Способ термической обработки изделий из быстрорежущей стали

Изобретение относится к термической обработке вольфрамомолибденовых быстрорежущих сталей типа РбМ 5, предназначенных для изготовления штампового и прессового инструмента, и может быть использовано в инструмен тальной, машиностроительной и приборостроительной промышленности.Известны способы термической обработки быстрорежущей стали, включающие подогрев, закалку от оптимальной 10 температуры и многократный отпуск при 550-570 С, приводящие к получению высокой вторичной твердости, красностойкости и износостойкости 1).Известен также способ термичес кой обработки быстрорежущей стали для повышения вязкости, когда температуру,закалки снижают на 60-80 РС, а выдержку при окончательном нагреве увеличивают. в 5-11. раз. При этом температура закалки составляет 1160- 1220 ОС, а выдержка - 45-90 с/мм, Удельное электросопротивление при этом существенно не снижается и составляет О, 705 вместо О, 742 Ом мм/м для 25 стали Р 18 и 0,918 вместо 0,824 0 м мм/м для стали Р 8 МЗКбС. Вторичная твердость и красностойкость при этом сохраняются высокие и составляют НКС 62,0-66,5 и НкС 57,5-62,5, соответственно 2). Известен способ термической обработки быстрорежущей стали,включающий нагрев до 1190-1210 С, закалку, многократный отпуск при 360, 35560 и 600 С с выдержкой при каждом в течение 1 ч 3 ).Недостатками этого способа являются получение разнозернистой структуры в прутках сечением 60-100 мм, 40 повышение электросопротивления и понижение теплопроводности, склонность к скачкообразному росту зерна аустенита при высокотемпературных нагревах в тонких поверхностных слоях 45 инструмента, склонность к оплавлению контактирующей поверхности инструмента при его работе в экстремальных условиях, высоких температурах, больших удельных давлениях, высоких скоростях деформации и т.д.Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ термической обработки быстрорежущей стали, включающий закалку с пониженной температуры, например для стали Р 6 М 5 на 10-30 С ниже оптимальной, и последующий многократный отпуск с выдержкой в течение 1 ч с проведением первого отпуска при 350-400 С и последующих 60 двух при 550-570 фС.Понижение температуры закалки и температуры первого отпуска повышает вязкость и немного улучшает теплостойкость, что позволяет применять 65 инструменты для работы в условиях сдинамическими нагрузками Г 4 1.Однако известный способ -не обеспечивает требуемой прочности при работев экстремальных условиях, т,е, прибольших удельных давлениях и высокихтемпературах.Целью изобретения является повышение эксплуатационной стойкости инструмента.Цель достигается тем, что согласно способу термической обработкибыстрорежущей стали, включающему нагрев под закалку, закалку с температуры, ниже принятой, первый отпускпри температуре, ниже принятой, и последующий двухкратный при 560-570 С,закалку производят с температуры, на60-80 дС ниже принятой, и дополнительно производят окончательный отпускпри 400-420 С,При этом первый отпуск производятпри 400-420 ОС.Закалка стали от пониженной температуры, например для стали Р 6 М 5 от1130-1150 ОС вместо 1210-1230 фС(ГОСТ 19265-73), т.е. на 60-80 С ниже известной, повышает температуруначала мартенситного превращения до240-260 ф С. Поэтому в структуре сталинаряду с мартенситом и остаточнымаустенитом содержится 13-15 нижнего первичного бейнита, структуры менее напряженной, с более низкимудельным электросопротивлением и повышенной теплопроводностью. Структура стали содержит больше карбидов,М 6 С и меньше остаточного аустенита.1Поэтому при высоких температурах иудельных давлениях контактирующаяповерхность инструмента становитсяболее стойкой к образованию жидкой фазы и ледебурита, а зона термического влияния - к скачкообразному росту зерна аустенита и к разупрочнению.