RU2002822C1 - Способ обработки быстрорежущей стали - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к термомеханической обработке стали и может быть использовано дл  получени  из быстрорежущих сталей заготовок сложной формы, близких по размерам к готовым детал м Изобретение позвол ет повысить коэффициент использовани  металла до 0,8 0.9, увеличить износостойкость инстурмента в 1,5 2 раза и снизить энергоемкость обработки Заготовку из быстрорежущей стали нагревают до температуры на 5.40° С ниже критической точки А и при температуре в изотермических услови х метаста- бильного фазового перехода со скоростью -4 -1 -1 10 .10 с осуществл ют деформацию 3 ил, 2 табл.

Description

Изобретение относитс  к термомеханической обработке металлов, в частности к обработке металлов давлением, и может быть использовано в инструментальной промышленности дл  получени  заготовок инструмента из быстрорежущих сталей.

Известен способ высокотемпературной термомеханической обработки высоколегированных сталей, например быстрорежущих , включающий нагрев, аустенизацию, деформацию при температуре стабильного аустенита и охлаждение, в котором деформацию сталей провод т инструментом, нагретым до температуры деформации 1.

Недостатками данного способа  вл ютс  больша  энергоемкость процесса за счет высокой температуры аустенизации и деформации и последующей см гчающей термической обработки заготовок, невысокий коэффициент использовани  металле за счет больших припусков под окисление и обезуглероживание, низка  стойкость деформирующего инструмента при его работе в услови х высоких давлений и высокотемпературных напр жений, пониженна  эксплуатационна  стойкость заготовок за счет коагул ции карбидов и роста аустенитного зерна.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности  вл етс  способ обработки быстрорежущей стали, преимущественно дл  режущего инструмента, включающий отжиг, нагрев до температуры деформации и пластическую деформацию, при этом отжиг осуществл ют путем термо- циклировэни  через точку АС1, а деформацию осуществл ют в изотермическом режиме при температуре 880-920°С со степенью 40-50% и скоростью с . 2 Недостатками этого способа  вл ютс  высока  энергоемкость процесса, наличие последующего см гчающего отжига заготовок , невысока  стойкость деформирующего инструмента, окисление и потери металла на повышенные допуски, снижающие коэффициент использовани  металла.

Целью изобретени   вл етс  повышение коэффициента использовани  металла, увеличение износостойкости инструмента и снижение энергоемкости обработки.

Достигаетс  это тем, что в известном способе обработки быстрорежущей стали, включающем нагрев до температуры деформации и пластическую деформацию в изотермическом режиме со скоростью с , деформацию осуществл ют при температуре на 5-40°С ниже точки АС} в процессе метастабильного фазового перехода.

Возможность осуществлени  предлагаемого способа св зана с высокоактивным предпереходным состо нием. Известно, что твердый раствор, подвергнутый пластическому деформированию (наклепу), обладает повышенной свободной энергией, Так как движущей силой фазового перехода  вл етс  избыток свободной энергии, то наклеп приводит к снижению критической точки

фазового перехода Aci. В гетерогенных структурах (феррито-карбидные смеси), типичных дл  быстрорежущей стали Р6М5, при приложении нагрузки.протекает неоднородна  пластическа  деформаци . Акты

микропластичности протекают в первую очередь в местах концентрации напр жений при их среднем значении гораздо меньшем предела текучести. В этих местах (около карбидных выделений, которые  вл ютс  концентраторами напр жений) происходит снижение температуры фазового перехода феррит-аустенит, и как следствие образование областей, обладающих свойствами повышенной деформационной способности . Указанный процесс имеет ротационный, т.е. многократно повтор ющийс  характер. Образование аустенитного зерна в активированных объемах сопровождаетс  рекрис- таллизацией аустенитной

фазы. Свободна  энерги  такого аустенита при температуре метастабильного превращени  выше свободной энергии наклепанного феррита. Поэтому такое состо ние материала вызывает обратное превращение аустенит-феррит, Далее процесс повтор етс  вновь, чем и объ сн етс  высока  пластичность материала в определенных температурно-скоростных услови х.

Предлагаемый способ по сн етс  графическими зависимост ми критериев деформируемости быстрорежущей стали Р6М5 от температуры.

На фиг. 1 показано изменение пластичности стали Р6М5 в температурно-скоростиом поле процесса деформировани  (раст жени ). Кривые на графике - это линии равных значений относительного сужени  поперечного сечени  $%), Из графика следует, что наибольша  пластичность достигаётс  при данной схеме нагружени  под критической точкой ACI. а именно при температуре 823°С, тогда как по данным проведенных дилатометрических и дифферен- циальнометрических исследований критическа  точка Aci, соответствующа  началу диффузионного фазового перехода феррит- аустенит, составл ет 835°С. За критерий пластичности прин та степень деформации, при которой на образце по вл етс  перва 

трещина. Образование трещин начиналось со степеней деформации выше 95%.

