy jsou méně hrubé a výkonnost litých nástrojů z rychlořezné oceli je často rovnocenná výkonnosti nástrojů, které byly vyrobeny z polotovarů dalším tvářením. V některých zemích je používání odlévaných obráběcích nástrojů velmi rozšířené. Hlavní přednost takto vyráběných nástrojů spočívá v tom, že jejich výroba je levnější, protože v průběhu výroby od surového stavu až k dohotovenému výrobku je možno vynechat celou řadu výrobních operací. Tvar odlitků bezprostředně po odlití se odlišuje od konečného tvaru jen o malý přídavek na jemné obrobení. Hlavním nedostatkem obráběcích nástrojů, vyrobených odléváním z rychlořezné oceli, je jejich nedostatečná houževnatost, způsobená značně nehomogenní, převážně hrubou karbidovou strukturou, takže nástroje nejsou schopny v průběhu obrábění odolávat vyskytujícím se vysokým nárokům na opotřebení.Another known process for manufacturing machine tools from high-speed steel is characterized in that the steel is cast into molds having the shape of finished products. With this technology, however, it is not possible to ensure that coarser carbides are excluded from the steel. In the layers adjacent to the cast surfaces, the carbide formation process is different, the carbides are less coarse, and the performance of cast high speed steel tools is often equivalent to the performance of tools that have been formed from semi-finished products by further forming. The use of cast tools is widespread in some countries. The main advantage of the tools produced in this way is that they are cheaper to manufacture, since in the course of production from the raw state to the finished product a number of manufacturing operations can be omitted. The shape of the castings immediately after casting differs from the final shape by only a small allowance for fine machining. The main drawback of machining tools made by high-speed steel casting is their lack of toughness, due to the largely inhomogeneous, mostly coarse carbide structure, so that the tools are unable to withstand the high wear requirements encountered during machining.

Úkolem vynálezu je odstranit tyto nedostatky odlitků z rychlořezných ocelí a vyřešit odlévání obráběcích nástrojů, které jsou odlévány z materiálů obsahujících legovací prvky, obvyklé u rychlořezných ocelí v běžném složení a poměru, přičemž takto vyrobené nástroje by se však měly odlišovat od dosud, hotovených nástrojů ze slitjn oceli zejména tím, že by měly být houževnatější. Obráběcí nože by. měly mít dostatečnou trvanlivost břitu a odolnost proti opotřebení a měly by v tomto ohledu dosahovat parametrů obráběcích nástrojů, vyráběných ž rychlořezných ocelí tepelným tvářením, nebo ja přesahovat. Přitom v průběhu výrobního postupu musí být zabezpečeno odstraňování hrubé karbidové struktury a na povrchových vrstvách má vznikat jemnější karbidová struktura odpovídajícího složení.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to overcome these drawbacks of high-speed steel castings and to solve the casting of machining tools which are cast from materials containing alloying elements of conventional high-speed steels in conventional composition and proportions. alloyed steel, in particular by making them more resilient. Cutting knives should. they should have sufficient cutting edge durability and wear resistance and should in this respect achieve or exceed the parameters of the cutting tools produced by high speed steel by thermoforming. In the course of the manufacturing process, the removal of the coarse carbide structure must be ensured and the surface layers should produce a finer carbide structure of the corresponding composition.

