Способ химико-термической обработки

) (11) 5 С 23 С 8/36 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНК ПАТЕНТУ ТЕРМИЧЕСКОЙ(57) Сущность изоббыстрорежущей стванию в тлеющем рным нагревом притемпературе 490-5тока 0,3 мА/см и пмин, 1 табл. ретения: инструмент из ли подвергают азотироазряде с комбинировандавлении 2 мм рт.ст., 0 С, плотности ионного родолжительности 20 - 40(56) Бабад-Захряпин А.А., Кузнецов Г.Д. Химико-термическая обработка в тлеющемразряде. - М.: Атомиздат,.1975, с,бб,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 аэотосодержащей атмосфере при давлении 0,1 - 6,0 мм рт.ст., температуре 550 - 600 С и плотности тока 0,5 - 20 мА/см . Продолжительность2ионного 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 предотв- (Я ращения 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 минплотности ионного тока при аэоти- О ровании составляет 0,3 мА/см, ОДанный отличительный признак явля- Ой ется существенным, т,к, позволяет обеспе- Я чить положительный эффект, выраженный (Л в предотвращении перегрева тонких рабочих кромок в процессе азотирования при одновременно высокой стоикости инстру. СВ) мента 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 РбМ 5, После предварительного обезжиривания поверхности изделия приспособление с инструментами устанавливают в камеру уста 1790625новки ННВ 6,10/6 - И 1, Азотирование проводят при следующих параметрах; температура камеры, обеспечиваемая за счет нагревателей 450 С; температура на режущей кромке азотируемого инструмента 480- 490 С; длительность - 30 мин; давление диссоциированного аммиака 2 мм рт.ст; плотности ионного тока 0,3 мА/см .Такой режим азотирования позволяет сформировать на поверхности инструмента безнитридную упрочненную зону глубиной 40 мкм с высокой микротвердостью Ноз=14,0 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 а -твердого раствора в упрочненном слое определялся на приборе ДРОН-З,О. Микротвердость поверхности оценивалась на приборе ПМТ. 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 16 К 20, 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.П р и м е р 3, 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. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 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/см, что ни 2 же 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/см, 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 охрупчивэние 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 результате2происходит 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.1790625 ния перегрева режущей кромки, азотирование проводят с комбинированным нагревом при давлении 2 мм рт,ст., температуре 490 - 510 С, плотности ионного тока 0,3 мА(см и продолжительности 20 - 40 мин. Результаты сравнительных стойкостных испытаний азотнровзчнаго инструмента в зависимости от технологических параметров про. цесса, структуры и физико механических свойств упрочненного слояФазовыйсостав азотиро- ванного Па амет ы ионного азоти ования Материал инструментаГлубина азотированногослоя Относительный козффици ент стойкости Величина параметра решетки, нм температура,С давление аммиака, мм рт. ст. время плотность азотирова- ионного ния, мин тока. мд/см 2поверх. азотир.изделия 1 режущей к емки е камере, обеспечиваемая за счет наг евателя Р 6 М 5 Р 6 М 5 То же 500 500 450 450 450 30 зо 30 40 0.3 О.з 0,3 О.з 0.2 1.8 1 гз 1.2 1.О 1,2 6,0 8,0 8,0 80 450 450 450 450 ЭО зо 10 60 20 880 0.5 0.3 0,3 0.5 7,4 8.0 8.0 70 5 о 50 0.9 1,2 0,9 О.б 65 45 бМ 5 рототип),Мухетдиентал оста вител ехред М,М рректор С.Юс Редактор каз 388 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 л,Гагарина, 10 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Уж 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 предотвращеть р - ргттк рСгть.р - рте р - ргв.р - рсг + с 1 1,0 1 О,О 9,5 12.0 11.0 12,0 110