Способ изготовления инструмента из быстрорежущей стали

(71) Всесоюзный научно-исследовательский инструментальный институти Сестрорецкий инструментальный завод им. Воскова(56) 1, Технологический процеизводства сверл спиральных срическим хвостовиком. СредняяГОСТ 10902-77, Продольно-винтопрокат.и2, Металловедение и термическаяобработка металлов". 1980, В 3,с. 23-26,3. "Металлу8 И 1181 П.4. Авторское свидетельство СССРВ 460101, кл. С 21 0 9/22, 1973.(54) (57) 1. СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЙН" СТРУМЕНТА ИЗ БЫСТРОРЕЖУЩЕИ СТАЛИ, преимущественно молибденовой, или низковольфрамовой, или порошкового способа производства, включающий закалку заготовки, высокоскоростной нагрев до температуры горячей пластической деформации, деформацию, закалку и отпуск, о т л и ч а ю " щ и й с я тем, что, с целью упрощения технологического процесса, высокоскоростной нагрев и последующую деформацию проводят за время, не превышающее 1 мин.2. Способ по п. 1, о т л и ч а юс я тем, что деформацию сонм щают с формообразованием.3. Способ по п. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что высокоскоростной нагрев до температуры горячей пластической деформации проводят до 1060-1250 С в течение 1-15 с, 1186661Изобретение относится к изготовлению режущего инструмента иэ быстрорежущей стали и может быть использовано в инструментальной и машиностроительной промышленности,Известен способ изготовления сверлиэ быстрорежущей,стали щетодом продольно-винтового проката, заключающийся в том, что заготовки сверл избыстрорежущей стали нагревают мето Одом ТВЧ до температуры 1100 С, проокатывают на стане для формообразования профиля рабочей части сверла, охлаждают затем заготовки предварительно шлифуют и затачивают, произво дят аустенизацию, выдержку, закалку;отпуск, окончательно шлифуют и затачивают заднюю поверхность сверла И .Недостатком этого способаявляет-ся невысокая стойкость сверл вслед- щоствие того, что упрочнение, созданное деформацией, снимается в значительной степени при последующей более высокотемпературной аустенизации. 25Известен способ изготовления инструмента из быстрорежущей стали,включающий нагрев до температурыаустенизации, выдержку, ускоренноеохлаждение до температуры деформации со скоростью не менее 5"С/с,дефор мацию (например, методом радиальнойковки), закалку, отпуск и формообразование профиля рабочей части инструмента вышлифовкой. Общее время от момента35достижения температуры деформации доначала охлаждения в закалочной средене превышает 2 мин 12.Недостатками данного способа являются необходимость иметь дополни Отельное специальное оборудование,цля деформации (например, радиальноковочные машины), те. данный способневозможно использовать в технологическом процессе изготовления инструмента без существенных дополнений оборудования, перевод в стружку 307 дорогостоящей быстрорежущей стали при вышлифовке профиля инструмента, в частности, сверл, а также сложность50 практического осуществления контроля скорости подстуживания от температуры аустенизации до температуры деформации.Известен также способ изготовле ния инструмента из быстрорежущей стали, включающий нагрев до температуры аустениэации при 1150-1350 С в зави- о симости от вида стали, охлаждение допластичного состояния, деформацию,закалку и отпуск, 11 ри этом в процессе деформации инструменту придаетсязаданная форма. Возможно приданиеокончательной формы электроискровойобработкой или шлифованием 13,Однако данный способ не обеспечивает требуемого комплекса свойствиз-эа возможного выпадения карбидовпри проведении пластической деформации и приводит к потере легированности и красностойкости.Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности и достигаемому результату является способ изготовления инструмента из быстрорежущей стали, включающий закалку заготовки, высокоскоростной нагрев дотемпературы горячей пластической деформации, деформацию, закалку и отпуск, При этом в процессе деформациипроизводят формообразование, например, путем прессования, Способ позволяет повысить эксплуатационныекачества инструмента; твердость, прочность, ударную вязкость.Недостатком известного способа является необходимость проведения деформации в изотермических условиях.Для создания изотермических условийдеформации предлагаются специальныеприемы (графитовая промежуточная среда при прессовании, подогрев штампови т,д,), что ограничивает применимость метода, увеличивает трудоемкость, длительность и стоимость изготовления. Осуществление этого способа для низкопластичных быстрорежущихсталей требует дорогостоящего высокомощного оборудования, Для массовогопроизводства способ неприменим. Онможет иметь ограниченное специальноеназначение,Цель изобретения - упрощение технологического процесса. Цель достигается тем, что согласно способу изготовления инструмента из быстрорежущей стали, преимущественно молибденовой, или низковольфрамовой, или порошкового способа производства, включающему закалку заготовки, высокоскоростной нагрев до температуры горячей пластической деформации, деформацию, закалку и отпуск, высокоскоростной нагрев и последующую деформацию проводят эа время не более 1 мин.Деформацию совмещают с формообразованием.Высокоскоростной нагрев до температуры горячей пластической деформации проводят до 1050-1250 С в течеоние 1-15 с,Поскольку формообразование профи-.