SU1749268A1 - Способ термической обработки быстрорежущей стали - Google Patents

Abstract

Использование: изобретение относитс  к термической обработке быстрорежущей стали. Сущность способа: быстрорежущую сталь подвергают закалке, затем ведут нагрев до 460-480°С без выдержки, охлаждают на воздухе и осуществл ют отпуск при 550-560°С. 1 табл.3 ил.

Description

Изобретение относитс  к термической обработке изделий из быстрорежущей стали , преимущественно дл  т желонагруженного инструмента холодного выдавливани , и предназначено дл  использовани  в инструментальной , машиностроительной и автомобильной отрасл х промышленности,

Известен способ упрочнени  быстрорежущих сталей, включающий закалку с низким отпуском при 320-380°С в течение 1 ч и двукратным высокотемпературным отпуском при 540-560°С по 1 ч.

Недостатком способа  вл ютс  недостаточно высокие прочностные свойства тер- мообработанной быстрорежущей стали, что снижает эксплуатационную стойкость инструмента .

Известен также способ термообработки изделий из быстрорежущей стали, согласно которому закалку провод т от 1130-1150°С, первый и четвертый отпуск при 400-420°С

по 1 ч, второй и третий отпуск при 560- 570°С по 1 ч.

Недостатком способа  вл етс  недостаточно высокий предел текучести вследствие пониженной температуры закалки и наличи  бейнита в структуре стали, что снижает эксплуатационную стойкость инструмента.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению  вл етс  режим термообработки , включающий закалку с температуры 1220+5°С и двукратный отпуск при 555±5 С по 1 ч.

К недостаткам способа можно отнести недостаточно высоким прочностные свойства (предел текучести при сжатии ,2 3150 МПа, твердость HRC 65,2 (HRC3 66),что снижает эксплуатационную стойкость инструмента , Указанные недостатки обусловлены недостаточно равномерным распределением карбидов М2С по объему зерна в процессе отпуска,

(Л

С

2 ю го о

00

Целью изобретени   вл етс  повышение прочностных свойств,

Указанна  цель достигаетс  согласно способу термической обработки быстрорежущей стали, включающему закалку, на- греа, охлаждение и отпуск при 555+ 5°С, нагрев перед отпуском осуществл ют при 4бО-480°С, охлаждение ведут на воздухе.

Кроме того, целесообразно нагрев до 460 480°С осуществл ть с выдержкой в течение 1-2 ч.

При 4бО-480°С выдел етс  карбид М2зСб. Понижение температуры нагрева на 70-ЮО°С по сравнению с прототипом приводит к уменьшению путей диффузии и критического размера карбидного зародыша, что повышает плотность и однородность распределени  карбида МгзСб в матрице, так как выделение происходит по всему объему зерна.

При 550-560°С в структуре быстрорежущей стали по вл ютс  карбиды типа МаС и МС. Они образуютс  на уже имеющихс  карбидах М2зСе, измен   их химический состав , но приобрета  такие их свойства, как дисперсность и однородность распределени , .

Наличие в структуре высокодисперсной и равномерно распределенной в матрице карбидной фазы, котора  эффективно тормозит дислокации, повышает твердость, сопротивление пластической деформации и прочность быстрорежущей стали.

Остаточный аустенит закаленных сталей характеризуетс  высокой легированно- стью и низкими температурами начала (Мн) и конца (Мк) мартенситного превращени . При нагреве до 460-480°С в аустените зарождаютс  карбидные частицы, когерентно св занные с матрицей и равномерно в ней распределенные. В процессе отпуска при 550-560°С эти выделени   вл ютс  предпочтительными системами образовани  карбидов МС и МаС.

В процессе изотермической выдержки в течение 1-2 ч после нагрева до 460-480°С остаточный аустенит обедн етс  углеродом и легирующими элементами, происходит срыв когерентности и выделение карбидов, точки Мн и Мк повышаютс  и после отпуска при 550-5бО°С происходит полное превращение остаточного аустенита и повышение твердости стали.

В процессе изотермической выдержки большинство выдел ющихс  из мартенсита и аустенита карбидов выравниваютс  по химическому составу и дорастают до критического размера, что повышает число возможных центров кристаллизации, а в конечном счете после отпуска при 550560°С - дисперсность и равномерность распределени  карбидов МаС, МС. т.е. прочность стали.

