Способ высокотемпературной термомеханической обработки быстрорежущей стали

(1%(Н) 9 22 0 ЕТЕНИЯ 0 Кантин, В.П,Нови л ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ ИСАНИЕ ИЗО ТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛ(71) Физико-технический. институтАН Белорусской ССР(56) 1. Авторское свидетельство ССС9 449943, кл. С 21 0 9/22,1973.2, Авторское свидетельство СССРВ 729259, кл. С 21 0 9/22, 1977.3. Авторское свидетельство СССР9 422778, кл. С 21 0 9/22, 1970.(54) (57) 1 СПОСОБ ВЬ.СОКОТЕИПЕРАТУРНО ТЕРИОИЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ БИСТРО- РЕЖУЩЕЙ СТАЛИ, включава)ий нагрев:до температуры закалки, подстуживание до температуры деформации, пластическую де)рормацию и закалку, о т л ч а ю щ и й с я тем, что с целью улучшения физико-механических свойс за счет создания однородной структу ры по сечению, подстуживание осущес вляют вначале по всему сечению до .верхнего предела температурного ин тервала оптимальной. пластичности, азатем поверхности до нижнего преде этого интервала.10 О 6510 2. Способ по п.1, о т л и ч а ю -,щ и й с я тем, что пдастическуюдеФормацию быстрорежущей стали Р 6 М 5производят в интервале оптимальнойпластичности (1000-1100) + 10 С,3. Способ по п,1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что пластическуюдеформацию производят путем загрузкибыстрорежущей стали в контейнер ивыдавливания через матрицу.4. Способ по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что подстуживание1 Изобретение относится к обработкеметаллов давлением и может быть использовано для получения изделий свысоким уровнем физико-механическихсвойств, например заготовок концевого 5режущего инструмента.Известен способ термомеханическойобработки быстрорежущей сталИ, включающий нагрев до температуры пластической деформации, скоростной поверхностный нагрев до температурызакалки, охлаждение до температурыпластической деформации, пластичес"кую деформацию,.закалку и отпуск 1 .Однако этот способ малоуниверсален, так как не может применяться для инструмента, подвергаемого в процессе эксплуатации заточке и пере- точке, технологически сложен по части контроля температуры поверхностного скоростного нагрева, поэтому не гарантирует стабильного качества изделия по структуре, твердости и. красностойкости.Известен также способ высокотемпе ратурной термомеханической обработкй быстрорежущих сталей, включающий нагрев под закалку, подстуживание до температуры деформации, деформацию,о нагрев до температуры на 50-100 С выше температуры деформации с выдержкой при 15-20 С и закалку 21 .Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ высокотемпературной термотехнической обра ботки (ВТМО), включающий нагрев до температуры закалки, подстуживание до температурыдеформации, деформа цию и закалку 3.фИэвестные способы имеют весьма 40 существенный недостаток, особенно проявляющийся в процессе ВТМО на.ос-, нове горячего выдавливания или прес-. сования. Известно, что локальная степень деформации в плоскости, пер", 45 пендикулярной оси выдавливания, воз-., растает по направлению от оси к пери 1 поверхности до нижнего предела температурного интервала оптимальнойпластичности производят путем при"нудительной подачи закалочной средыв контейнер. 5. Способ по и. 4, о т л и ч а ю" щ и й с я тем, что, с целью повы" щения стойкости оснастки, применяемой для высокотемпературной механи" ческой обработки, в эакалочную среду, вводят графит и сульфанол.1 ферйи заготовки. 3 а счет работы деформации в заготовке выделяется тепловая энергия, количество которойприблизительно пропорционально ло.гарифмической степени деформации,При степени деформации 70 и темпера,туре выдавливания 1 000 С заготовкаиз стали РбМ 5 нагревается до 11001120 С, причем температурный перепадпо сечению составляет 50-70 С, Темопературный перепад по сечению заготовки.приводит к излишним термическим напряжением в процессе закалки,неравномерным физико-механическимсвойствам и твердости, что снижаетэксплуатационные качества изделий.Кроме того, для сма,зки и охлаждения штампов, применяемых при ВТМО,используют различные составы, преимущественно графито-масляные смеси,Наносят их на рабочие поверхностивручную или с помощью устройств длявспрыскивания и распыления, Эти методы не обеспечивают равномерногострого дозированного нанесения смазки, что отрицательно сказывается настойкости штамповой оснастки, а также создают антисанитарные условия нарабочем месте,Целью изобретения является улучшение Физико-механических свойствза счет создания однородной структуры по сечению и повышению стойкостиоснастки.Цель достигается тем, что согласно способу высокотемпературной термомеханической обработки быстрорежу"щей стали, включающему нагрев до тем.