Vynález je založen na následujících poznatcích. Nespornou předností nástrojů z rychlořezných ocelí, vyráběných odléváním, je skutečnost, že výsledný tvar, nehledě na přídavek na broušení, se vytváří v jediné pracovní operaci. Na druhé straně však z toho vyplývá nedostatek spočívající v tom, že homogenita a jemnost karbidové struktury nemůže být při tomto postupu dostatečně ovlivňována. Jestliže se formování provede v jediné výrobní operaci, avšak tato operace se provede s ocelí, mající nízký obsah uhlíku, a potom se v další operaci provede například nauhličením zvýšení obsahu uhlíku ve vrstvě, která je nejbližší povrchové ploše, na požadovanou hodnotu, dosahovanou také při známých výrobních postupech, potom bude vrstva, která je činná při obrábění, obsahovat stejné množství uhlíku jako obráběcí nástroje, vyráběné dosud známými postupy. Takto vyrobený nástroj však bude mít podstatně lepší jemnost a homogenitu karbidové struktury, jakož i lepší výkonnost, životnost břitu a větší houževnatost. Vcelku lze říci, že postup podle vynálezu představuje optimální kompromis mezi minimálními. výrobními, náklady, dosahovanými, při výrobo nástrojů odléváním, a jemnější strukturou, dosahovanou při dodatečném tváření, které je však výrobně nákladnější. Větší množství vynaložené práce při provádění způsobu podle vynálezu je v podstatě stejné jako u výroby odléváním, ale přídavné pracovní operace jsou menšího ro-zsahu než u odlévání a výrazně menšího· rozsahu než při výrobě tvářením, kde jsou kladeny velké požadavky na kvalifikované pracovníky a výkonné stroje. Přitom je struktura činné vrstvy v podstatě stejná jako u nástrojů vyrobených tvářením a houževnatost je dokonce lepší než u kovaných nástrojů.The invention is based on the following findings. The indisputable advantage of high-speed steel casting tools is that the resulting shape, in addition to the grinding allowance, is produced in a single operation. On the other hand, this implies a drawback that the homogeneity and fineness of the carbide structure cannot be sufficiently affected by this process. If the molding is carried out in a single manufacturing operation, but this operation is carried out with a low carbon steel, and then in a further operation, for example, by carbonising the carbon content of the layer closest to the surface area to the desired value also achieved In the known manufacturing processes, then the layer which is active in machining will contain the same amount of carbon as the machining tools produced by the known methods. The tool produced in this way will, however, have a substantially better fineness and homogeneity of the carbide structure, as well as improved performance, cutting edge life and greater toughness. All in all, the process according to the invention represents an optimal compromise between the minimum. the production costs achieved by casting tools and the finer structure achieved by postforming, which is, however, more expensive to manufacture. The amount of work involved in the process of the present invention is substantially the same as in the casting process, but the additional operations are less in scale than in the casting and significantly less range than in the molding process where high demands are placed on skilled workers and efficient machinery. In this case, the structure of the active layer is essentially the same as in the case of molded tools and the toughness is even better than that of forged tools.

Při provádění žpůsobu podle vynálezu se tédy obsah uhlíku v oceli udržuje na konci tavícího procesu v rozmezí hmotnostní koncentrace od O,,2 do 0,4 % a pro zjemnění struktury se do taveniny po dokončení tavení nebo v průběhu odlévání přidávají vzácné zeminy, například cer, v množství od 0,1 do 0,8 % a povrchová vrstva nástrojů, odlitých z této oceli se potom obohacuje difúzí uhlíkem, aby konečná hmotnostní koncentra211365 ce uhlíku byla vyšší než 0,6 %, zejména vyšší než 0,7 %.In the process according to the invention, the carbon content of the steel is then maintained at the end of the melting process in a weight concentration range of from 0.2 to 0.4% and rare earths such as cerium are added to the melt after melt or during casting. % in an amount of from 0.1 to 0.8% and the surface layer of the tools cast from this steel is then enriched by carbon diffusion so that the final weight concentration of carbon is greater than 0.6%, in particular greater than 0.7%.

Obráběcí nástroje, vyrobené způsobem podle vynálezu, tedy obsahují legující kovy v množství, odpovídajícím v podstatě normovému množství pro rychlořeznou ocel a jediný rozdíl spočívá v tom, že v oceli jsou jako přísada obsaženy také vzácné zeminy, mezi které patří lanthan a skupina lanthanidů s atomovými čísly 57 až 71.The cutting tools produced by the process according to the invention thus contain the alloying metals in an amount substantially equivalent to that of high-speed steel, and the only difference is that rare earths, such as lanthanum and the atomic lanthanide group, are also included in the steel numbers 57 to 71.