На фиг.1 и 2 изображена схема предлагаемого режима термической обработки быстрорежущей стали; на фиг.З - схема режима термической обработки, описанного в известном способе.

По предлагаемому способу в процессе

термической обработки быстрорежущей стали целесообразно провести закалку инструмента в масле от температур 1220 + 5°С, затем нагреть до 460-480 °С, выдержать 1-2 ч и охладить на воздухе, после чего отпуекать при 555 ± 5°С в течение 1 ч.

Предлагаемый способ может быть реализован при использовании печей-ванн дл  закалки (с BaCte) и отпуска (с ШОз) быстрорежущих сталей.

Так, например, дл  осуществлени  способа из быстрорежущей стали Р6М5 химического состава, мае %: С 0,80; W 6,03; Мо 4,83; Cr4,37; V2,0, изготовлен пуансон, предназначенный к эксплуатации в процессе холодного выдавливани , с диаметром рабочей поверхности 26 мм.

Пуансон подогревают 15 мин при 800°С в печи с защитной атмосферой, затем прогревают до 1220°С в ВаС12 ванне, выдерживают 3 мин, после чего провод т закалку в масло.

Закаленный пуансон помещают в печь- ванну с КМОз при 470°С, выдерживают 4 мин до полного прогрева и охлаждают на

воздухе. Параллельно с охлаждением пуансона до комнатной температуры печь-ванну с КЫОз разогревают до 560°С. Затем туда погружают пуансоны и выдерживают 1 ч, поело чего охлаждали на воздухе (фиг.1).

Из цилиндрических образцах диаметром 10 мм и высотой 15 мм определ ют предел текучести при сжатии и твердость, которые после указанной термообработки составл ют 3300 МПа и 66,5%HRC3 соответственно .

Дл  осуществлени  способа термической обработки закалку пуансона провод т в аналогичных услови х, после нагрева до 470°С (4 мин) делают изотермическую выдержку 1 ч, затем пуансон охлаждают на воздухе.

Услови  проведени  последующего отпуска при 560°С аналогичны описанному, Предел текучести при сжатии стали Р6М5 и

твердость после термообработки составл ют 3350 МПз и 67 HRC3 соответственно.

Результаты испытаний даны в таблице (температура закалки пуансонов из стали Р6М5 1225 °С).

Из таблицы видно, что наиболее высокие значени  твердости и предела текучести при сжатии стали P6MI5 получаютс  при дополнительном нагреве 460-480°С и продолжительности изотермической выдержки 1-2 ч.

В результате использовани  предлагаемого способа предел текучести при сжатии достиг 3300 МПа, твердость 67 HRC9. Повышение прочностных свойств приводит к повышению эксплуатационной стойкости инструмента.

Изобретение в сравнении с прототипом обеспечивает повышение предела текучести быстрорежущей стали Р6М5 на 6 % (от 3150 до 3350 МПа), твердости на 2% (от 66 до 67 НРСэ). Повышаетс  эксплуатационна  стойкость инструмента, например пуансонов холодного выдавливани  из стали Р6М5, предназначенных дл  штамповки втулок из стали 15Х, в 1,5-2 раза вследствие повышени  прочностных свойств.

Изобретение представл ет большой интерес дл  народного хоз йства, так как позвол ет за счет повышени  эксплуатационной стойкости инструмента сократить расход дорогосто щей и дефицитной быстрорежущей стали, не оказывает отрицательного воздействи  на состо ние окружающей среды.

Claims (2)

1. Формула изобретени  1. Способ термической обработки быстрорежущей стали, включающий закалку, нагрев , охлаждение и отпуск при 555 + 5°С, отличающийс  тем, что, с целью повышени  прочностных свойств, нагрев перед отпуском осуществл ют до 460- 480°С, охлаждение ведут на воздухе.
2. 2. Способ по п.1,отличающийс  20 тем. нагрев до 460-480°С осуществл ют с выдержкой в течение 1-2 ч.

   №

   Sf

   3 15

   ш

   SO 90 155 165 дрем 6б/0е/ жх(/, ш#

   Фиг. 2