RU1788980C - Способ термической обработки быстрорежущих сталей - Google Patents

Abstract

Использование: изобретение относитс  к металлургии, а именно к термической обработке инструментальных сталей, и может быть использовано дл  повышени  стойкости металлорежущего инструмента. Инструмент из ст. 18 нагревают в сол ной ванне до 1270°, закаливают в масло и подвергают отпуску путем электронагрева инструмента в интервале температур 120-420°С при импульсе тока длительностью 0,06-0,5 с и числе циклов от 10 до 20 с промежуточным охлаждением на воздухе. 4 табл., 2 ил. СО С

Description

Изобретение относитс  к металлургии, а именно к термической обработке инструментальных сталей, и может быть использовано дл  обработки быстрорежущих сталей.

Качество режущего инструмента определ етс  свойствами материала, из которого он изготовлен. К основным свойствам инструментальных сталей относ тс : красностойкость , износостойкость, твердость, прочность и теплопроводность.

Известен способ повышени  качества инструмента за счет превращени  остаточного аустенита в мартенсит, включающий в себ  обработку инструмента из быстрорежущей стали холодом с последующим отпуском .

Согласно методике данного способа, после обработки холодом, с целью уменьше- Ss4 ни  остаточных напр жений, провод т от- 00 пуск при температуре 530°С. Обработка 00 холодом продлевает мартенситную реак- sQ цию, что ведет к снижению в структуре быс- QQ трорежущих сталей остаточного аустенита ( и, как следствие, приводит к повышению стойкости инструмента...

Недостатками этого способа  вл ютс : содержание в структуре стали 10% остаточ- СО ного аустенита, снижение содержани  которого данным способом не возможно даже при температуре жидкого азота; увеличение производственного цикла, происход щего вследствие применени  двух-продолжитель- ных операций: вымораживани  и отпуска,

Известен способ повышени  износостойкости и твердости режущего инструмента путем нанесени  на рабочие поверхности покрытий на основе нитридов (карбидов) Ti, Mo и других тугоплавких соединений .

Недостатками способа  вл ютс : незначительна  толщина покрыти  (несколько микрон), котора  уничтожаетс  при переточке инструмента, что требует повторного его нанесени ; вакуумное нанесение покры-. ти , что приводит к увеличению длительно сти и энергоемкости процесса

Известен способ, согласно которому заготовку дл  инструмента подвергают нагреву электрическим током до температур аллотропического а -у превращени , соответствующего конкретной марке стали. После чего провод т обработку ее импульсом электрического тока плотностью 2,0-5,0 кА/мм2, при длительности импульса 0,01- 0,02 сек. Затем заготовку подвергают закалке , отпуску и механической обработке по режиму, оптимальному дл  конкретной марки стали и вида инструмента.

Недостатками известного способа  вл ютс : высокое содержание в структуре стали остаточного аустенита; обезуглероживание поверхности инструмента вследствие нагрева его до температур превращени , что приводит к снижению ее твердости и износостойкости.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к за вленному способу  вл етс  способ термичесокй обработки вольфрамовых и вольфрамомо- либденовых быстрорежущих сталей, включающий аустенизацию, закалку и многократный отпуск с промежуточным охлаждением . Целью данного способа  вл етс  улучшение эксплуатационных характеристик инструментальных сталей, дл  этого отпуск провод т двухкратный, причем первый отпуск осуществл кггтрех- ступенчато, при следующих температурах и выдержках:

перва  ступень 280-350°С 60-80 мин;

втора  ступень 500-540°С 15-20 мин;

треть  ступень 580-570°С 15-20 мин.

Промежуточное охлаждение провод т со скоростью 20-100°С/с. А второй отпуск при 520-540°С в течение 30-40 мин.