Novější zkoušky ukazují, že zlepšení kvality slitiny je možno při provádění způsobu podle vynálezu dosáhnout i tehdy, když pří zachování podstatných a základních znaků postupu podle vynálezu, to znamená při odlévání oceli s nízkým obsahem uhlíku, přidáváním přísad a pozdějším obohacováním uhlíkem, nejsou jako přísady přidávány vzácné zeminy, ale zirkon nebo niob v hmotnostním množství od 0,1 do 0,8 %. Složení slitiny je potom následující: vedle oceli je ve slitině obsaženo v hmotnostních množstvích 2 až 6 % chrómu, O¹ až 24 % wolframu, O¹ až 10 % molybdenu, 0 až 10 % kobaltu, 0,5 až 8,0 % vanadu a 0,0 až 3,0 % titanu. Ocel obsahuje kromě obvyklých nečistot a příměsí například mangan, křemík nebo síru v malých hmotnostních množstvích.More recent tests show that an improvement in the quality of the alloy can be achieved when carrying out the process of the invention even if they are not additive while maintaining the essential and essential features of the process of the invention, i.e. casting of low carbon steel, addition of additives and later carbon enrichment. rare earths are added, but zirconium or niobium in amounts ranging from 0.1 to 0.8% by weight. Alloy composition is then as follows: in addition to the steel is contained in the alloy, by weight, 2-6% chromium, about ^1-24% tungsten, about ^1-10% molybdenum, 0-10% cobalt, 0.5 to 8.0% vanadium and 0.0 to 3.0% titanium. In addition to the usual impurities and impurities, the steel contains, for example, manganese, silicon or sulfur in small amounts.

Základním výsledkem způsobu výroby obráběcích nástrojů podle vynálezu je tedy dosažení nízkého· obsahu uhlíku v oceli na konci odlévání, kdy hmotnostní množství uhlíku nepřesahuje 0,2 až 0,4 %.Accordingly, the basic result of the method of manufacturing the machine tools according to the invention is to achieve a low carbon content in the steel at the end of the casting, when the mass amount of carbon does not exceed 0.2 to 0.4%.

Podstatou vynálezu je kromě předchozí úupravy obsahu uhlíku v oceli na hmotnostní koncentraci 0,2 až 0,4 % následné přidávání 0,1 až 0,8 % nejméně jednoho prvku ze skupiny vzácných zemin, zejména ceru, popřípadě zirkonu nebo niobu v průběhu odlévání nebo ihned po dokončení tavení, načež se povrchová vrstva odlitého nástroje obohatí uhlíkem pomocí difúze a hmotnostní množství ιι li tiku v povrchové vrstvě se tak zvýší na nejméně 0,6 %, zejména pak na nejméně 0,7 %.In addition to the prior treatment of the carbon content of the steel to a concentration of 0.2-0.4% by weight, the present invention further comprises the addition of 0.1-0.8% of at least one rare earth element, in particular cerium or zirconium or niobium during casting; immediately after the melting is complete, whereupon the surface layer of the cast tool is enriched with carbon by diffusion and the weight amount of the lithium in the surface layer is thus increased to at least 0.6%, in particular to at least 0.7%.

Přidávané přísady se mohou do slitiny přidávat ve formě směsných kovů, například ferroceru, směsi křemíku a zirkonu nebo ve formě ferroniobu.The additives to be added can be added to the alloy in the form of a mixed metal, for example a ferrocer, a mixture of silicon and zirconium, or in the form of ferroniobium.

Podle posledního význaku způsobu podle vynálezu se dostatečné obohacení povrchové vrstvy uhlíkem provádí difúzí do hloubky nejméně 1 mm, přičemž tímto dostatečně hluboko prováděným obohacením se zvyšuje obsah.uhlíku v této vrstvě na nejméně 0,6 %. Difúze uhlíku se může provádět libovolným postupem, výhodné je například běžně nauhličování, prováděné kteroukoliv ze známých termochemických metod, používajících jednak pevných nauhličovacích látek, podobně jako při cementaci, jednak plynných nauhličovacích látek jako při plynném nauhličování, popřípadě kapalných látek, kterých se používá například při nauhličování v solné lázni.According to a last feature of the process according to the invention, the sufficient enrichment of the surface layer with carbon is effected by diffusion to a depth of at least 1 mm, whereby the sufficiently deep enrichment increases the carbon content of the layer to at least 0.6%. Carbon diffusion can be carried out by any method, for example, conventional carburization, preferably by any of the known thermochemical methods using solid carburizing agents, as in cementation, or gaseous carburizing agents, such as gaseous carburizing, or liquid substances such as Carburizing in salt bath.

