SU1790625A3

SU1790625A3 - Cпocoб xиmиko-tepmичeckoй oбpaбotkи

Info

Publication number: SU1790625A3
Application number: SU904907585A
Authority: SU
Inventors: German S Fuks-Rabinovich; Anatolij N Kuznetsov; Vladimir V Tikhonychev; Vladislav F Moiseev; Vladimir G Bogomolov; Nina K Shaurova; Sergej N Afanasef
Original assignee: Фуkc-Paбиhobич Гepmah Cиmohobич
Priority date: 1990-12-04
Filing date: 1990-12-04
Publication date: 1993-01-23

Description

Изобретение относится к области металлургии, в частности к химико-термической обработке и может быть использовано для упрочнения режущего и штампового инструмента.

Известен способ азотирования инструмента в тлеющем разряде, включающий азотирование при температуре до 300°С и выдержку 280°С. Общее время азотирования 1-4 ч.

, Наиболее близким по технической сущности является способ химико-термической обработки инструмента, включающий азотирование в тлеющем разряде в азотосодержащей атмосфере при давлении 0,1-6,0 мм рт.ст., температуре 550-600°С и плотности тока 0,5-20 мА/см². Продолжительность ионного азотирования 2-6 ч.

Недостатком известного технического решения является чрезмерно высокая температура поверхности при азотировании и высокая плотность ионного тока, что вызывает перегрев тонких рабочих кромок инструмента, образование избыточных нитридов на поверхности и. как следствие, невысокую стойкость инструмента.

Целью изобретения является повышение качества инструмента (путем предотвращения перегрева рабочих кромок).

Указанная цель обеспечивается тем, что азотирование инструмента выполняется в тлеющем разряде, с комбинированным нагревом в азотосодержащей атмосфере, при давлении 2 мм рт.ст., температуре на режущей кромке 490-510°С, длительности 20 40 мин., плотности ионного тока при азотировании составляет 0,3 мА/см².

Данный отличительный признак является существенным, т.к. позволяет обеспечить положительный эффект, выраженный в предотвращении перегрева тонких рабочих кромок в процессе азотирования при одновременно высокой стойкости инструмента и ранее не был известен.

Предложенный способ осуществляется следующим способом.

П р и м е р 1. Изготовляют режущий инструмент (сменные четырехгранные пластинки со стороной 12 мм) из стали Р6М5. После предварительного обезжиривания поверхности изделия приспособление с инструментами устанавливают в камеру уста

1790625 АЗ новки ННВ 6.10/6-И1. Азотирование проводят при следующих параметрах: температура камеры, обеспечиваемая за счет нагревателей 450°С; температура на режущей кромке азотируемого инструмента 480490°С; длительность - 30 мин; давление диссоциированного аммиака 2 мм рт.ст; плотности ионного тока 0,3 мА/см².

Такой режим азотирования позволяет сформировать на поверхности инструмента безнитридную упрочненную зону глубиной 40 мкм с высокой микротвердостью Но5=14,О ГПа и азотонасыщенностью, о чем свидетельствует большая величина параметра решетки а -твердого раствора 0,2884 нм, что обеспечивает заметное повышение стойкости инструмента (коэффициент повышения стойкости 1,8),

Результаты стойкостных испытаний, исследования структуры и физико-механических свойств азотированных слоев приведены в таблице. Фазовый состав и параметр решетки «-твердого раствора в упрочненном слое определялся на приборе ДРОН-3,0. Микротвердость поверхности оценивалась на приборе ПМТ-3. Глубина упрочненного слоя с твердостью 9,0 ГПа и выше определялась по результатам дюрометрических исследований. Испытания при резании выполнялись при продольном точении стали 45 на станке 16К20, при следующих режимах: скорость резания 50 м/мин; глубина резания 1 мм; подача 0,3 мм/об. Критерием оценки работоспособности являлась относительная величина стойкости инструмента при износе задней грани 0,5 мм.

П р и м е р 2. Режим азотирования по всем параметрам кроме давления аммиака аналогичен примеру 1. Отличие заключается в том, что давление аммиака 1 мм.рт.ст. т.е. ниже, чем в заявляемом объекте. Это вызывает падение микротвердости и глубины слоя. В результате стойкости азотированного инструмента не велика и не превышает стойкости неупрочненного инструмента более чем на 30%.

