SU1121304A1

SU1121304A1 - Method for heat treating high-speed steel tools

Info

Publication number: SU1121304A1
Application number: SU833567026A
Authority: SU
Inventors: Анатолий Матвеевич Адаскин; Владимир Николаевич Карякин; Юрий Яковлевич Захаров; Феликс Соломонович Штейн
Original assignee: Институт Повышения Квалификации Руководящих Работников И Специалистов
Priority date: 1983-03-22
Filing date: 1983-03-22
Publication date: 1984-10-30

Abstract

1. СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ИНСТРУМЕНТА ИЗ БЫСТРОРЕЖУЩЕЙ СТАЛИ, включающий нагрев под закалку до температуры ниже прин той, закалку и многократный отпуск, отличающийс тем, что, с .целью повышени стойкости инструмента njrreM увеличени твердости и предела текучести на сжатие при. сохранении прочности на изгиби ударной в зкости, нагрев под закалку осуществл ют до температуры выше окончани растворени карбидов и ниже на 10&deg; С начала интенсивного растворени карбидов Мб С. 2.Способ по п. 1,отличающийс тем, что закалку стали Р6М5 осуществл ют от 1,160-1180&deg; С. 3.Способ поп. 1,отличающийс тем, что закалку стали Р18 осуществл ют от 1180-1190&deg;С. 4.Способ по п. 1,отличающийс тем, что отпуск инструмента, работаюi щего в услови х с низкими ударными нагрузками , осуществл ют при 520-530&deg; С. (Л 5.Способ по п. 1, о т л и ч а Ю щ и йс тем, что отпуск инстрз ента, работающего в услови х с высокими ударными нагрузками , осуществл ют при 550-560&deg;С.1. METHOD OF THERMAL TREATMENT OF TOOL FROM QUICKLY CUTTING STEEL, including heating for quenching to a temperature below the adopted one, quenching, and multiple tempering, characterized in that, in order to increase the tool life, hardness and yield strength for compression and yield strength. preserving the bending strength of toughness, heating for quenching is carried out to a temperature above the end of the carbide dissolution and lower by 10 ° C; Since the beginning of the intensive dissolution of carbides MB C. 2. The method according to claim 1, characterized in that the quenching of the steel R6M5 is carried out from 1.160-1180 ° C. C. 3. Method pop. 1, characterized in that the quenching of the steel P18 is from 1180-1190 ° C. 4. A method according to claim 1, characterized in that the dispensing of a tool operating under conditions of low impact loads is carried out at 520-530 ° C. C. (L 5. Method according to claim 1, that is, that the supply of the tool operating under conditions of high impact loads is carried out at 550-560 ° C.

