RU1837079C

RU1837079C - Method of heat treatment for cutting tool of high-speed steel

Info

Publication number: RU1837079C
Application number: SU894725981A
Authority: RU
Inventors: Александр Анатольевич Шматов; Леонид Григорьевич Ворошнин; Андрей Владимирович Щебров
Original assignee: Shmatov Aleksandr A; Voroshnin Leonid G; Shchebrov Andrej V
Priority date: 1989-08-21
Filing date: 1989-08-21
Publication date: 1993-08-30

Description

Изобретение относитс к области ме- тйллургии, к термообработке инструмента, успользуемого дл резани цветных спла- GOB и изготовленного преимущественно из г рокованной быстрорежущей стали. Изо- Е ретение может быть использовано в маши- юстроительной промышленности.The invention relates to the field of metallurgy, to heat treatment of a tool used for cutting non-ferrous alloys GOB and made primarily from forged high-speed steel. The invention can be used in the machine-building industry.

; Целью изобретени вл етс увеличе- йие эксплуатационной стойкости инструмента при резании цветных сплавов.; The aim of the invention is to increase the tool life in cutting non-ferrous alloys.

Поставленна цель достигаетс проведением предварительного термоциклирова- ьи в интервале температур между Мн и температурой на 20...50°С ниже температу- р ы плавлени , закалки путем охлаждени от верхней температуры нагрева при термоциклировании до температуры, лежащей между Мн и AI, затем проведением дополнительного термоциклировани в указанном интервале температур и окончательного охлаждени . The goal is achieved by conducting preliminary thermal cycling in the temperature range between Mn and a temperature of 20 ... 50 ° C below the melting temperature, quenching by cooling from the upper heating temperature during thermal cycling to a temperature lying between Mn and AI, then additional thermal cycling in the indicated temperature range and final cooling.

Дополнительное термоциклирование, проводимое в процессе закалки,осуществл ют путем многократного нагрева до температуры 670°С - А1 и охлаждени до температуры Мн - 600°С, а окончательное охлаждение осуществл ют в масле.Additional thermal cycling carried out during the quenching process is carried out by repeatedly heating to a temperature of 670 ° C - A1 and cooling to a temperature of Mn - 600 ° C, and the final cooling is carried out in oil.

Выдержку при нагреве и охлаждении в процессе предварительного и дополнительного термоциклировани выбирают согласно известным нормам и номограммам.The exposure during heating and cooling during the preliminary and additional thermal cycling is selected according to known standards and nomograms.

00 СА VI О VI Ю00 CA VI O VI Yu

Выбор температурного интервала предварительного термоциклировани обусловлен тем, что в интервале температур между Мн и температурой на 20...50°С ниже температуры плавлени достигаетс максимальное растворение в твердом растворе легирующих элементов, в первую очередь, вольфрама, что положительно сказываетс на повышении теплостойкости, твердости и износостойкости инструмента, эксплуатируемого в услови х повышенных температур из-за высоких скоростей резани цветных сплавов. При этом превышение температуры нагрева при термоциклирова- нии еыше верхнего предела (t™ - 20°C) приводит к значительному росту зерна, что ведет к резкому снижению механических свойств, особенно прочности и в зкости независимо от числа термоциклов, Снижение температуры многократного охлаждени ниже Мн, приводит к образованию так называемого нафталинистого излома, трудноисправимого брака, который заключаетс в снижении механических свойств стали, в первую очередь в зкости.The choice of the temperature range of the preliminary thermal cycling is due to the fact that in the temperature range between Mn and a temperature of 20 ... 50 ° C below the melting point, the maximum dissolution of alloying elements, primarily tungsten, in the solid solution is achieved, which positively affects the increase in heat resistance and hardness and the wear resistance of a tool operated at elevated temperatures due to the high cutting speeds of non-ferrous alloys. Moreover, exceeding the heating temperature during thermal cycling above the upper limit (t ™ - 20 ° C) leads to a significant increase in grain, which leads to a sharp decrease in mechanical properties, especially strength and viscosity, regardless of the number of thermal cycles. Lowering the temperature of repeated cooling below Mn , leads to the formation of a so-called naphthalene fracture, an intractable defect, which consists in reducing the mechanical properties of steel, primarily in viscosity.

