SU1014938A1 - Способ термической обработки литой быстрорежущей стали - Google Patents

Abstract

1. СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ЛИТОЙ БЫСТРОРЕЖ ПЩЙ СТАЛИ, включающий предварительную и окончательную термическую обработку, отличающийс  тем, что, с целью повышени  прочности к красностойкости , предварительную термическую обработку производ т путем термо циклического нагрева до температуры на 20 - ниже температуры плавлени  и охлаждени  до 800 - с изотермическими выдержками соответственно 5 - 12 и 10 - 25 с на. 1 NW сечени  . 2. Способ по п. 1, отличающийс  тем, что окончательную термическую обработку осуществл ют путем закалки и отпуска по стандартным режимам, совмеща  нагрев под закалку с последним нагревом до верхней температуры при термоциклировании, (Л 3.Способ по п.1,о т л и ч а ю - щ и и с   тем, что, с целью обеспес чени  высокой обрабатываемости резанием , охлаждение с нижней температуры термоциклировани  производ т до 700 - .760 С, выдерживают 4 - 8 ч , и окончательно охлаждают.

Description

j::

СО 00 00 Изобретение относитс  к металлур гии и может быть использовано при термической обработке сверл, фрез,: резцов и других режущих инструментов , изготовленных из литых быстрорежущих сталей или заготовок дл  этих инструментов, а также может быть использовано дл  термической о работки слитков из быстрорежущих ст лей, предназначенных дл  гор чей пластической деформации (прокатке, ковке, штамповке и др.) . Известны способы термической обработки литых быстрорежущих .сталей, направленные на изменение структурного состо ни  эвтектической карбид ной фазы Наиболее широкое применение полу чил отлшг с нагревом до температуры 800 - 890°С с выдержкой 10 - 20 ч, охлаждением до 720 - 75Q°C со ско ростью 30 - 40°/ч, выдержкой при эт температуре не менее 4 ч и дальнейшим охлаждением в печи до 600 - 650 со скоростью 40 - 50°/ч, а затем на воздухе. Такой отжиг мало вли ет на размеры и расположение эвтектических карбидов. Повыиение температуры отжига до 950 - 980° С способствует лишь небольшому утонению карбидной сетки. Известны способы термоциклическо обработки быстрорежущей стали,согла но которым после нагрева стали до 880 - 890°С, т. е. на 60 - 80С выше точки л,) , осуществл ют многократ ный температурный режим, включающий кроме нагрева до указанной температуры охлаждение до температур 700 - 650°С, т. е.- на 120 - ниже точки А-1 . В результате такого режима сокращаетс  длительность отжига однако карбидна  сетка в лито быстрорежущей стали после такого от лсига сохран етс . Дробление сетки эвтектических ка бидов достигаетс  нагревом до температур в области полужидкого состо ни  (.например, до 1305 - 1315° С дл  стали Р18) или немного ниже тем ператур плавлени . 2. . Известен способ термической обра ботки, включающий нагрев до темпер туры ниже точки пережога стали, продолжительную вьщержку( 3 - 5 ч) и охлаждение (по крайней мере ниже критической точки), вслед за которыют провод т новые нагревы до более низких температур с последующим охлаждени ми 3. Данный способ нецелесообразно пр мен ть дл  быстрорежущих сталей. Эт св зано с тем, что использование дл тельной выдержки при температурах немного ниже точки пережога быстрорежущей стали не только укр| пи ет зерно аустенита, но приводит к обра зованию очень крупных округлой форм1:  или угловатых карбидов, которые затем никакими другими видами термической обработки, не устран ютс , не измельчаютс . Выполненные эксперименты показали , что применение нагрева при температурах несколько ниже точки пережога С 1280С дл  стали РП2} с выдержкой даже 30 мкы приводит к росту карбидных включений, вследствие чего прочность стали оказываетс  довольно низкой 60,5 кгс/мм.) . Дополнительные нагревы до 1000, а затем до 850°С, проведенные после первого нагрева до , не изменили размеров карбидных включений и, следовательно, не обеспечили дополнительного эффекта от применени  трехкратного нагрева при отжиге. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату  вл етс  способ термической обработки литой быстрорежущей стсши, включающий выдержку стали при несколько пониженных температу- . pax с длительной выдержкой, обеспечивающих частичное растворение и дробление карбилной эвтектической сетки -4 . Нагрев при 1250 - 1300С с выдержКой 30 - 45 мин приводит к дроблениюкарбидной эвтектической сетки, однако по вление крупных угловатых карбидов , образующихс  при такой обработке , при1водит к получению крупного зерна при закалке, что не позвол ет получить повышенной прочности стали после окончательной термической обработки. Цель изобретени  - повышение прочности и красностойкости литой быстрорежущей стали. Дл  достижени  поставленной цели согласно способу термической обработки литой быстрорежущей стали, включающему предварительную высокотемпературную термическую обработку и окончательную термическую обработку , предварительную термическую обработку производ т путем термоциклического нагрева до температурь: на 20 - 50°С ниже температуры плавени  и охлаждени  до 800 - 850°С с зотермическими выдержками соответственно 5 - 12 и 10 - 25 с на 1 мм сечени . Окончательную обработку осуществл ют путем закалки и отпуска по тандартным режимам, совмеща  нагрев под закалку с последним нагревом о верхней температуры при термоиклировании . Дл  обеспечени  высокой обрабаываемости резанием охлаждение с ижней температуры термоциклировани  роизвод т до 700 - , выдерживают 4 - 8 ч и окончательно охлаждают . -.

