RU2005810C1

RU2005810C1 - Process for heat treatment of quick-cutting steels

Info

Publication number: RU2005810C1
Authority: RU
Inventors: В.Н. Кусков
Original assignee: Тюменский индустриальный институт
Priority date: 1992-04-30
Filing date: 1992-04-30
Publication date: 1994-01-15

Abstract

FIELD: treatment of ferrous surfaces. SUBSTANCE: process comprises the hardening of quick-cutting steel surface by anodic polarization in molten metal salt bath for 1.5-2.5 hours at anode potential of 0.12 to 1.20 V and temperatures of 823-1190 K followed by air cooling of the hardened surface. EFFECT: high quality of steel. 1 tbl

Description

Изобретение относится к металлургии, а именно к термической обработке быстрорежущих сталей. The invention relates to metallurgy, namely to heat treatment of high-speed steels.

Известен способ химико-термической обработки легированных сталей в расплаве буры со ступенчато возрастающей анодной поляризацией до 1200 мВ при 1050-1220 К. A known method of chemical-thermal treatment of alloy steels in a borax melt with stepwise increasing anode polarization up to 1200 mV at 1050-1220 K.

Однако его продолжительность сравнительно велика и достигает 6 ч. However, its duration is relatively long and reaches 6 hours.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату, выбранным в качестве прототипа, является способ термической обработки стали, легированной хромом и алюминием, при котором упрочняющую обработку проводят в обезвоженном борсодержащем солевом расплаве при 1050-1220 К, пропуская в течение 1,5-3,0 ч анодный ток по двум режимам, обеспечивающим потенциал образца 0,12-0,27 В на первой стадии и 0,80-1,63 В - на второй. The closest in technical essence and the achieved result, selected as a prototype, is a method of heat treatment of steel alloyed with chromium and aluminum, in which the hardening treatment is carried out in dehydrated boron-containing salt melt at 1050-1220 K, passing for 1.5-3, 0 h anode current in two modes, providing the sample potential of 0.12-0.27 V in the first stage and 0.80-1.63 V in the second.

Обработка сложнолегированных быстрорежущих сталей указанными способами не всегда дает хорошие результаты. Наличие вольфрама и молибдена при повышенном содержании углерода, особые требования к режущим свойствам усложняют осуществление термического воздействия на металл. Так, повышенные температуры обработки по известным способам усиливают выделение карбидов из твердого раствора, что приводит к ухудшению режущих свойств сталей, в частности, к уменьшению прочности, вязкости и твердости. Поведение быстрорежущих сталей при анодной поляризации в солевых расплавах также имеет характерные особенности, например, при меньших потенциалах начинается формирование оксидной пленки и выделение газообразного кислорода. Поэтому необходимо дополнительное уточнение режимов термо-электрической обработки быстрорежущих сталей с целью максимального увеличения микротвердости их поверхностного слоя толщиной 50-90 мкм и повышения режущих свойств. The processing of complex alloyed high-speed steels with the indicated methods does not always give good results. The presence of tungsten and molybdenum with a high carbon content, special requirements for cutting properties complicate the implementation of thermal effects on the metal. Thus, elevated processing temperatures by known methods enhance the precipitation of carbides from a solid solution, which leads to a deterioration in the cutting properties of steels, in particular, to a decrease in strength, toughness and hardness. The behavior of high-speed steels during anodic polarization in salt melts also has characteristic features, for example, at lower potentials, the formation of an oxide film and the release of gaseous oxygen begin. Therefore, it is necessary to further clarify the modes of thermoelectric processing of high-speed steels in order to maximize the microhardness of their surface layer with a thickness of 50-90 microns and increase the cutting properties.

Увеличение микротвердости поверхностного слоя достигается поляризацией образцов стали в солевом расплаве в течение 1,5-2,5 ч в одну стадию при потенциале от 0,12 до 1,20 В и температуре 823-1190 К с последующим охлаждением на воздухе. В качестве расплава в зависимости от температуры обработки можно использовать, например
обезвоженную буру с 0,2-0,5% оксида железа (II) /2/,
10-50% фтористого натрия с 30-40% буры, остальное - фторборат натрия /3/,
нитрат натрия и другие известные соляные ванны /4/.An increase in the microhardness of the surface layer is achieved by polarizing steel samples in a molten salt for 1.5–2.5 hours in one stage at a potential of 0.12 to 1.20 V and a temperature of 823–1190 K, followed by cooling in air. As a melt, depending on the processing temperature, for example,
dehydrated borax with 0.2-0.5% iron oxide (II) / 2 /,
10-50% sodium fluoride with 30-40% borax, the rest is sodium fluoroborate / 3 /,
sodium nitrate and other known salt baths / 4 /.