Description

оabout

со о 1 Изобретение относитс к термической обработке и может быть использовано в машиностроении дл холодаоштампового инструмента, работающего в услови х высоких нагрузок, например при холодной высадке, т.е. в тех , случа х, когда инструмент вьтужденно изгота ливаетс из быстрорежущей стали. Стойкость инструмента в зтом случае определ етс твердостью , пределами прочности и текучести, а также ударной в зкостью. Кроме того, изобретение может быть использовано и дл режущего инструмента, работающего с невысокими скорост ми резани и выход щего из стро вследствие поломок, например мелкоразмерного . Известна термическа обработка инструмента из быстрорежущих сталей 1. Температура закалки при этом выбираетс такой, чтобы обеспечить красностойкость, что достигаетс когда величина аустенитного зерна соответствует, 9-11 баллу. После закалки выполн етс многократный отпуск при 550570 С. Однако така термическа обработка целесообразна дл инструмента, работающего с ВЬ сокими скорост ми резани , стойкость щтампового инструмента при зтом низка из-за по ниженных прочности и ударной в зкости, кроме того, наблюдаетс больщой разброс ее значений. Известен способ термической обработки ин струмента, включающий закалку от пониженных температур так, чтобы зерно аустенита не превосхохрто 11-12 балла, многократный отпуск производитс при 550-560° С, дл ста ли Р6М5, например, рекомендуетс закалка от 1190-1210С, дл стали Р18 - от 12401260° С 12. Така термическа обработка обеспечивает некоторое повыщение прочностньгх свойств, стойкость штампового инструмента при этом также возрастает, но остаетс еще низкой, рассе ение значений стойкости при этом также велико. Наиболее близким к предлагаемому по тех нической сути и достигаемому результату в л етс способ термической обработки изделий из быстрорежущих сталей типа Р6М5, включающий закалку от 1130-1150° С, т.е. в среднем на 60-80° ниже прин той, и четы рехкратный отпуск при следующих температу pax: первый и четвертый при 400-420°С, второй и третий при 560-570° С 3. После обработки по известному способу стали Р6М5 вторична твердость составл ет 60-62 HRC, прочность на изгиб 40004600 МПА, ударна в зкость 0,34-0,4 МДж/м удельное электросопротивление не более 0,550 ,60ОмМм/м. 4 Однако этот способ предназначен дл изделий , работающих при высоких температурах. Така термическа обработка стали Р6М5 ставит целью получение в структуре бейнита, т.е. м гкой составл ющей с пониженными по сравнению с мартенситом твердостью, пределом прочности и текучести. Кроме того, известный способ предусматривает относительно невысокий уровень легированности твердого раствора (удельное электросопротивление закаленной стали Р6М5, характеризующее легированность , не должно превышать 0,55- 0,60 Оммм /м), что обеспечивает повышенную тегшопроводность, необходимую, например, дл гор чих штампов, но не позвол ет получить нужных твердости и предела текучести.-. Это вызывает преждевременный выход из стро холодноштампового инструмента. Рассе ние значений стойкости при этом также достаточно велико. Целью изобретени вл етс повышение стойкости инструмента путем увеличени твердости и предела текучести на сжатие при сохранении прочности на изгиб и ударной в зкости. Дл достижени поставленной цели согласно способу термической обработки инстрз мента из быстрорежзтцей стали, включающему нагрев под закалку до температуры ниже прин той , закалку и многократный отпуск, нагрев под закалку осуществл ют до температуры выще окончани растворени карбидов М2зСб и ниже на 10° С начала интенсивного растворени карбидов Мб С. Закалку стали Р6М5 осуществл ют от 1160-1180°С. Закалку стали Р18 осуществл ют от 1180- 1190° С. Отпуск выполн ют при 520-5 30° с дл инструмента , работающего в услови х с 1шзкими ударными нагрузками. Отпуск выполн ют при 5 5 0-5 60° С дл инструмента , работающего в услови х с высокими ударными нагрузками. Выбор режимов закалки определ етс составом карбидных фаз быстрорежущих сталей и услови ми растворени карбидов при нагреве под закалку. В быстрорежзоцих стал х типа Р6М5, Р18 присутствуют карбиды трех типов: на основе хрома - Ме2зСб, на основе вольфрама и молибдена - и на основе ванади МеС (Me - атомы металла, С - углерода). Окончательное растворение карбидов MejjCe происходит при температурах около 1160° С как в вольфрамовых - Р18, так и в вольфрамомолибденовых - Р6М5 стал , а начало интенсивного растворени карбидов Мее С, ответственных