Po obohacení povrchových vrstev vytvoře6 ných nástrojů uhlíkem, které se provádí po· vytvoření konečného tvaru nástroje, zvětšeného pouze o nezbytný přídavek na broušení, což se dá dosáhnout jen přesným odléváním, doplněným popřípadě minimálním dodatečným opracováním, se provádějí stejné závěrečné operace týkající se tepelného zpracování, jako při obvyklé výrobě rychlořezných ocelí, to znamená žíhání na měkko a závěrečné tepelné úpravy kalením a popouštěním.After enriching the surface layers of the tools produced with carbon, after the final shape of the tool has been added, with only the necessary grinding allowance, which can only be achieved by precision casting, possibly supplemented with minimal rework, the same heat treatment operations are carried out. as in conventional high speed steel production, i.e. soft annealing and final heat treatment by quenching and tempering.

Tímto postupem je možno vyrobit nástroje s téměř ideální strukturou materiálu. V jádrové části nástrojů, která má nižší obsah •uhlíku, nejsou obsaženy téměř žádné hrubší karbidy, a proto je jádrová část dostatečně houževnatá. V povrchové vrstvě jsou po difúzi uhlíku přítomny jemné uhlíkové a karbidové částice, jemnější než při jiných známých technologických postupech včetně velmi nákladné práškové metalurgie. Je známo·, že jak přítomnost hrubších karbidů v odlitku, tak také obtížnost jejich zjemňování omezují chemické složení rychlořezných nástrojových ocelí. Při využití postupu podle vynálezu je možno tyto mezní hodnoty složení oceli podstatně rozšířit. Jestliže je povrchová vrstva nástroje obohacována uhlíkem teprve dodatečně, odpadají dřívější překážky pro zvýšení podílu složek, tvořících speciální karbidy, to znamená vanadu, molybdenu, wolframu a titanu. Dodatečně difundující uhlík totiž vytváří jemné karbidové částice, které jsou pro· způsob podle vynálezu zdrojem mnohem menších obtíží než tomu bylo· při přidávání uhlíku v průběhu lití.In this way it is possible to produce tools with an almost ideal material structure. Almost no coarser carbides are present in the core part of the tool having a lower carbon content and therefore the core part is sufficiently tough. Fine carbon and carbide particles are present in the surface layer after carbon diffusion, finer than in other known technological processes, including very expensive powder metallurgy. It is known that both the presence of coarser carbides in the casting and the difficulty of refining them reduce the chemical composition of high speed tool steels. By using the process according to the invention, these limits of the composition of the steel can be substantially extended. If the surface layer of the tool is only subsequently enriched with carbon, there are no previous obstacles to increasing the proportion of special carbide-forming components, i.e. vanadium, molybdenum, tungsten and titanium. Indeed, the additionally diffusing carbon forms fine carbide particles which, for the process according to the invention, are a source of much less difficulty than when adding carbon during casting.

Vlastní výrobní náklady při výrobě lego·vaných obráběcích nástrojů způsobem podle vynálezu jsou podstatně nižší než při tváření těchto nástrojů za tepla, přičemž užitná hodnota nástrojů vyrobených způsobem podle vynálezu nezaostává za hodnotou. legovaných obráběcích nástrojů, hotovených tvářením za tepla.The actual production costs of the production of the alloyed cutting tools by the method according to the invention are considerably lower than the hot forming of these tools, and the utility value of the tools produced by the method according to the invention does not fall below the value. Alloyed machining tools, finished by hot forming.

Nástroje vyrobené způsobem podle vynálezu byly podrobeny zkouškám a dosažené výsledky jsou následující:The tools produced by the method according to the invention have been tested and the results obtained are as follows:

Při nauhličování pevnými nauhličovacími látkami, tvořenými dřevěným uhlím s octanem sodným, prováděném při teplotě 1200 stupňů Celsia po dobu šesti hodin bylo dosaženo tloušťky nauhličené vrstvy 2 mm při obsahu uhlíku 0,6 %, zatímco původní hmotnostní koncentrace uhlíku byla 0,32%.Carburizing solid charcoal with sodium acetate at 1200 degrees Celsius for six hours resulted in a 2 mm carburized layer thickness of 0.6% carbon, while the original carbon concentration was 0.32%.