В отличие от прототипа в предлагаемом способе уменьшены нижняя и верхняя границы температурного и поляризационного интервалов, исключена двустадийность процесса. Термообработка при температурах от 1024 до 1190 К возможна лишь в частных случаях, когда инструмент из быстрорежущей стали эксплуатируется при нежестких режимах резания, т. к. он обладает несколько пониженными прочностью и вязкостью сердцевины при повышенной твердости поверхностного слоя. Unlike the prototype in the proposed method, the lower and upper boundaries of the temperature and polarization intervals are reduced, the two-stage process is excluded. Heat treatment at temperatures from 1024 to 1190 K is possible only in special cases when a tool made of high-speed steel is operated under non-rigid cutting conditions, because it has slightly reduced core strength and viscosity with increased surface layer hardness.

Превышение 1190 К приводит к заметному увеличению радиуса скругления режущих кромок, что требует дополнительной доводки инструмента. Exceeding 1190 K leads to a noticeable increase in the radius of rounding of the cutting edges, which requires additional fine-tuning of the tool.

Результаты осуществления предлагаемого способа приведены в таблице. Образцы стали представляли собой параллелепипеды массой 20-41 г. К ним крепили токоподводы из стали 20. Расплав, описанный в источниках /2/ или /3/, помещали в корундизовый тигель и нагревали в печи сопротивления мощностью 10 кВт и рабочим объемом 3 дм³.The results of the proposed method are shown in the table. The steel samples were parallelepipeds weighing 20-41 g. The current leads of steel 20 were attached to them. The melt described in the sources / 2 / or / 3 / was placed in a corundum crucible and heated in a resistance furnace with a power of 10 kW and a working volume of 3 dm ³ .

После достижения температуры термообработки в расплав погружали образец стали и два электрода (сравнения и вспомогательных), необходимые для задания и поддержания требуемого потенциала с помощью потенциостата П-5848. После получасовой выдержки фиксировали потенциал обрабатываемого образца, который принимали за начало отсчета, и анодно поляризовали образец при указанных в таблице потенциале и продолжительности. После этого потенциостат отключали, образец извлекали из печи и охлаждали на воздухе. After reaching the heat treatment temperature, a steel sample and two electrodes (comparisons and auxiliary) were immersed in the melt, which were necessary for setting and maintaining the required potential using the P-5848 potentiostat. After a half-hour exposure, the potential of the processed sample was fixed, which was taken as the reference point, and the sample was polarized anodically at the potential and duration indicated in the table. After this, the potentiostat was turned off, the sample was removed from the furnace and cooled in air.

Из таблицы видно, что предлагаемый способ термической обработки быстрорежущих сталей Р18, Р6М5, Р6М5К5 позволяет повысить микротвердость поверхностного слоя на 23-57% (образцы 1-6). Отклонение от рекомендованных интервалов температуры и поляризации (образцы 7 и 8) дает незначительное упрочнение (2-4% ). Термическая обработка стали Р18 по способу-прототипу повышает микротвердость поверхностного слоя на 14% , что менее эффективно по сравнению с результатами предлагаемого способа. Кроме того, у образцов 7 и 9 значительно возрастает радиус скругления режущих кромок и приходится прибегать к доводке инструмента, что уменьшает толщину упрочненного слоя. Упрочнение образца 8 связано с превращением остаточного аустенита при отпуске и экономически не эффективно. The table shows that the proposed method of heat treatment of high-speed steels P18, P6M5, P6M5K5 can increase the microhardness of the surface layer by 23-57% (samples 1-6). Deviation from the recommended temperature and polarization ranges (samples 7 and 8) gives slight hardening (2-4%). Heat treatment of steel P18 according to the prototype method increases the microhardness of the surface layer by 14%, which is less effective compared to the results of the proposed method. In addition, for samples 7 and 9, the radius of rounding of the cutting edges increases significantly and you have to resort to fine-tuning the tool, which reduces the thickness of the hardened layer. The hardening of sample 8 is associated with the conversion of residual austenite during tempering and is not economically efficient.

В результате предлагаемой термообработки дополнительно возрастает коррозионная стойкость стали, уменьшается износ режущего инструмента. (56) Авторское свидетельство СССР N 1761812, кл. C 23 C 8/10, 1992. As a result of the proposed heat treatment, the corrosion resistance of steel also increases, and the wear of the cutting tool is reduced. (56) Copyright certificate of the USSR N 1761812, cl. C 23 C 8/10, 1992.

Авторское свидетельство СССР N 535374, кл. C 23 C 9/10, опублик. 1976.
Смольников Е. А. , Жданова Ф. И. Соляные ванны для термической обработки изделий. М. : Машгиз, 1963. - 108 с. с ил. USSR author's certificate N 535374, cl. C 23 C 9/10, published. 1976.
Smolnikov E. A., Zhdanova F. I. Salt baths for heat treatment of products. M.: Mashgiz, 1963 .-- 108 p. with silt.

Claims

METHOD FOR THERMAL TREATMENT OF RAPID STEELS, including heating, anodic polarization in a salt melt for 1.5 - 2.5 hours and cooling in air, characterized in that the polarization is carried out in one stage at a potential of 0.12 to 1.20 V and temperature 823 - 1190 K.