главным образом заCo 1 The invention relates to heat treatment and can be used in mechanical engineering for cold stamping tools operating under high load conditions, for example during cold heading, i.e. in those cases where the tool is suddenly crammed from high speed steel. The durability of the tool in this case is determined by hardness, strength and yield strength, as well as toughness. In addition, the invention can also be used for cutting tools operating at low cutting speeds and failing due to breakdowns, such as small-sized ones. Thermal processing of the tool from high-speed steels is known. In this case, the quenching temperature is chosen so as to ensure redness, which is achieved when the austenite grain size corresponds to a 9-11 score. After quenching, multiple tempering is performed at 550570 ° C. However, such a heat treatment is reasonable for a tool working with bb high cutting speeds, the resistance of the strapping tool is low due to its lower strength and toughness, and there is also a wide variation values. The known method of heat treatment of an instrument, which includes hardening from low temperatures so that austenite grain does not exceed 11-12 points, multiple tempering is performed at 550-560 ° C, for P6M5, for example, hardening from 1190-1210C is recommended for steel P18 is from 12401260 ° C. 12. Such heat treatment provides some increase in strength properties, the durability of a die tool also increases, but remains low, and dispersion of durability values is also high. The closest to the proposed technical principle and the achieved result is the method of heat treatment of products from high-speed steels of the type R6M5, which includes quenching from 1130-1150 ° С, i.e. on average, 60–80 ° below the received temperature, and four times tempering at the following temperatures pax: the first and the fourth at 400–420 ° C, the second and the third at 560–570 ° C 3. After the treatment by the known method of steel P6M5, the secondary hardness 60-62 HRC, bending strength 40004600 MPa, impact strength 0.34-0.4 MJ / m, specific electrical resistance not more than 0.550, 60 Ohmmmm / m. 4 However, this method is intended for products operating at high temperatures. Such thermal treatment of steel R6M5 aims at obtaining bainite in the structure, i.e. soft component with reduced hardness, tensile strength and yield strength compared with martensite. In addition, the known method provides for a relatively low level of alloying of the solid solution (the electrical resistivity of hardened steel R6M5, which characterizes the alloying, should not exceed 0.55-0.60 Ommm / m), which provides an increased tagging conductivity, for example, for hot dies , but does not allow to obtain the desired hardness and yield strength. -. This causes a premature failure of a cold stamp tool. In this case, the dispersion of resistance values is also quite large. The aim of the invention is to increase tool life by increasing hardness and yield strength in compression, while maintaining bending strength and toughness. To achieve this goal, according to the method of heat treatment of high-speed steel tools, including heating for quenching to a lower temperature, quenching and repeated tempering, heating for quenching is carried out to the temperature above the end of dissolution of carbides M2cB and below 10 ° C of the beginning of intensive dissolution MB carbides. The hardening of steel R6M5 is carried out from 1160-1180 ° C. The quenching of steel P18 is carried out from 1180-190 ° C. The tempering is performed at 520-5 30 ° C for a tool operating under conditions of 1-shock impact loads. The tempering is performed at 5 5 0-5 60 ° C for an instrument operating under conditions of high impact loads. The choice of quenching modes is determined by the composition of the carbide phases of high-speed steels and the conditions for the dissolution of carbides when heated for quenching. Three types of carbides are present in high-speed rarefaction steel of type Р6М5, Р18: chromium-based - Me2zSb, based on tungsten and molybdenum - and based on vanadium MeC (Me - metal atoms, C - carbon). The final dissolution of MejjCe carbides occurs at temperatures of around 1160 ° C in both tungsten — P18 and tungsten-molybdenum — P6M5, and the beginning of the intensive dissolution of carbides Mee C, mainly responsible for