Při nauhličování pevnou nauhličovací látkou, tvořenou dřevěným uhlím s 5 % octanu sodného, 5 % uhličitanu vápenatého· a 10 centimetrů krychlových vody bylo při nauhličování při teplotě 1200 °C a trvání po dobu šesti hodin dosaženo tloušťky nauhličené vrstvy 3 mm při obsahu uhlíku 0,6 %; tyto nástroje měly zvýšený obráběcí výkon o 5 až 8 %.Carburizing with a charcoal solid of 5% sodium acetate, 5% calcium carbonate and 10 centimeters of cubic water at a temperature of 1200 ° C and a duration of six hours achieved a carburized layer thickness of 3 mm at a carbon content of 0, 6%; these tools had an increased machining performance of 5 to 8%.

Při nauhličování plynnými látkami byl použit propan butan ve směsi s kyslíkem v po211365 měru 1: 3, přičemž při teplotě 940 °C a době trvání 2 hodiny bylo dosaženo zvýšení obsahu uhlíku na 0,6 % ve vrstvě tloušťkyPropane-butane mixed with oxygen at a rate of 1: 3 was used for the carburization with gaseous substances, with an increase in carbon content of 0.6% in the layer of thickness at 940 ° C and 2 hours.

1,5 mm. Při nauhličování směsí propan butanu s kyslíkem v poměru 1:1, teplotě 940 °C a době trvání 4 hodiny bylo dosaženo zvýšení obsahu uhlíku na 0,6 °/o a současně zvýšení obráběcího výkonu o 8 až 10 °/o.1.5 mm. Carburizing propane-butane-oxygen mixtures in a ratio of 1: 1, a temperature of 940 ° C and a duration of 4 hours resulted in an increase in the carbon content to 0.6% / o while increasing the machining performance by 8 to 10% / o.

Ze dvou různých druhů oceli byla odlita normová tvarová čepová fréza s průměrem 32 mm a délkou 205 mm přesným litím; čepová fréza je opatřena čtyřmi břity, kuželovou stopkou ve tvaru Morseova kuželu a je vytvarován s přídavkem na broušení. Chemické složení obou ocelí v hmotnostních množstvích bylo následující.Standard steel milling cutters with a diameter of 32 mm and a length of 205 mm were precision cast; The milling cutter is equipped with four cutting edges, a Morse taper conical shank and is shaped with a grinding allowance. The chemical composition of both steels in weight amounts was as follows.

C Cr WC Cr W

V Mo CoIn Mo Co

0,38 % 4,40 % 6,10 %0.38% 4.40% 6.10%

0,33 % 4,00 % 0,80 %0.33% 4.00% 0.80%

1,80 % 5,10 % —1.80% 5.10% -

1,40 % 10,20 % 8,00 %1.40% 10.20% 8.00%

Na konci tavení oceli A, tedy při teplotě 1863 K, byl do pece přidán po odkysličení hliníkem (1,5 kg/tj směsný kov v množství 0,3 procent.At the end of the melting of steel A, i.e. at 1863 K, aluminum was added to the furnace after deoxygenation with aluminum (1.5 kg / ie, mixed metal in an amount of 0.3 percent).

Druhá ocel B byla při teplotě 1858 K stejným způsobem odkysličena, potom bylo přidáno· 0,2 % ferroceru v průběhu vypouštění oceli z pece do odlévací pánve.The second steel B was deoxygenated at 1858 K in the same way, then 0.2% of the ferrocer was added as the steel was discharged from the furnace to the ladle.

Obě oceli byly vlévány do forem při teplotě 1813 až 1833 K. Očištěné odlitky nástrojů byly potom v komorové peci žíhány na měkko, při kterém byly udržovány při teplotě 1133 K po dobu dvou hodin a potom byly pomalu ochlazovány rychlostí 50 K/h. Po očištění odlitků nástrojů byly přední hrany fréz obroušeny na konečný rozměr.Both steels were poured into molds at 1813-1833 K. The cleaned tool casts were then soft annealed in a chamber furnace at which they were held at 1133 K for two hours and then slowly cooled at 50 K / h. After cleaning the tool castings, the front edges of the milling cutters were ground to the final dimension.