Согласно методике данного способа изготовленный из вольфрамовой быстрорежущей стали инструмент подве ргают аустенизации в сол ной ванне при 1220°С с двум  подогревами: первый при 450°С и второй при 810°С, с закалкой в масло. Затем провод т трехкратный ступенчатый отпуск при 280-350°С в течение 60-80 мин, при

500-540°С в течение 15-20 мин и при 560- 570°С в течение 15-20 мин. После чего провод т охлаждение в масле до комнатной температуры, второй отпуск при 520-540°С

в течение 30-40 мин с последующим Охлаждением на воздухе.

Недостатками способа - прототипа  вл ютс : незначительное повышение стойкости в 1,5-2,0 раза; высокое содержание

0 остаточного аустенита, уменьшающее теплопроводность материала;больша  продол- ; жительнрсть отпуска, привод ща  к дополнительным энергозатратам и большой трудоемкости процесса; высока  темпера5 тура и длительна  выдержка отпуска, привод щие к обезуглероживанию поверхности инструмента и снижению ее твердости; незначительна  дисперсность карбидной фазы .

0 Цель изобретени  - повышение эксплуатационной стойкости быстрорежущих инструментальных сталей и производительности способа.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что

5 в известном способе термической обработки быстрорежущих сталей, включающем: аустенизацию, закалку и многократный отпуск с промежуточным охлаждением, многократный отпуск провод т циклической

0 электроимпульсной обработкой путем их электронагрева в интервале температур 12Q-420°C при импульсе тока длительностью 0,06-0,5 с, при числе циклов 10-20 с промежуточным охлаждении на воздухе.

5 На фиг.1 изображена схема устройства дл  осуществлени  способа; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1..

Способ осуществл етс  при помощи устройства , состо щего из низковольтного

0 трансформатора 1, шин 2 и 9, электроконтактных зажимов 3, направл ющих 4 и 6, электро контактного зажима 7, штоков 8 и 12, пульта управлени  ТО контактора 11. Способ осуществл етс  следующим об5 разом.

Готовый инструмент 5, прошедший механическую и термическую обработ- . ки (закалку), своей цанговой частью устанавливаетс  в предварительно

0 разведенных, на 2-3 мм больше диаметра цанговой части сверла, электроконтактных зажимах 3. После этого включаетс  пнев- мопривод (на чертеже не показан), перемещающий шток 12. При этом

5 электроконтактные зажимы 3 по направл ющим 4 и 6 сход тс , обеспечива  плотный контакт между цанговой частью сверла и электроконтактными зажимами 3.

Затем включаетс  пневмопривод (на чертеже не показан), перемещающий шток

8. При этом торцева  режуща  кромка сверла устанавливаетс  и прижимаетс  к электроконтактному зажиму 7. Сверло надежно фиксируетс  между электроконтактными зажимами 3 и электроконтактным зажимом 7. После этого на пульте управлени  импульсами 10 устанавливаетс  режим электроимпульсного воздействи  (длительность импульса, ток и напр жение). Включаетс  контактор 11. При этом во вторичной обмотке силового трансформатора 1 наводитс  ток, который по шинам 2 и 9 поступает на электроконтактные зажимы 3 и 7 и инструмент 5.

После обработки включаетс  пневмоп- ривод, перемещающий шток 8 до полного отсоединени  электроконтактного зажима 7 от торцевой режущей кромки инструмента. Затем включаетс  пневмопривод, служащий дл  перемещени  штока 12, и электроконтактные зажимы 3 расход тс  на 2-3 мм больше диаметра цанговой части инструмента . Обработанный инструмент, прошедший один цикл электроимпульсного отпуска, автоматически удал етс  из зоны обработки и попадает в бункер-накопитель, где охлаждаетс  до комнатной температуры на воздухе. В этом врем  в зону обработки поступает следующий инструмент, Объем бункера и скорость подачи сверл на обработку определ ютс  диаметром инструмента . После охлаждени  в бункере сверло оп ть поступает в зону обработки и цикл повтор етс . После последнего цикла электроимпульсного отпуска инструмент поступает на операцию заточки торцевой режущей кромки.

Диапазон температур нагрева, длительность импульсов и число циклов электроим- пульсного отпуска определены экспериментально.