Термоциклирование в интервале температур от 800 - 850°С до температуры на ,20 - 50 ниже температуры плавлени  стали вызывает чередующиес  процессы растворени  - выделени  эвтектических карбидов в аустените в св зи с изменением их растворимости в аустените с изменением температуры в этом температурном интервале, в результате чего карбидна  сетка дробитс  на отдельные частички, которые сфероидизируютс  и частично кoaгyJзиpyют. Это приводит к устранению хрупкого каркаса карбидов, что обеспечивает повышение прочности стали , и, как следствие, повышение стойкости режущих инструментов.

Применение при термоциклировании верхней температуры лишь на 20 - 50° ниже температуры плавлени  обусловлено тем, что при таких высоких температурах наблюдаетс  наибольша  растворимость карбидов в аустените, а также наибольша  скорость протекани  диффузионных процессов, необходимых дл  растворени  карбидов, обеспечивающие применение минимально возможных вьщержек при этой температуре . Применение еще более высоких температур оказываетс  невозможным j поскольку дальнейшее повьпиение температуры приводит к усиленному развитию процессов коагул ции карбидов , что усиливает рост зерна . устенита как непосредственно в период обработки, так и. при последующей закалке инструментов.

Значение нижней температуры термоциклировани  800 - 850°С обусловлено тем, что при этой температуре наблюдаетс  минимально возможна  растворимость карбидов в аустените, что необходимо дл  интенсивного выделени  избыточных карбидов по сечению аустенита в виде отдельных - мелких частиц вместо растворившихс  при предшествующем нагреве грубых карбидных образований в составе карбидной эвтектики. Кроме того, использование нижней температуры термоциклировани , не ниже точки А, необходимо дл  сохранени  в структуре стали в течение всего процесса термоциклировани  одинакового (качественно фазового состава. Это исключает необходимость выполн ть при термоциклировании эвтектоидный распад аустенита и его образование из перлил а, что позвол ет сократить длительность цикла.

Длительность выдержки при верхней и нижней температурах термоциклировани  прин ты из расчета обеспечени  растворени  части эвтектических карбидов при нагреве и выделени  их в виде высокодисперсных

частиц при охлаждении. Эти выдержки (5 - 12 с на 1 мл сечени  при нагреве и 10 - 25 с на 1 MT-I сечени  при нижней температуре термоциклировани  оказались равными выдержкам, примен емым при окончательной термической обработке соответственно дл  температур окончательного нагре;ва и при температуре предварительного подогрева. При этом применение указанных температур и длительностей

0 выдержек при термоциклировании не ;приводит к росту зерна аустенита, ;что способствует повышению прочности стали., ;

Количество циклов 3-10. ЭтО

5 обусловлено тем, что литые быстрорежущие стали могут иметь различную степень неоднородности, при этом большее количество циклов должно примен тьс  к стал м с наибольшей сте0 пенью карбидной неоднородности, а наименьшее (.три цикла ) дл  изделий с минимальной степенью карбидной неоднородности. . .

Предварительную термическую обра5 ботку совмещают с последующей окончательной терглической обработкой или пластической деформацией непосредственно с температуры термоциклировани .

0

Пример. Литую быстрорежущую сталь марки РЛ2, содержащую,%: углерод 1,05; вольфрам 8,0, хром 2,0 ванадий 2,0; молибден 1,0/ марганец 1,5, в виде заготовок толщи5 ной 15 мм подвергают термоциклической обработке по предлагаемому спо-; собу. ,

Образцы нагревают и охлаждают в период термоциклировани  в сол  ных ваннах. Температура первой ван0 ны соответствует верхней температуре термоциклировани  1250 или , во ВТОРОЙ ванне 800 - 850С. ;Поовод т термическую обработку по не- скольким режимам.