Проведение в процессе закалки дополнительного термоциклировани без полиморфных превращений в интервале температур между Мн и AL по-видимому, способствует более равномерному распределению легирующих элементов в структуре , измельчению структурных составл ющих и положительно сказываетс на эксплуатационных свойствах, в особенности повышаетс сопротивление адгезии цветных сплавов на режущей кромке инструмента и в конечном счете увеличиваетс стойкость инструмента при резании цветных сплавов, а также чистота обработанной поверхности.The additional thermal cycling without polymorphic transformations in the temperature range between Mn and AL during the hardening process apparently contributes to a more uniform distribution of alloying elements in the structure, grinding of structural components and positively affects the operational properties, in particular, the adhesion resistance of non-ferrous alloys on the cutting edge is increased tool and ultimately increases the tool life when cutting non-ferrous alloys, as well as the purity of the machined surface awns.

При проведении предлагаемого способа термической обработки инструмента из быстрорежущей стали многократный нагрев с последующим охлаждением осуществл ют как в сол ных ваннах, так и в нагревательных печах. Причем, максимальна температура нагрева в нагревательной печи ограничиваетс наибольшей рабочей температурой печи, котора , как правило, не превышает 1000-1100°С. Составы сол ных и щелочных ванн, предназначенных дл работы в широком диапазоне температур (160-1300°С) определены общеприн тыми нормативами.When carrying out the proposed method of heat treatment of a tool made of high speed steel, multiple heating with subsequent cooling is carried out both in salt baths and in heating furnaces. Moreover, the maximum heating temperature in the heating furnace is limited by the highest operating temperature of the furnace, which, as a rule, does not exceed 1000-1100 ° C. The compositions of salt and alkaline bathtubs designed to operate in a wide temperature range (160-1300 ° C) are determined by generally accepted standards.

Максимальные и минимальные значени скоростей нагрева и охлаждени при термоциклировании ограничены только возможност ми нагревательных устройств (сол ной ванны и печи).The maximum and minimum values of the heating and cooling rates during thermal cycling are limited only by the capabilities of the heating devices (salt bath and furnace).

Оптимальное число циклов (повторений нагрева и охлаждени ) быстрорежущей стали при проведении предварительного перед закалкой термоциклировани не превышает 5 двух и существенно упрощает процесс, поскольку последующее увеличение циклов не ведет к улучшению свойств. При проведении в процессе закалки дополнительного термоциклировани без полиморфных пре0 вращений оптимальное число циклов не превышает двух-трех, поскольку последующее увеличение циклов ухудшает свойства стали.The optimal number of cycles (repetitions of heating and cooling) of high-speed steel during preliminary thermal cycling before quenching does not exceed 5 two and significantly simplifies the process, since a subsequent increase in cycles does not lead to improved properties. When additional thermal cycling without polymorphic transformations is carried out during the hardening process, the optimal number of cycles does not exceed two or three, since a subsequent increase in the cycles impairs the properties of the steel.

Так же,как и при традиционной закал5 ке, при осуществлении предлагаемого способа желательным вл етс проведение подогрева при температуре 780-880°С с целью умеьшени деформации и трещино- образовани инструмента.As with traditional hardening, in the implementation of the proposed method, it is desirable to conduct heating at a temperature of 780-880 ° C in order to reduce the deformation and crack formation of the tool.

0 Применение предлагаемого способа требует, так же как и при традиционной закалке, об зательного проведени двух- или трехкратного отпуска (540-560°С, 1 ч), дл получени высокой прочности и вторич5 ной твердости, сн ти закалочных напр жений и превращени остаточного аустенита в мартенсит.0 The application of the proposed method requires, as in traditional quenching, the obligatory carrying out two or three times tempering (540-560 ° С, 1 h), in order to obtain high strength and secondary hardness, relieve quenching stresses and convert residual austenite to martensite.