3131

сдерживание роста , при температурах 1190-1200° С, о чем свидетельствует, например , изменение удельного электросопротивлени .growth inhibition, at temperatures of 1190-1200 ° C, as evidenced, for example, by a change in electrical resistivity.

На чертеже представлен график зависимости удельного электросопротивлени от температуры закалки.The drawing shows a plot of resistivity versus quenching temperature.

Снижение температуры -закалки ниже указанного предела не позвол ет ролучить нужные твердости и предел текучести, необ)одимые прочностные свойства из-за недостаточной легированности твердого раствора и, как следствие, недостаточной инстенсивности процессов дисперсионного твердени при отпуске . Это приводит к низкой стойкости инструмента из-за поломок либо к потери формыLowering the temperature of the hardening below the specified limit does not allow rolling the desired hardness and yield strength, the necessary strength properties due to insufficient doping of the solid solution and, as a consequence, insufficient intensity of the processes of dispersion hardening during tempering. This leads to low tool life due to breakage or loss of shape.

213044213044

инструмента вследствие пластических дефор . маций.tool due to plastic defor. mation

Ограничение верхнего предела определ етс тем, что закалка непосредственно от темпера5 туры начала интенсивного растворени карбидов уменьшает прочность н ударную в зкость, что св зано с началом роста зерна, при этом стойкость инструмента падает резко, а снижение температуры закалки на величину to меньшую 10°С, в реальных услови х термической обработки невозможно.The upper limit is determined by the fact that quenching directly from the temperature of the beginning of the intensive dissolution of carbides reduces the strength and impact strength, which is associated with the onset of grain growth, while the tool life decreases sharply and the quenching temperature decreases by less than 10 ° C , in real terms, heat treatment is impossible.

Пример. Исследовани по определению вли ни температуры закалки на свой15 быстрорежущей стали Р6М5 представлены в табл. 1.Example. Studies to determine the effect of quenching temperature on your15 high-speed steel R6M5 are presented in Table. one.

Таблица 1Table 1

Твердость, HRC 57 59 Прочность при изгибе, Мпа 2980 3540 3920 4520 Ударна в зкость, МДж/м Предел текучести при сжатии, б о2 Hardness, HRC 57 59 Flexural strength, MPa 2980 3540 3920 4520 Impact viscosity, MJ / m Yield strength under compression, b o2

После закалки проведен трехкратный отпуск при 550-560° С по 1 ч.After quenching, a three-time tempering was carried out at 550-560 ° C for 1 h.

Предлагаемые режимы отпуска определ ютс услови ми дисперсионного твердени быстрорежущих сталей, закаленных от температур шоке начала интенсивного растворени карбидов . Meg С. Максимум твердости достигаетс вThe proposed tempering modes are determined by the conditions for the dispersion hardening of high-speed steels, hardened from shock temperatures to the onset of the intensive dissolution of carbides. Meg C. Maximum hardness is reached in

11706162,5 63,5 63 62,5 62,5 62 59 5711706162.5 63.5 63 62.5 62.5 62 59 57

120062,5 62,5 63 63,5 64 64,5 64 62 59120062.5 62.5 63 63.5 64 64.5 64 62 59

Более высока твердость и предел 50 ти, получаемые при отпуске при 520-530°С, по сравнению со стандартным (550-570°С), обеспечивают максимальную стойкость инструмента при высадоч1гых операци х на ненагартованных заготовках с низкими механическими 55 свойствами (например, ), при обработке более прочных заготовок с шжение ударной в зкости и прочности инструмента при исполь62 0,34 0,42 2210 2530 Higher hardness and 50 ti limit, obtained when tempering at 520-530 ° C, compared to the standard (550-570 ° C), provide maximum tool life during landing operations on uncharted workpieces with low 55 mechanical properties (for example) , when machining more durable workpieces with a shock of toughness and strength of the tool when using 62 0.34 0.42 2210 2530

этом случае после отпуска при 520-530° С, тогда как стали, закаленные от более высоких температур получают наибольц1ую твердость после отпуска при 550-560°С.In this case, after tempering at 520–530 ° C, whereas steels, hardened from higher temperatures, receive the highest hardness after tempering at 550–560 ° C.

Твердость стали Р6М5 в зависимости от температуры закалки и отпуска представлена в табл. 2.The hardness of steel Р6М5 depending on the temperature of quenching and tempering is presented in table. 2

зовании отпуска 520-5 30° С определ ют снижение его стойкости.By specifying a temp. of 520–5–30 ° C, a decrease in its durability is determined.