На фиг. 2 показаны зависимости сопротивлени  деформации от температуры и скорости деформации при раст жении. Крива  1 - при скорости деформации 0,2 х 0,1 , крива  2 - при скорости деформации 7 х , крива  3 - при 2 х 10 с , крива  4 ,-4 -1

при 7 х 10 с . крива  5 - при 2 х 10 с

На фиг. 3 показаны зависимости сопротивлени  деформации от температуры и скорости деформации при осадке соответственно при тех же скорост х.

Из представленных графиков следует, что в интервале температур Aci - 15-401 °С реализуетс  минимум прочности-и максимум пластичности быстрорежущей стали. Ниже температуры ACi-40°C проводить процесс нецелесообразно, так как повышаетс  сопротивление деформацию, падает пластичность стали, происходит упрочнение , привод щее к нарушению сплошности материала и по влению трещин.

П р и м е р 1. Производ т изготовление дисковых резцов из стали Р6М5 ГОСТ 19265-73 с исходной твердостью НВ 250. Заготовки диаметром 16 мм и высотой 22 мм с нанесенным на них защитно-смазочным покрытием из стеклографитовой смеси после сушки нагревают в камерной электрической печи до температуры 830°С. Затем нагретую заготовку перенос т в штамп с температурой 830°С и деформируют в изотермических услови х со скоростью 10 с в штамповом блоке, установленном на гидравлическом прессе П-479 усилием 400 кН со степенью деформации 65%. После деформировани  заготовка имеет твердость НВ 245 ... 255, т.е. не выше исходной.

Последующей механической обработкой из таких заготовок получают дисковые резцы. Окончательно изготовленные резцы подвергают стойкостным испытанием, производ  прорезку канавки на винтах диаметром 10 мм из стали 18ЮА.

Результаты испытаний представлены в таблице.

П р и м е р 2. Изготавливают дисковые резцы из стали, Р6М5 с исходной твердостью НВ 250. Заготовки диаметром 16 мм и высотой 22 мм с нанесенным на них защит- но-ч:мазочным покрытием из стеклографитовой смеси после сушки нагревают до температуры 795°С, затем перенос т в штамп с температурой 795°С и деформируют в изотермических услови х со скоростью и степенью деформации 65%. После деформировани  заготовка имеет твердость НВ 250 ... 255. Дисковые резцы, изготовленные из этих заготовок, подвергают стойкостным испытани м: производ т прорезку канавки на винтах диаметром 10 мм из стали 18ЮА.

5Результаты испытаний представлены в

таблице.

В таблице также представлены данные по обработке заготовок из стали Р6М5 по известному способу, по другим режимам

0 описываемого способа и данные испытаний инструмента, изготовленного из этих заготовок.

Как видно из данных таблицы, предлагаемый способ обеспечивает повышение из5 носостойкости режущего инструмента.

Рентгеноструктурные и металлографические исследовани  показывают, что деформаци  способствует увеличению износостойкости инструмента за счет повы0 шени  дисперсности и р вномерности распределени  карбидной фазы, повышени  равномерности распределени  легирующих добавок, получени  после закалки более мелкого зерна аустенита,

5 Высока  деформационна  способность, быстрорежущей стали в предлагаемых режимах обработки позвол ет за минимальное число операций получать точные заготовки сложной конфигурации, близкие

0 по размерам к готовым детал м, а низкие температуры, при которых проходит процесс , позвол ют снизить обезуглероживание и окисление поверхности заготовок, тем самым уменьшить припуск на последующую

5 механическую обработку.

Предлагаемый способ позвол ет снизить энергоемкость процесса обработки за счет низкого сопротивлени  пластической деформации, что позвол ет осуществл ть

0 процесс деформировани  при меньших усили х и примен ть оборудование меньшей мощности; меньшей температуры процесса обработки и отсутстви  упрочнени  стали после обработки, что исключает операцию

5 последующего отжига перед механической обработкой и уменьшает расход энергии и трудоемкость обработки.

Таким образом, предлагаемый способ обработки быстрорежущей стали обеспечи0 вает по сравнению с известными способами следующие преимущества: повышение износостойкости режущего инструмента в 1,5 ... 2 раза, повышение коэффициента использовани  металла до 0,8 ... 0,9 и снижение

5 энергоемкости процесса обработки.

(56) Авторское свидетельство Kb 440431, кл. С 21 9/22, 1972.

Авторское свидетельство № 1502636, кл. С 21 9/22, 1987.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   СПОСОБ ОБРАБОТКИ БЫСТРОРЕЖУЩЕЙ СТАЛИ, включающий нагрев до температуры деформации и пластическую деформацию в изотермическом режиме со скоростью - с 1, отличающийс 

   тем, что, с целью повышени  коэффициента использовани  металла, увеличени  из- носостбйкости и снижени  энергоемкости обработки, пластическую деформацию осуществл ют при АС1- (15-40VC в процессе метастабильного фазового перехода.

   750 170 130 810 830 Т°,С Фиг Л

   150 770 790 870 830 850 Фиг. 2

   750 ПО 790 810 830 850 Фиг.З