Предлагаемый способ распростран етс на все стали, принадлежащие к классуThe proposed method applies to all steels belonging to the class

0 быстрорежущих с той лишь разницей, что дл каждой марки быстрорежущей стали имеетс сво оптимальна температура нагрева и охлаждени при проведении предварительного и дополнительного0 high-speed ones, with the only difference being that each grade of high-speed steel has its own optimum heating and cooling temperature during preliminary and additional

5 термоциклировани .5 thermal cycling.

Пример. Термообработку быстрорежущей стали Р6М5 согласно известному и предлагаемому способу осуществл ли как в ваннах-печах, так и камерных печах.Example. Heat treatment of P6M5 high-speed steel according to the known and proposed method was carried out both in bath furnaces and chamber furnaces.

0 Закалку гравировочных резцов из стали Р6М5 по предлагаемому способу осуществл ли следующим образом:0 Hardening of engraving cutters made of steel P6M5 by the proposed method was carried out as follows:

Предварительно подогретый в электропечи при температуре 850°С инструмент изPre-heated in an electric furnace at a temperature of 850 ° С

5 стали Р6М5 помещали в высокотемпературную сол ную ванну, нагретую до температуры закалки 1210-1240°С, т.е. на 20-250°С ниже температуры плавлени (дл данной стали Р6М5 т™ 1260°С). После прогреваFive P6M5 steels were placed in a high-temperature salt bath heated to a quenching temperature of 1210–1240 ° С, i.e. 20-250 ° C below the melting point (for this P6M5 t ™ 1260 ° C steel). After warming up

0 инструмент подстуживали до 1050°С на воздухе и переносили в сол ную ванну с температурой ниже AI, но в8ше Мн (дл данной стали Р6М5 AI 790°С, Мн 160°С). После выдержки инструмента в низкотемператур5 ной ванне производили окончательный нагрев в высокотемпературной сол ной ванне, имеющей температуру нагрева под закалку 1210-1240°С. После выдержки при этой температуре инструмент переносили в сол ную ванну, имеющую температуру ниже AL но выше Мн. Затем инструмент подвергали дополнительному термоциклирова- нию путем последовательного помещени в сол ные ванны, нагретые до верхней темпе- pi 1туры термоцикла, лежащей между 670°С и AI и до нижней температуры между Мн и 600°С. По окончанию последнего цикла совершали быстрое охлаждение в масле до температуры цеха. После закалки инстру- мэнт подвергали двухкратному отпуску при по 1 ч в электропечи.0 the tool was cooled to 1050 ° C in air and transferred to a salt bath with a temperature lower than AI but higher than Mn (for this steel P6M5 AI 790 ° C, Mn 160 ° C). After holding the tool in a low temperature bath, the final heating was performed in a high temperature salt bath with a quenching heating temperature of 1210–1240 ° С. After exposure at this temperature, the instrument was transferred to a salt bath having a temperature below AL but above Mn. Then the instrument was subjected to additional thermal cycling by sequentially placing it in salt baths heated to the upper temperature of the thermal cycle lying between 670 ° C and AI and to a lower temperature between Mn and 600 ° C. At the end of the last cycle, rapid cooling in oil was performed to the temperature of the workshop. After hardening, the tool was subjected to double tempering at 1 h in an electric furnace.

| Предварительное термоциклирование быстрорежущей стали осуществл ли в двух сол ных ваннах, причем низкотемпературна ванна может быть использована в обоих случа х термоциклировани одна и та же, чт о упрощает процесс. В итоге дл осуществлени предлагаемого способа достаточно ифпользовать 3 нагревательные печи-ван- н(,1.| Preliminary thermal cycling of high speed steel was carried out in two salt baths, and the low temperature bath can be used in both cases of thermal cycling, which simplifies the process. As a result, to implement the proposed method, it suffices to use 3 heating bathtubs (, 1.

| Дл нагрева инструмента до температу- р4 выше 950°С использовали сол ную ванну типа БМФ-2 (ТУ 6-18-310-79), состо щую MoF2.| To heat the instrument to a temperature of 4 above 950 ° С, a salt bath of the BMF-2 type (TU 6-18-310-79) consisting of MoF2 was used.