ПримерЗ. Аналогичен примеру 1, но давление аммиака превышает уровень заявляемого объекта и составляет 5 мм рт.ст. Это давление чрезмерно велико, что снижает интенсивность ионного азотирования, вызывает падение твердости и толщины слоя, а в результате - стойкости инструмента.

П р и м е р 4. Аналогичен примеру 1, но ионное азотирование выполняется без косвенного нагрева. Азотирование практически не идет.

П р и м е р 5. Аналогичен примеру 1, за исключением плотности тока. Плотность ионного тока составляет 0,2 мА/см², что ниже чем в заявляемом объекте. Это вызывает падение микротвердости за счет снижения температуры поверхности, снижение глубины азотированного слоя. В результате стойкость азотированного инструмента невелика.

П р и м е р 6. Аналогичен предыдущему за исключением плотности тока. Плотность тока превышает величину, указанную в заявляемом объекте, и составляет 0,5 мА/см². Это вызывает перегрев, снижение твердости азотированного слоя и отпуск инструмента. Относительная стойкость пластин ниже, чем у неупрочненного инструмента.

П р и м е р 7. Аналогичен примеру 1 за исключением времени азотирования. Оно составляет 10 мин, что ниже, чем в заявляемом объекте. Это обуславливает недостаточную глубину азотированного слоя и невысокую стойкость инструмента.

П р и м е р 8. Аналогичен предыдущему, но время азотирования увеличено до 60 мин. Это вызывает формирование в слое избыточных нитридов и охрупчивание инструмента, в результате чего стойкость его падает.

П р и м е р 9 (прототип). Азотирование выполняют при температуре поверхности 550°С, при высокой плотности тока 0,5 мА/см , в течение 2-х часов. В результате происходит отпуск сердцевины инструмента, а на поверхности образуются избыточные нитриды. Стойкость инструмента понижена.

В процессе испытаний инструмент, упрочненный по режиму, приведенному в примере 1, показал стабильное улучшение качества и эксплуатационных свойств по сравнению с инструментом, упрочненным по режиму, принятому за прототип (пример 9) за счет предотвращения перегрева режущих кромок и оптимизации состава и структуры поверхности.

Таким образом эффект от использования данного способа заключается в улучшении качества азотированного инструмента, что вызывает повышение его стойкости почти в 2 раза по сравнению с прототипом.

Claims

Формула изобретения

Способ химико-термической обработки, преимущественно инструмента из быстрорежущей стали, включающий азотирование в тлеющем разряде, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения качества инструмента путем предотвраще ния перегрева режущей кромки, азотирование проводят с комбинированным нагревом при давлении 2 мм рт.ст., температуре 490-510°С, плотности ионного тока 0,3 л мА/см и продолжительности 20-40 мин.

Результаты сравнительных стойкостных испытаний азотироезнного инструмента в зависимости от технологических параметров процесса, структуры и физико-механических свойств упрочненного слоя

Материал инструмента Параметры ионного азотирования Фазовый состав азотированного Микротвердость Ное. I ГПа I Глубина I азотированного слоя Величина параметра решетки, нм Относительный коэффициент СТОЙКОСТИ давление аммиака, мм рт. ст. температура .°C время азотирования МИН плотность ионного тока. мА/см2 поверх, азотир. изделия (режущей кромки) в камере, обеспечиваемая за счет нагревателя поверхности азотирован, слоя сердцевины инструмента Р6М5 Р6М5 2 500 450 30 0.3 ^7вр — 14.0 8.0 8.0 40 0.2884 1.0 1.8 То же 1 500 450 30 0.3 11.0 6.0 20 1 3 5 500 450 30 0.3 Л'т» р р 10.0 8.0 30 1.2 2 - 30 0.3 ^GT8.p р 9.5 8.0 1 0 2 480 450 30 0.2 ^йТ8р —р 12.0 8.0 20 0.2880 1.2 2 560 450 30 0.5 ^ств.р — р 11.0 7.4 55 0.9 2 500 450 10 0.3 α+ε 12.0 8.0 10 1 2 2 500 450 60 0.3 ^тв.р — р с + г 11.0 8.0 65 09 Р6М5 2 550 - 120 0.5 12.0 7.0 45 0.2881 0.8 (прототип) α + ε

Составитель Н.Мухетдинов Редактор Техред М.Моргентал Корректор С.Юско

Заказ 368 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат “Патент, г. Ужгород, ул.Гагарина, 101