5

Режим 1 (известный). Подогрев в ванне с температурой 800 - SSOC в течение 2 мин, окончательный нагрев при 1280С, длительна  выдержка 30 мин, охлаждение ш масле; после

0 такой обработки обычный трехкратный отпуск по 1 ч каждый при .

Режим 2 ( предлагаемый К Подогрев в ванне с температурой 800 - В течение 2 мин, окончательный нагрев 5 при 1280 С, вьщержка 1 мин, охлажде- ние и выдержка в ванне при 2 мин; далее перенос в ванну с температурой 1280°С дл  следующего цикла термоциклической обработки с nois0 торением таких циклов п ть раз. После последнего п того цикла обработ-, ки охлаждение производ т с верхней температуры термоциклировани  () в масле до комнатной температуры. 5 После закалки, выполненной указанным образом/ провод т трехкратный отпуск по 1 ч при . Режим 3 ( предлагаемый). Режим ; провод т аналогично режиму 2, одна ко верхней температурой термоцикли ;Вани  выбрана температура 1250с, Т.а,.на 50°С ниже температуры плав , лени , тогда как в режиме 2 эта те пература была на ниже темпера туры плавлени  длительность выдер ки при температуре термо циклировани  прин та 2 мин при ниж ней температуре термоциклировани  4 мин, количестволшклОБ термоцик лировани  7.; Термически обработанные образцы ;испытывают на твердость (Н8С), изг с определением предела прочности ;при изгибе, теплостойкость. Испытание . прочности провод т по схеме сосредоточенного изгиба. Дл  испытани  вырезают образцы сеч . нием б X б мм, рассто ние между оп рами 30 мин. Теплостойкость определ ют путем -измерени  твердости образцов после проведени  последовательных четырехчасовых нагревов при температурах/ 600, 625, 650 и с охлаждением на воздухе после каждого нагрева. По полученным данным стро т графики зависимости твердости от температуры четырехча:соэого нагрева и определ ют температуру , при которой обеспечиваетс  сохранение твердости образцов не менее 58 НЕС., Результаты испытаний - сведены в таблицу. Приведенные данные свидетельствуют о том, что применение термоцикли еской обработки по предлагаемым режимам 2-и 3 обеспечивает значительное повышение предела прочности при изгибе Сдо двух раз) и повышение теплостойкости, -что  вл етс  свидетельством повы лени  работоспособности режущего инструмента в процессах резани . Микроструктурными исследовани ми показано,.что применение термоциклической обработки литой быстрорех ущей стали по пpeдлaгaeмы f режимам приводит к дроблению эвтектической карбидной сетки на отдельные карбидные частицы, их сфероидизации и частичной коагул ции, чем и объ сн етс  повышейие прочностных свойств стали. Режим 4, После окончани  термоциклйровани  с нижней температуры по режимам 1-3 провод т охлаждение до 740°С с выдержкой при этой тем- . пературе 3 - 4 ч с последующим охлаждением вместе с печью. Твердость после такой обработки состав- . л ет НЕС 35-40, что позвол ет обрабатывать заготовки резанием . Экономическа  эффективность предлагаемого способа определ етс  повышением стойкости режущих инструментов в результате применени  термоциклической обработки. Использование номограммы дл  определени  модул  стойкости режущих инструмен Тов показывает, что даже при посто нной теплостойкости повьлиение в два предела прочности стали при изгибе обеспечивает такое же повышение стойкости режущих инструментов при резании. Экономический эффект от использовани  предлагаемого способа с учетом дополнительных затрат на выполнение термоциклической обработки составит не менее 1 тыс. руб. на 1 т стали.

Claims (3)

1. СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ЛИТОЙ БЫСТРОРЕЖУЩЕЙ СТАЛИ, включающий предварительную и окон чательную термическую обработку, отличающийся тем, что, с целью повышения прочности к красностойкости , предварительную термическую обработку производят путем термо* циклического нагрева до температуры на 20 - 50°С ниже температуры плавления и охлаждения до 800 - 850° С с изотермическими выдержками соответст* венно 5 - 12 и 10 - 25 с на. 1 мм сечения .

2. Способ по π. Ί, отличаю* щ и й с я тем, что окончательную термическую обработку осуществляют путем закалки и отпуска по стандартным режимам, совмещая нагрев под закалку с последним нагревом до верхней температуры при термоциклировании,

3.Способ по п.1,о т л и ч а ю — щи й с я тем, что, с целью обеспечения высокой обрабатываемости резанием, охлаждение с нижней температу ры термоциклирования производят до

700 - .760° С, выдерживают 4 - 8 ч и окончательно охлаждают.

1014938,