Дл многократного охлаждени при проведении предварительного термоциклировани и многократного охлаждени и нагрева при проведении дополнительного термоциклировани в интервале температур 515-850°С использовали сол ную ван- ну, состо щую из 15% NACI, 25% KCI, 20% СзСЬ, 40% ВаС)2, в интервале температур 2(0-540°С использовали щелочную ванну, состо щую из 50% КОН, 50% NaOH, в интервале температур 160-280°С использова- ли щелочную ванну, состо щую из 80% КОН и;20%№ОН. For repeated cooling during preliminary thermal cycling and multiple cooling and heating during additional thermal cycling in the temperature range 515-850 ° C, a salt bath was used consisting of 15% NACI, 25% KCI, 20% СЗСЬ, 40% ВаС) 2, in the temperature range 2 (0-540 ° C, an alkaline bath consisting of 50% KOH, 50% NaOH was used; in the temperature range 160-280 ° C, an alkaline bath consisting of 80% KOH and; 20 was used; % No. OH.

j Эксплуатационную стойкость инструмента оценивали по результатам производственных испытаний резцов гравировочных диаметром 1,5 мм из стали Р6М5 при многократной переточке. Испытани проводили на станке модели 6Л463 при гравировке букв и цифр на детал х типа плата из бронзы БРКМЦЗ-1-Т-70. Услови резани : скорость 12600 об/мин, подача ручна , глубина 0,2-0,3 мм, размер шрифта - шрифт П 3. О стойкости инструмента судили по количеству гравированных деталей, в которых размеры шрифта соответствуют нормативным.j The operational durability of the tool was evaluated according to the results of production tests of engraving cutters with a diameter of 1.5 mm made of P6M5 steel with multiple regrinding. The tests were carried out on a model 6L463 machine while engraving letters and numbers on details such as a bronze plate BRKMTSZ-1-T-70. Cutting conditions: speed 12,600 rpm, manual feed, depth 0.2-0.3 mm, font size — font P 3. The tool life was judged by the number of engraved parts in which the font sizes were in accordance with the standard.

Дл повтор емости результатов одного и того же режима термообработки испытывали не менее трез резцов.In order to repeat the results of the same heat treatment mode, no less than cutters were tested.

Результаты исследовани износостойкости инструмента приведены в таблице.The results of the tool wear test are shown in the table.

Из приведенных данныхследует, что использование предлагаемого способа термической обработки инструмента из быстрорежущей стали, работающего в услови х резани цветных сплавов, позвол ет по сравнению с известным повысить его эксплуатационную стойкость в 1,1-2,0 раза.From the above data it follows that the use of the proposed method of heat treatment of a tool made of high speed steel operating under conditions of cutting non-ferrous alloys makes it possible to increase its service life by 1.1-2.0 times in comparison with the known one.

Claims

1. A method of heat treatment of a cutting tool made of high speed steel, including thermal cycling with heating to a temperature of 20 - 50 ° C and cooling in the temperature range Ai ... MH, quenching by cooling from the upper heating temperature during thermal cycling and tempering, characterized in that In order to increase the operational stability of the tool when cutting non-ferrous alloys, in the process of hardening the tool in the temperature range between Mn and AI, additional thermal cycling without polymorphic transformations is carried out, followed by cooling to next.

2. A method according to claim 1, characterized in that the additional thermal cycling is carried out in the range of heating temperatures of 670 ° C ... Ai and cooling of MH ... 600 ° C.