Способ обработки инструмента из быстрорежущих сталей

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Соаетскик Социвлистическик Республик(511 М, К,з С 21 Р 9/22 С 21 О 1/78 с присоединением заявки Йо Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(23) Приоритет Опубликовано 23098 ОБюллетень Мо 35 Дата опубликования описания 2 309.80(54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ ИНСТРУМЕНТА ИЗ БЫСТРОРЕЖУЩИХ СТАЛЕИнапример, для стали РбМ 5 а с 0,4-0,5кгсм/см, Это связано с образованиемв слое хрупкой поверхностной зоны,содержащей избыточные с и ( фазы,а также разупрочнением границ зеренвследствие избирательной диффузииуглерода и азота (в жидких средах)и наводораживанием вследствие высокой диффузионной подвижности водорода (в газовых средах) .Известен также способ обработкиокончательно изготовленного инструмента, предусматривающий закалку,отпуск, механическую обработку,нитроцементацию при 550-580 С в течение 1-4 ч, в котором для уменьшения хрупкости слоя проводят дополнительный обеэводораживающий отпускпри 180-300 С в течение 1-2 ч 23.Однако существенно повысить пластичность, прочность и вязкость инструмента иэ сталей РбМ 5, РбМ 5 К 5,Р 18 ф 2 К 5 и других проведением дополнительного отпуска не удается, таккак поверхностный, наиболее пораженный по границам зерен аустенитаслой сохраняется, а достигается лишьчастичное обеэводораживание и снятие напряжений. Так, ударная вязИзобретение относится к изготовлению инструмента из быстрорежущих сталей, в частности к обработкеинструмента, прошедшего окончательную механическую обработку послезакалки и отпуска.Известно применение низкотемпературных процессов (при 550-560 С)нитроцементации, азотирования, цианирования в газовых и жидких средахв течение 0,5-2 ч в качестве окончательной операции химико-термическойобработки режущего инструмента иэсталей Р 9, Р 18, РбМ 5 после закалки,отпуска и окончательного шлифования 15с заточкой 11, При этом обработкеподвергают как неперетачиваемый инструмент, так и повторно после переточки,Указанные способыобеспечивая 20получение диффузионных слоев глубиной 0,02-0,07 мм, повышают износостойкость инструмента, но одновременно приводят к повышенной хрупкостии выкрашиванию тонких режущих кромок разверток, сверл, эенкеров, Даже при глубине слоя 0,03-0,04 ммрезко снижается ударная вязкостьи работа развития трещин в слое,(53) УДК 621,785.79 ткость после такой обработки остаетсяпо-прежнему весьма низкой и состав"ляет а = 0,2 - 0,4 кгсм/см , а прочность при изгибе бв.и,= 160 - 17 5кгс/мм. Кроме того, нитроцементацияокончательно обработанного инструмента вследствие образования окиснойпленки и развития диффузии по границам зерен приводит к снижению чистоты режущих граней на 1-2 класса и,соответственно, к снижению чистоты,обрабатываемых поверхностей, особенно на высокопрочных сталях ЗОХГСА,38 ХС, 40 ХНМА и др, с бр Ъ 120 кгс/мк,Дополнительная же доводка по всемрежущим граням после нитроцементации с целью получения высокой чистоты при сохранении повышеннойиэносостойкости невозможна из-эанезначительной глубины получаемыхслоев 0,02-0,07 мм, Причем при таких глубинах слоя имеется резкийпереход от слоя к сердцевине,что усугубляет выкрашивание режущих кромок.,Целью настоящего изобретений является повышение прочности, сниже"ние хрупкости и повышение чистотырежущих граней инструмента.Поставленная цель достигаетсятем, что в известном способе обработки инструмента, включающем закалку, отпуск, механическую обработку,нитроцементацию при 550-580 С идополнительный отпуск, дополнительный отпуск проводят при 500-560 Св вакууме .с последующей механическойобработкой по режущим граням на глубину 0,02-0,03 мм, При этом нитроцементацию ведут в течение б-. 8 ч,Длительная нитроцементация ббеспечивает получение слоев толщиной0,12-0,30 мм с постепенно убывающимсодержанием углерода и особенноазота в подслое, Так, содержаниекарбонитридов в слое достигает, например для сталей Р 6 М 5 К 5, Р 8, Р 8 МЗК 6 С32-34 вес что повышает износостойкость, Отпуск при температурах500-560 С в вакууме (210 - 6 10 ммрт,ст) позволяет снять напряжениев переходной зоне и слое и одновременно максимально удалить иэ этихэон водород, устранив тем самым причины повышенной хрупкости слоя, Получение глубокого слоя позволяетпутем последующей тонкой доводкина глубину 0,02-0,03 мм устранитьнаиболее хрупкую поверхностнуючасть слоя, представляющую из себязону пограничной диффузии и темсамым повысить прочность и ударнуювязкость беэ снижения иэносостойкости, При этом на 1-2 класса такжеповышается чистота режущих граней,Это связано с высокой твердостьюметаллической матрицы и мельчайшихкарбонитридов, расположенных в ней,и высоким содержанием углерода и 5 10 15 20 25 ЗО 35 50 55 азота в твердом растворе и в мель-чайших карбонитридах ( С " 2,883,27,И - 1,02 - 1,17). в результате длительного насыщения,г Способ был апробован при изготовлении различного инструментаиз Р 