Отпуск при 400-420 С в течение1 ч повыаает температуру вторичного превращения при последующем высоком отпуске. Первый отпуск при 560570 ОС в течение 1 ч вызывает появление в структуре 12-15 нижнего вторичного бейнита, уменьшает электросопротивление и повышает .теплопроводность.оВторой отпуск при 560-570 С в течение 1 ч уменьшает количество остаточного аустенита, что уменьшаетэлектросопротивление и повыаает теплопроводность,Окончательный отпуск при 400-420 Спроводят с целью снятия напряжений,уменьшения электросопротивления истабилизации остаточного аустенита.П р и м е р. Испытания проводилина прутках стали диаметром 11 мм игггайбах диаметром 80 мм. Химический1006515 Не менее 21-27 Экономический эффект от внедренияизобретения достигается за счет повышения стойкости вставок в 1,5 раза:и экономии стали, содержащей дорого стоящие и дефицитные легирующие элементы (вольфрам, молибден и др.) .При базовом варианте годовой потребности блок-матриц 20000 шт, расходих уменьшается до 13400 шт. в год.45 Стоимость одной блок-матрицы составляет 52 руб. При использовании изобретения стоимость ее сохраняется напрежнем уровне, так как не требуетсядополнительных капитальных затрат изатрат на термическую обработку.Экономический эффект от внедренияизобретения составляет 343200 руб вгод. 4060-4600 4-5 Составитель Р.КлыковаРедактор Г.Безвершенко Техред Т.Фанта Корректор С.Шекмар Заказ 2055/43 Тираж 566 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д,4/5ВвФилиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4 состав стали Р 6 М 5 соответствовалГОСТ 19265-73, карбидный балл 1-2 и5,6, твердость в состоянии поставкиНВ 230-241, удельное электросопротивление=0,30-0,35 Ом мч /м, прочностьпри изгибе. 2000-2970 МПа, иикроструктура - сорбитообразный перлит и карбиды. Образцы закаливали в интервале1125-12250 С с выдержкой в хлорбариевой ванне при окончательном нагреве2,5 и 7 мин, подогрев проводили при820 С в ванне 78 ВаС 1+22 КаС 1,охлаждение - в водном растворе ЙаОНпри 500 С. Отпуск проводили в соляныхваннах:1. 4000 С (1 ч)+560 фС (2 разапо1 ч) +400 ф С 1( ч ) - предлагаемый способ;2. 400 С(1 ч)+560 С (2 раза по1 ч/ .- известный способ.Установлено, что при снижении температуры закалки на 60-80 фС (112511500 С) по сравнению с оптимальной(1225 С) уменьшается размер зерна на1-2 балла, увеличивается прочностьпри изгибе на 320-480 МПа, уменьшается удельное электросопротивление на0,1-0,2 Ом мм -/м, количество остааточного аустенита - на 10-14 и содержание углерода в мартенсите - на0,1-0,16. При этом резко уменьшают.ся микроискажения, качественно оцениваемые по уширению рентгеновских линий (110) и,(211) мартенсита, чтоочень важно для повышения термической усталости инструмента,Свойства термически обработаннойстали ( на образцах диаметром 11 ммс 1-2-карбидным баллом):Балл зерна 12-11Вторичнаятвердость,НКС 60-62Прочностьпри изгибе,МПАУдарная вязкость на ненадрезанныхобразцах (с5-м карбиднымбаллом), МДж/м2.О, 34-0, 4Количество остаточного аустенита,Удельное электросопротивление,Ом мм/м Не более 0,55-0,60Коэффициенттеплопроводности в интервале200-800 С, Вт/мградКрасностойкость(твердость после10 испытания при620 фС в течение4 ч), НЯС 5 4-56Время до появления зерен аусте 15 нита 2-5 балловпри повторном нагреве до 1250 фС,с 180-300После обработки по известному .20 способу количество остаточного аустенита составляет 10-14, удельноеэлектросопротивление - О, 65-0, 70 Омххмм /м, прочность при изгибе - 3000-.3300 МПа.25 изобретение может быть ислоЛГзОвано,наинструментальных, приборостроитель-ных и машиностроительных заводах дляиз готовления вставок камер высокогодавления, кузнечно-прессового иштампо 30 вого инструмента, работающего в условиях высоких температур, больших контактных нагрузок интенсивногс абразивногоизнашивания, а также режущего инструмен