ля происходит одновременно с деформацией, значительно сокращается весьцикл технологического процесса, умень 1 Ошается количество необходимого используемого оборудования. Не нужнорегламентировать скорость охлажденияпосле аустениэации, так как в предлагаемом технологическом процессе применяется обычное охлаждение, принятое для закалки инструмента иэ быстрорежущей стали. Не требуется дополнительного специального оборудования для осуществления скоростного 20нагрева, и деформации (формообразования) т,к, можно использовать обычныйнагрев ТВЧ, и прокатные стань например, применяемые при изготовлениисверл методом продольно-винтового 25проката.Температура повторного скоростного нагрева выбирается в пределах 1050-1250 С в зависимости от типа быстрорежущей стали, а длитель- З 0ность скоростного нагрева определяется размером (диаметром) заготовки инструмента.Высокоскоростной высокотемпературныи повторныи нагревф деформация 35и выдержка до 1 мин закаленной быстрорежущей стали не приводят к выделению дисперсных карбидов иэ твердого раствора (аустенита и мартенсита) и в результате к существенной 40потере красностойкости стали,Чем короче повторный нагрев, темвероятность выделения карбидов значительно уменьшается, а следовательно, уменьшается вероятность потерикрасностойкости стали. Как показали специальные металловедческие исследования и опыт использования бы"строрежущей стали, повторный нагревзакаленной стали в течение 1 мин,не ведет к заметным изменениям в структуре (параметр решетки аустенита не уменьшается) и, следовательно, нет потери эксплуатационных свойств стали, в том числе красностойкости.При обработке быстрорежущей стали согласно предлагаемому способу создается упрочнение за счет изменений во всех структурных составляющих стали. В структуре стали не наблюдаеся пластинчатых или игольчатых выделений дисперсных карбидов отпуска, которые, являясь концентраторами напряжений, препятствуют релаксации напряжений и тем самым облегчают образование трещин и способствуют хрупкому разрушению. Повышение механических свойств стали при данной обработке обеспечивает также мартенсит с более развитой субструктурой, облегчающей протекание пластической деформации. Более высокие значения ударной вязкости и пластичности после ВТМО могут быть также связаны с тем, что после этой обработки без отпуска наблюдается незначительное количество остаточного аустенита (3-7 вместо 25, после обычной закалки) в виде тонких прослоек между кристаллами мар. - тенсита.Осуществление предлагаемого способа преимущественно целесообразно для чисто молибденовых быстрорежущнх сталей, высокомолибденовых и низковольфрамовых быстрорежущих сталей и сталей порошкового способа произ-, водства беэ кобальта.11 р и м е р. Изготавливают сверла из быстрорежущих сталей Р 6 М 5 ФЗ-МП и Р 2 М 5, имеющих после закалки повышенную технологическую пластичность. Заготовки длиной 3,6 мм нагревают в соляной ванне до верхних допустимых температур аустенизации соответственно 1200 и 1190 С (нагрев до верхних допустимых температур аустениэации рекомендуется в связи с последующим измельчением аустенитного зерна припластической деформации). После выдержки и охлаждения до комнатной температуры заготовки шлифуют на станке для бесцентрового шлифования на размер 33,5 мм, с целью сня" тия возможных дефектов высокотемпературного нагрева в поверхностном слое (окисление, обезуглероживание и др,). Затем на стане продольно-винтового проката заготовки нагревают ТВЧ в течение л 1 с из стали Р 2 М 5 до 1050-1150 С и из стали Р 6 М 5 ФЗ-МП - до 1150-1250 С, прокатывают на размер сверла 3,2 мм так, что общее время нагрева ТВЧ и деформации составляет2 с.1186661 НКС после нагрева(620 С, 4 ч) Среднее количество отверстий, просверленных сверлами,изготовленными по спосЬбу (среднее из 3-х испытаний) Базовыйспособ Базовыйспособ редлагаемыйпособ 1 редла гаемыйспособ базовому предла- гаемому 58-59 58-59 Р 6 М 5 ФЗ-МП 65 ,Р 2 М 5 63 63 58-59 58-59 1750 900 62,5 2140 1070 Составитель Р. Клыкова Техред Л,Микеш Редактор Н. Яцола Корректор В Гирняк Заказ 6505/29 Тираж 552ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Подписное Филиал Г 1 ПП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Полученные сверла предварительношлифуют и затачивают по задней поверхности, отпускают при 560 С, 2 разапо 1 ч, окончательно шлифуют и затачивают. Для получения сравнительныхданных параллельно изготавливаютсверла 63,2 мм из тех же марок сталей Р 6 М 5 ФЗ-МП и Р 2 М 5 согласно известной И технологни продольно-винто Ового проката (базовый объект),В таблице приведены сравнительныеданные по твердости после отпуска,красностойкости и стойкости сверлиз сталей Р 6 М 5, Р 6 М 5 ФЗ-МП и Р 2 М 5, изготовленньж предлагаемым базовым иизвеетным способами. Использование предлагаемого способа ВТМО по сравнению с известным 20 обеспечивает следующие преимущества: не требуется дополнительного специСталь НКС после отпуска при 560 С 2 раза х 1 ч альнрго сложного оборудования для использования предлагаемого способа в технологическом процессе изготовления инструмента, обеспечивается воэможность включения предлагаемого способа непосредственно в существующую схему технологического процесса изготовления концевого инструмента, Использование прадлагаемого способа по сравнению с базовым обеспечивает повышение стойкости инструмента, например сверл, в 1,5-2 раза.Изобретение может быть использовано при изготовлении режущего инструмента методом продольно-винтового проката, а также при изготовлении концевого инструмента (метчикрв, протяжек и др.) другими методами пластической деформации, Ожидаемый экономический эффект составит 50 руб. на 1000 шт, сверл.