6 М 5 Р 6 М 5 К 5 Р 9 К 5, Р 18,РЭМ 4 К 8 Мдля обработки деталей из конструкционных высокопрочных и нержавеющихмартенситных и мартенситостареющихсталей, Нагрев для закалки проводится в соляной ванне СВС(95ВаСО+ 5МдР), а отпускв ванне С, содержащей 78СаСС, +22 Ъ ИаС 8, Последующую заточку осуществляют алмазными кругами, а окончательную доводкус использованием чугунного притираиз СЧ-36 и алмазной асты АСИ2/1 НСМ. Нитроцементацию проводятвпечах Ц, Цв продуктахпироэила триэтаноламина с активизирующими добавками при расходах110-130 см /час, а дополнительныйзотпуск - в вакуумных печах типаШ, Ши РН 0-4 П,П р и м е р 1, Обрабатываютразвертки Ф 32 А иэ стали Р 6 М 5 дляразвертки классных отверстий в стали ЗОХГСА, После закалки от 1225 Св течение 130 с и отпуска Зр,х 560 х 1 чразвертки имели твердость НВС = 64,5,Последующую заточку осуществляютс обеспечением следующей геометриизуба: передний угол - О , заднийугол - 8, ленточка -0,2 мм, заборный конус имеет ступенчатую заточку, чистота передней и задней гранисоставляла ч 8 - ч 9. После заточкипроводят нитроцементацию при 560 Св течение 6 ч, а затем отпуск при550 С, 7 0 мин в вакууме 4 10 ц ммрт,ст. На поверхности образовалсяслой глубиной 0,12 мм с микротвердостью Нв = 996 - 1020 кгс/ммв,. приэтом в слое 0,03-0,04 мм содержаниеуглерода и азота составляет соответственно 1,13 и 0,56 с постепенным их снижением до исходногов слое 0,18 мм. После,нитроцементации и отпуска развертки подвергаютдоводке со снятием слоя глубиной0,02 мм, При этом прочность приизгибе повысилась на 40-45, ударная вязкость - в 1,5 - 1,6 раза содновременным повышением чистотырежущих граней на 2 класса, Чистотаобработанных отверстий в сталиЗОХГСА с 6,= 140 кгс/мм возрослана 1 класс, а количество деталей,обработанных без выкрашивания кромокувеличилось с 97 до 169 шт,П р и м е р 2, Обрабатывают ножи вставные к сборным Фреэам 9180 ммиэ стали РЭМ 4 К 8. После закалки от1225 С, 100 с и отпуска Зр,х 560 х 1 чножи имеют твердость НЙС = 66,0,Затем проводят заточку на заданную геометрию с получением чистоты7 65 379 Формула изобретения Составитель Р, Клыкова Редактор М, Ликович Техред Р. Олиян Корректор О. КовинскаяЗаказ 690 3/12 Тираж 608 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП Патент, г, ужгород, ул, Проектная, 4 граней8. Нитроцементацию проводятпри 570 С в течение 7 ч, Глубинаполученного. слоя составила 0,23 мм,Дополнительный отпуск проводят при500 С, 90 мин в вакууме 410 ц мм рт,ст, Доводку после обработки осуществляют по передней и задней граням наглубину 0,025 мм с получением чистоты граней ч 11. В сравнении с обработкой ножей по известному способу приравном содержании углерода и азотав слое 0,05 мм от поверхности ударнаявязкость возросла в 2,0-2,1 раза,.прочность при изгибе - на 30 - 40,устранено выкрашивание режущих кромок.П р и м е р 3, Обрабатывают фрезыконцевые из стали Р 6 М 5 К 5 Ф 24 мм дляобработки деталей иэ стали 1 Х 17 Н 2,После закалки от 1220 С и отпускаЗр.х 560 Сх 1 ч фреэы имеют твердостьНЕС = 65,5.После заточки на заданную геометрию осуществляют нитро,цементацию при 580 ОС в течение 8 чс получением слоя глубиной 0,30 мм,Затем проводят отпуск при 560 С,60 мин в вакууме 210 мм рт.ст.и окончательную доводку по переднейи задней граням со снятием слоя глубиной 0,03 мм. Б результате обработки по сравнению с известным способом ударная вязкость повысиласьв 2-2,3 раза, а прочность пРи изгибена 30-35, одновременно возрослачистота режущих граней на 2 класса,В целом износостойкость инструментавозросла в 3, 3 раза при обработкедеталей иэ ст. 1 Х 17 Н 2,Использование предлагаемого способа обеспечивает в сравнении с из-вестными повышение износостойкостиинструмента в 1,4 - 3,3 раза, практи 6чески исключает случаи выкрашиванияи преждевременного разрушения инструмента эа счет повышения ударной вязкости в 1,6 - 2,1 раза и прочностипри изгибе на 30.- 45, что в целом5 сокращает на 35- 40 потребное количество инструмента для обработкиодной и той же партии деталей. Кро"ме того,при обработке предлагаемымспособом повышается чистота поверхоностей режущих граней на 2-3 класса,что влечет эа собой повышение на1-2 класса чистоты обрабатываемыхповерхностей и стабильности размеровдеталей, обработанных одним инструментом,15 1, Способ обработки инструмента20 из быстрорежущих сталей, включающийзакалку, отпуск, механическую обработку, нитроцементацию,при 550-580 Си дополнительный отпуск, о т л ичающий с я тем, что, с цельюповышения эксплуатационной стойкости.инструмента, дополнительный отпускпроводят при 500 -560 С в вакууме,опосле чего производят механическуюобработку по режущнм граням на глу 3 О бину 0,02 - 0,03 мм.2. Способ по п, 1, о т л и ч а ю,щ и й с я тем, что нитроцементациюведут в течение 6-8 ч,Источники информации,35 принятые во внимание при экспертизе1, Геллер Ю,А, Инструментальныестали. М 197 5, с, 493-503,2, Лахтин Ю.М, и др. Аэотированиестали, М., 1976, с. 203, 235,