П р и м е р 1, Образцы из стали Р6М5 дл  механических испытаний и сверла 0 6 мм подвергали аустенизации в сол ной ванне при 1220°Ссдвум  подогревами: первым при 45QC и вторым при 810°С. Образцы и сверла закаливали в масло, затем осуществл ли циклический электроимпульсный отпуск по тринадцати вариантам с различным числом циклов в каждом варианте (табл.1).

Обработанные по оптимальным режимам сверла имеют твердость 66HRC. По сравнению с прототипом их стойкость в 2- 2,5 выше.

П р и м е р 2. Образцы из стали Р18 дл  механических испытаний и сверла of 6 мм подвергали аустенизации в сол ной ванне при 1270°С с двум  подогревами; первым при 500°С и вторым при 820°С. Образцы и сверла закаливали в масло, затем осуществл ли циклический электроимпульсный отпуск по тринадцати вариантам, с различным числом циклов в каждом варианте (табл.2). Обработанные по оптимальным режммам сверла имеют твердость 65.5HRC, По сравнению с прототипом их стойкость в 2- 2,5 раза выше.

В случае нагрева инструмента ниже 120°С, длительности импульсов менее 0,06

0 сек. и числе циклов электроимпульсного отпуска от 1 до 10 повышение стойкости незначительно .

При температурах нагрева от 120 до 420°С, длительности импульсов от 0,06 до

5 0,5 сек., при плотности тока 0,3-1,4 кА/мм , осуществл ющих нагрев материала со скорост ми 210-2500°С/сек., и числе циклов электроимпульсного отпуска от 10 до 20 наблюдаетс  приращение стойкости в. 2-2,5

0 раза по сравнению с прототипом.

В результате циклического электроимпульсного отпуска структура быстрорежущей стали состоит из мартенсита и ультрадисперсных карбидов, равномерйо

5 распределенных в поле матрицы. Карбиды имеют округлую форму. Это  вл етс  причиной отсутстви  концентраторов напр жений вокруг включений карбидов и приводит к повышению прочности стали.

0 При температурах нагрева выше 420°С, длительности импульсов более 0,5 сек. и числе циклов электроимпульсного отпуска больше 20 происходит локальный перегрев объемов материала, привод щий к коагул 5 ции карбидов, снижению содержани  угле- роад и легирующих элементов в твердом растворе. Это  вл етс  причиной снижени  стойкости инструмента.

Дл  оценки эффективности предлагае0 мого способа по сравнению с прототипом были обработаны сверла 0,3 мм из быстрорежущей стали Р6М5 (табл.3) и Р18 (табл.4). 50 сверл было обработано по известному способу, 50 сверл по способу - прототип и

5 50 сверл по предложенному способу. Кроме этого, было изготовлено по 5 образцов на каждый способ дл  механических испыта- ний.

Все сверла и образцы изготавливались

0 из материала одной плавки.

Стойкостные испытани  проводились путем сверлени  стали 45 при числе оборотов сверла 1650 об/мин., подаче 0,16 мм/об.

5 Использование предлагаемого способа термической обработки позвол ет в 2,0-2,5 раза повысить стойкость инструмента из быстрорежущих сталей Р6М5 и Р18.

Технико-экономический эффект от внедрени  предлагаемого способа за ключаетс  в повышении стойкости инструмента при снижении трудоемкости его изготовлени ........ ...... .

Ф о р м у л а и з о б р е те н и   Способ термической обработки быстрорежущих сталей, включающий аустениза- цию, закалку и многократный отпуск с промежуточным охлаждением, от л и ч а ющ и и с   тем, что, с целью повышени  эксплуатационной стойкости и производительности процесса, многократны.й отпуск провод т циклической электроимпульсной 5 обработкой с нагревом до 120-420°С при импульсе тока длительностью 0,06-0,5 с, при числе циклов 10-20 с промежуточным охлаждением на воздухе.

10Таблица.

Продолжение таблицы 1

Таблица 2

Продолжение таблицы 2

Таблица 3

Таблица 4

t

Фи 2-1