Понижение температуры отпуска ниже 520- 530°С или повышение сверх 550-560°С дл стали, закаленной по оптимальному дл холодноигтампового инструмента режиму, снижает твердость и, следовательно, предел текучести (табл. 2) в первом случае из-за наличи остаточного аустенита, во втором - из-за раз63 ,5 64,5 65 62,5 4650 4320 3610 3320 3120 0,35 0,20 0,17 0,45 2640 2720 2750 2810 2800 вити процессов такие изменени образны. Проведены эксплуатационные испытани ин-jo струмента, прошедшего термическую обработку по различным режимам закалки и отпусj 3 . Производили холодную высадку внутреннего шестигранного углублени в заготовках25 винтов М12 ГОСТ 11728-72 из стали 35 твердостью 82-92 HRB и 74-80 HRB на мно-Примечани : 1. Значени стойкости округлены до 100.Lowering the tempering temperature to below 520-530 ° C or raising to more than 550-560 ° C for steel hardened in the optimum cold-die tooling mode reduces hardness and, therefore, yield strength (Table 2) in the first case due to the presence of residual austenite in the second, due to times63, 5 64.5 65 62.5 4650 4320 3610 3320 3120 0.35 0.20 0.17 0.45 2640 2720 2750 2810 2800 stages and such changes are shaped. Performance tests have been carried out on the structure that has undergone heat treatment in different quenching and tempering modes 3. A cold heading of the internal hexagonal groove was made in billets25 of M12 GOST 11728-72 screws of 35 steel with a hardness of 82-92 HRB and 74-80 HRB on a multiple note: 1. Resistance values are rounded to 100.

2.Коэффициент вариации равен отношению среднего квадратичного отклонени к среднему арифметическому значению стойкости.2. The coefficient of variation is equal to the ratio of the standard deviation to the arithmetic mean value of resistance.

3.После закалки от 1150° С в числителе указана стойкость после отпуска при 550-560° С, в знаменателе - после отпуска по прототипу.3. After quenching from 1150 ° С, the numerator indicates resistance after tempering at 550-560 ° С, in the denominator - after prototype tempering.

Стойкость пуансонов в зависимости от тем- 50 обрабатываемого материала представлена в пературы трехкратного отпуска и твердоститабл. 5 (закалка от 1170°С).The resistance of the punches, depending on the temperature of the material being processed, is presented in the three-time tempering range and hardness. 5 (quenching from 1170 ° С).

Таблица 5 51121304 коагул ции карбидов, т.е.Вли иие температуры трехкратного отпусрежимов отпуска не целесо-ка на свойства стали Р6М5 после закалки от 1170°С представлено в табл. 3. ТаблицаЗ гопозиционном автомате мод. А1921, материал пуансонов - сталь Р6М5, Р18. Стойкость пуансонов в зависимости от температуры закалки после трехкратного отпус Р 550-560°С в течение 1 ч приведены в табл. 4 (твердость обрабатываемых заготовок HRB составл ла 82-92). Т а б л и ц а 4Table 5 51121304 of coagulation of carbides, i.e. the effect of the temperature of triple tempering of tempering does not improve the properties of steel R6M5 after quenching from 1170 ° С and is presented in table. 3. Table 3 for the automatic machine mod. А1921, material of punches - steel Р6М5, Р18. The stability of the punches, depending on the hardening temperature after three times the release of P 550-560 ° C for 1 h, is given in Table. 4 (the hardness of the HRB workpieces being machined was 82-92). T a b l and c a 4

1121304811213048

Технике-3koHoMH4ecKitii эффект от исполь-увеличени эксплуатационной стойкости пуанзовани {Побретеии достигаетс в результатесонов.The 3koHoMH4ecKitii technique has the effect of using an increase in the operational durability of the punching {Purchase of the product).

Claims

1. METHOD FOR THERMAL TREATMENT OF A TOOL FROM QUICK CUT STEEL, including heating for hardening to a temperature lower than the accepted temperature, hardening and multiple tempering, characterized in that, in order to increase the tool life by increasing the hardness and yield strength to compression at. preservation of bending strength and toughness, heating under quenching is carried out to a temperature above the end of dissolution of M ₂ zC ₆ carbides and 10 ° C lower than the beginning of intensive dissolution of M ₆ C carbides.

2. The method of pop. 1, characterized in that the hardening of steel P6M5 is carried out from (160-1180 ° C.

3. The method of pop. 1, characterized in that the hardening of the steel P18 is carried out from 1180-1190 ° C.

4. The way to pop. 1, characterized in that the tempering tool, operating in conditions with low shock loads, is carried out at 520-530 ° C.

5. The method according to π. 1, due to the fact that the tempering of a tool operating under conditions with high shock loads is carried out at 550–560 ° С.

SU „„ 1121304>