Takto vyrobené frézy se potom jednak pomocí pevných a jednak pomocí plynných nauhličovacích prostředků nauhličovaly. Pevným nauhličovacím prostředkem bylo dřevěné uhlí, ke kterému bylo přimícháno 10 až 15 % uhličitanu barnatého, 3 % uhličitanu vápenatého a 5 % octanu sodného. Velikost zrn se pohybovala od 3 do 6 mm. Frézy byly uloženy společně s nauhličovacím prostředkem do kovové skříně, která byla uzavřena víkem a vložena do pece na dobu šesti hodin, přičemž v peci byla udržována teplota 1473 K.The milling machines produced in this way were then carburized using solid and gaseous carburizing agents. The solid carburizing agent was charcoal to which 10-15% barium carbonate, 3% calcium carbonate, and 5% sodium acetate were mixed. The grain size varied from 3 to 6 mm. The milling cutters were placed together with the carburizing agent in a metal housing, which was closed with a lid and placed in the furnace for six hours while maintaining a temperature of 1473 K.

Po nauhličení byly nástroje obvyklým způsobem kaleny v solné lázni při teplotě 1473 K a v oleji při 55 K po dobu 6 hodin a potom byly popouštěny při 833 K po dobu třikrát jedné hodiny.After carburizing, the tools were quenched in a salt bath at 1473 K and oil at 55 K for 6 hours in a conventional manner, and then tempered at 833 K for three times one hour.

Na příčném řezu takto vyrobených nástrojů byla měřena tvrdost a obsah uhlíku v povrchové vrstvě postupně od povrchu směrem k jádru:The hardness and carbon content of the surface layer gradually measured from the surface towards the core was measured on a cross-section of the tools so produced:

Ocel Steel A AND B (B) vzdálenost od povrchu distance from the surface tvrdost MHV 0,1 hardness MHV 0.1 C°/o C ° / o tvrdost MHV 0,1 hardness MHV 0.1 C % C%

v mmin mm

0,1 0.1 803 803 1,65 1.65 894 894 1,72 1.72 0,25 0.25 907 907 1,40 1.40 1064 1064 1,48 1.48 0,5 0.5 946 946 1,32 1.32 1184 1184 1,36 1.36 1,0 1.0 974 974 1,10 1.10 1168 1168 1,20 1.20 1,5 1.5 830 830 0,96 0.96 1187 1187 1,05 1.05 2,0 2,0 734 734 0,78 0.78 910 910 0,87 0.87 2,5 2.5 588 588 0,63 0.63 867 867 0,72 0.72

Podle těchto výsledků byla tloušťka nauhličené vrstvy 2,0 až 2,5 mm.According to these results, the thickness of the carburized layer was 2.0 to 2.5 mm.

Při jiném příkladném provedení byl odlité nástroje nauhličovány plynným prostředkem v retortě s vnějším zahříváním. Po dosažení r.auhhčovací teploty 1213 K byla do retorty přivedena směs propan-butanu s kyslíkem. Pro nauhličování oceli A bylo použito směsi propan-butanu s kyslíkem v poměru 1:In another exemplary embodiment, the cast tools were carburized with a gaseous composition in a retort with external heating. Upon reaching an annealing temperature of 1213 K, a mixture of propane-butane with oxygen was introduced into the retort. A mixture of propane-butane with oxygen in the ratio of 1:

: 1,1 a pro nauhličování oceli B v poměru 1:1,8. Nauhličování probíhalo po dobu čtyř hodin.: 1.1 and for carburizing steel B in a ratio of 1: 1.8. Carburization was carried out for four hours.

Takto zpracované nástroje byly potom stejně jako v předchozím příkladu provedení kaleny a popouštěny. Zkouškami obou druhů ocelí byly zjištěny následující hodnoty tvrdosti a obsahu uhlíku v jednotlivých vrstvičkách postupně od povrchu k jádru:The tools thus treated were then quenched and tempered as in the previous embodiment. Tests of both types of steels revealed the following values of hardness and carbon content in individual layers gradually from surface to core:

Ocel vzdálenost od povrchu v mm Steel distance from surface in mm A AND B (B) tvrdost MHV 0,1 hardness MHV 0.1 c% C% tvrdost MHV 0,1 hardness MHV 0.1 C % C% 0,1 0.1 1120 1120 1,26 1.26 1360 1360 1,22 1,22 0,25 0.25 1046 1046 1,20 1.20 1260: 1260: 1,16 1.16 0,50 0.50 968 968 1,00 1.00 1150 1150 1,06 1.06 1,0 1.0 860 860 0,80 0.80 930 930 0,88 0.88 1,5 1.5 710 710 0,76 0.76 760 760 0,72 0.72 2,0 2,0 630 630 0,58 0.58 660 660 0,61 0.61