рературы закалки, подстуживание дотемпературы деформации, пластическуюдеформацию и закалку, подстуживаниевначале осуществляют по всему сече"нию до верхнего предела температурого интервала оптимальной пластичости, а затем поверхности до нижнего .предела этого интервала.При этом пластическую деформацию1 быстрорежущей стали РбМ 5 производятв интервале оптимальной пластичности(1000-1100) + 10 С,Кроме того, пластическую деформацию производят путем загрузки быстрорежущей стали в контейнер и выдавли,вания через матрицу.При этом подстуживание поверхнос"ти до нижнего предела температурногоинтервала оптимальной пластичностипроизводят путем принудительной подачи закалочной среды в контейнер.Кроме того, для повышения стойкости оснастки, применяемой для высокотемпературной механической обработки, в закалочную среду вводят графити сульфанол.На Фиг. 1 и 2 изображен штамп, вкотором осуществляют подстуживаниеповерхности перед последующей деформацией.Штамп содержит контейнер 1 с отводящей трубой 2, матрицу 3, емкость4 с напорной трубой 5, выталкиватель6 и пуансон 7В емкости 4 содержит.ся закалочная среда, например маслоиндустриальное, которое подкачивается через трубу б. Для того, чтобы,закалочное масло одновременно служило смазочной .средой, в него добавляют порошкообразный графит и сульфанол по 10 вес.Ъ.Перед началом деформирования закалочное масло нагнетают из емкости4 в контейнер 1 и матрицу 3, приэтом происходит охлаждение и смазкарабочих поверхностей штампа, затемв контейнер устанавливают заготовку8 и проводят поверхностное подстуживание прокачкой закалочной средычерез трубу со сЛивом через трубу 2(фиг. 1). После подстуживания произ"водят выдавливание заготовки пуансоном 7 (фиг. 2) и после выдержки еев закалочной среде выталкивают вытал.кивателем б иэ матрицы.В процессе деформации закалочноемасло охлаждает поверхность заготов-.ки и тем самым компенсирует избыточное выделение тепла на перифериизаготовки в зоне максимальной локальной деформации, что обеспечиваетполучение более однородной структурыи твердости. Кроме. того, предлагае".мый способ позволяет усилить эффектВТМО, который достигается в том случае, если не успели пройти процессырекристаллизации. Для этого паузамежду деформацией и охлаждением недолжна превышать О, 3 с. В предлагаемом способе эта йауза отсутствует,так как деформация осуществляетсяв закалочной среде, поэтому получает.ся максимальный эффект упрочнения.Опробование Предлагаемого способавысокотемпературной термомеханической обработки осуществляли при выдавливании партии (100 шт.) заготовокМетчиков Р М 24 Исходную. заготовку из стали Р 6 М 5диаметром 25,5 мм и длиной 37 мм.ИЗ-100/2,4 со скоростью 45 град/сдо температуры закалки (12300 С), Прй5 достижении указанных температур заготовку из индуктора переносили втермостат и производили подстуживание в нем со скоростью 100 С/с до1100 + 10 С, после чего ее помещали10 в контейнер, штампа, подогретчй доо350 С. Время дополнительного подсту-,живания заготовки: в штампе определяли экспериментально путем подборазазора между заготовкой и контейне 35 ром, а также количеством прокачиваемой смазочной среды. В нашем случаеэто время составляло 2,с. За этовремя температура поверхностногослоя заготовки снижалась,на 95-105 С.Подстуженную таким образом -заготовкуподвергали выдавливанию со среднейстепенью деформации 52, охлаждениюв закалочной среде и выталкиванию изштампа.В качестве базового объекта прииспытаниях выбран технологическийпроцесс получения метчиков механической обработкой, серийно применяемый на Йошкар"Олинском инструментальном заводе. Он включает горячее выЗ 0 давливание заготовок при температуренагрева 1000-1100 С, отжиг, механо.обработку, закалку и финишную обработку,35 Одновременно с испытаниями базо-.вого и предлагаемого способов проверена небольшая партия метчиков, иэготовленных в соответствии с известнымспособом. Заготовки нагревали до 40 1230 С на .установке ТВЧ, затем под- фстуживали до 1030-1050 С со скоростьюоколо 2 ФС/с, помещали в штамп, ипосле выдавливания.и выталкиванияохлаждали в нагретом.до 1 50 Смасле.о 45 Длительность цикла от нагрева до .закалки составЛяла 100-105 с. Послетрехкратного отпуска при 560 С метчики имели твердость НВС 61-64.Испытания, проведенные при нарезании резьбы М 16 х 2 в деталях (партияметчиков по 5 шт,). из стали 45 Х, показали следукюцую стойкость: для предлагаемого способа составляет 40, 36,35, 39, 45 для каждого метчика, побазовому объекту - 25, 24, 25, 26 и25, а по известному способу 29, 18,33, 39 и 25.Разброс результатов.по известномуспособу вызван неоднородностью структуры.60Стойкость метчиков, изготовленныхпо предлагаемому способу, превышает стойкость метчиков, изготовленных по .серийной технологии и по .известному, способу.Тираж 566 Гос ударственного делам изобретений сква, Ж, Раушс акаэ 2054/42ВИИИПИ копо и113035, Ио кая фюПодпитета ССтритийнаб д.