Tloušťka nauhličené vrstvy dosahovala 1,5 milimetrů. Je třeba poznamenat, že tvrdosti nad 1000 až 1100 MHV znamenají u nástrojových ocelí mimořádnou tvrdost, protože u běžných rychlořezných nástrojových oceli se dosud dosahuje tvrdostí nejvýše 950 až 1000 MHV, takže tato tvrdost společně s velkou houževnatostí jádra s nízkým obsahem uhlíku je velmi výhodná pro řezné nástroje.The thickness of the carburized layer was 1.5 millimeters. It should be noted that hardnesses above 1000 to 1100 MHV mean extra hardness for tool steels since hardnesses of not more than 950 to 1000 MHV have been achieved with conventional high speed tool steels so that this hardness, together with the high toughness of the low carbon core, is very beneficial for cutting tools.

Takto vyrobené nástroje byly potom zkoušeny, aby se zjistila řezivost nástroje, přičemž při těchto zkouškách byly obráběny oceli C 45, zušlechtěné na pevnost 2800 až 3050 MPa, s odebíráním třísky při řezné rychlosti 45 m/min, přičemž řezivost byla porovnávána s řezivostí rychlořezné oceli s normovou materiálovou kvalitou R 6 a R 11.The tools were then tested to determine the cutting performance of the tool, machining C 45 steels, treated to a strength of 2800 to 3050 MPa, with chip removal at a cutting speed of 45 m / min, compared to that of high speed steel. with standard material quality R 6 and R 11.

Chemické složení rychlořezných ocelí R 6 a R 11 odpovídá v podstatě zkoušeným ocelím A a B kromě obsahu uhlíku:The chemical composition of high speed steels R 6 and R 11 corresponds essentially to the steels A and B tested, except for the carbon content:

C Cr WC Cr W

R~6 0,85 4,2 ÓJR ~ 6 0.85 4.2 OH

R 11 1,10 4,2 1,5R 11 1.10 4.2 1.5

V Mo CoIn Mo Co

1,9 5,C —1.9 5, C -

1,2 9,5 8,01,2 9,5 8,0

Při zkouškách bylo zjištěno, že nástroje vyrobené způsobem podle vynálezu nemají v žádném ohledu nižší kvalitu jako nástroje z normových kovaných rychlořezných ocelí, jak je ostatně patrno z následujícího procentového zvýšení řezného výkonu:It has been found in the tests that the tools produced by the process according to the invention are in no way of inferior quality to those of standard forged high-speed steels, as can be seen from the following percentage increase in cutting performance:

zkoušená ocel srovnávací oceltested steel comparative steel

R 6 R 11 nauhličení pevnými látkami + 5 + 11 plynné nauhličení + 3 až 5 + 5 až 8R 6 R 11 Solid Carburization + 5 + 11 Gas Carburizing + 3 to 5 + 5 to 8

Claims

CLAIMS 1. A process for the production of machine tools by casting steel alloys containing, by weight, 2 to 6% Cr, 0 to 24% T, 0 to 10% Mo, 0.5 to 8.0% Vanadium V, 0 to 10% cobalt Co, 0 to 3.0% titanium Ti and conventional impurities such as manganese, silicon, phosphorus and sulfur, characterized in that immediately before casting, the carbon mass concentration in the steel is adjusted to 0.2 to 0.4%, after completion melting or, during casting, 0.1 to 0.8% by weight, in particular 0.2 to 0.3% by weight, of at least one rare earth, in particular cerium, and / or zirconium and / or niobium, is added by weight

OF THE INVENTION and then the surface layer of the shaped tool is enriched by carbon diffusion to increase the carbon concentration by weight to at least 0.6%, in particular to 0.7%.

2. The method of claim 1, wherein the rare earth is added to the alloy in the form of a mixed metal.

3. The process of claim 1 wherein the rare earth is added to the alloy in the form of a ferrocer.

4. Method according to claim 1, characterized in that the surface layer of the cast tool is enriched with carbon to a depth of at least 1 mm.