Способ термической обработки инструмента из быстрорежущей стали

(21) (22) (46) (72) тек на изги ку ос чания на 10 бидов Ю. Я.,С щийботаю нагр и й 5, С с я т щего в таю ми нагруз. УДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ ИСАНИЕ И 567026/22 - 022.03.830.10.84. Бюл. 9 40А, М, Адаскин, В. Н. Карякин,Захаров и Ф. С. Штейннститут повышения квалификации рх работников и специалистов21.785.79 (088.8)(54) (57) 1, СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРА -БОТКИ ИНСТРУМЕНТА ИЗ БЪСТРОРЕЖУЩЕЙСТАЛИ, включающий нагрев под закалку дотемпературы ниже принятой, закалку и многократный отпуск, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения стойкости инстмента путем увеличения твердости и предела 121304 А сти на сжатие при. сохранении прочностиби ударной вязкости, нагрев под закалуществляют до температуры выше оконрастворения карбидов МзС 6 и нижеС начала интенсивного растворения кар. 2. Способ по п. 1, о т л и с я тем, что закалку стали Р ют от 1,160-1180 С.3. Способ по п. 1, о т л и ч а ю с я тем, что закалку стали Р 18 осу ют от 1180-1190 С.4. Способ по п. 1, о т л и ч а ю с я тем, что отпуск инструмента, р щего в условиях с низкими ударны ками, осуществляют при 520 - 530 Способ по и. 1, о т л и ч а ю ем, что отпуск инструмента, русловиях с высокими ударн ками, осуществляют при 550 в 5 СИзобретение относится к термической обработке и может быть использовано в машино.строении для холодноштампового инструмента,работающего в условиях высоких нагрузок,например при холодной высадке, т.е, в тех,случаях, когда инструмент вынужденно изготавливается из быстрорежущей стали, Стойкостьинструмента в этом случае определяется твердостью, пределами прочности и текучести, атакже ударной вязкостью. Кроме того, изоб.ретение может быть использовано и для режущего инструмента, работающего с невысо.кими скоростями резания и выходящего изстроя вследствие поломок, например мелко.размерного.Известна термическая обработка инструмен..та иэ быстрорежущих сталей 1.Температура закалки при этом выбираетсятакой, чтобы обеспечить красностойкость, чтодостигается когда величина аустенитного зерна соответствует 9 - 11 баллу. После закалкивыполняется многократный отпуск при 550 -570 С.Однако такая термическая обработка целе.сообразна для инструмента, работающего с высокими скоростями резания, стойкость штампового инструмента при этом низка из-за пониженных прочности и ударной вязкости,кроме того, наблюдается большой разброс еезначений,Известен способ термической обработки ин.струмента, включающий закалку от пониженных температур так, чтобы зерно аустенвтане превосходило 11 - 12 балла, многократныйотпуск производится при 550 - 560 С, для стали Р 6 М 5, например, рекомендуется закалкаот 1190-1210 С, для стали Р 18 - от 12401260 С 2.Такая термическая обработка обеспечиваетнекоторое повышение прочностных свойств,стойкость штамнового инструмента при этомтакже возрастает, но остается еще низкой,рассеяение значений стойкости при этом также велика.Наиболее близким к предлагаемому по тех.нической сути и.достигаемому результату яв.ляется способ термической обработки иэделий из быстрорежущих сталей типа Р 6 М 5,включающий закалку ат 1130-1150 С, т.е,в среднем на 60-80 ниже принятой, и четырехкратный отпуск при следующих температу.рах: первый и четвертый при 400 - 420 С,второй и третий при 560-570 С 3,После обработки по известному способустали Р 6 М 5 вторичная твердость составляет60 - 62 НВС, прочность на изгиб 4000 -4600 МПА, ударная вязкость 0,34 - 0,4 МДж/мудельное электросопротивление не Гюлее 0,55 -0,600 м мм /м.Ф 5 10 15 20 25 Однако этот способ предназначен для изде.лий, работающих при высоких температурах.Такая термическая обработка стали Р 6 М 5 ставит целью получение в структуре бейнита, т.е. мягкой составляющей с пониженными по сравнению с мартенситом твердостью, пределом прочности и текучести, Кроме того, из. вестный способ предусматривает относительно невысокий уровень легированности твердого раствора (удельное электросопротивление закаленной стали Р 6 М 5, характеризующее легированность, не должно превышать 0,55 - 0,60 Ом мм/м), что обеспечивает повышенную теплопроводность, необходимую, например, для горячих штампов, но не позволяет полу. чить нужных твердости и предела текучести, Это вызывает преждевременный выход из строя холодноштампового инструмента. Расее. яние значений стойкости при этом также достаточно велико.Целью изобретения является повышениестойкости инструмента путем увеличениятвердости и предела текучести на сжатие присохранении прочности на изгиб и ударнойвязкости,Для достижения поставленной цели согласно способу термической обработки инструмента из быстрорежущей стали, включающему на.грев под закалку до температуры ниже принятой, закалку и многократный отпуск, нагрев лод закалку осуществляют до температуры выше окончания растворения карбидовМ,С 6 и ниже на 10 С начала интенсивного растворения карбидов МбС,Закалку стали Р 6 М 5 осуществляют от1160-1180 С,Закалку стали Р 18 осуществляют от 1180 -1190 С.Отпуск выполняют при 520 - 530 С для ин 40 струмента, работающего В условиях с низкими ударными нагрузками,Отпуск выполняют при 550 в 5 С для ин.струмента, работающего в условиях с высокими ударными нагрузками.45Выбор режимов закалки определяется составом карбидных фаз быстрорежущих сталейи условиями растворения карбидов при нагре.ве .под закалку.В быстрорежущих сталях типа Р 6 М 5, Р 18присутствуют карбиды трех типов: на осно 50ве хрома - МезС, на основе вольфрама имолибдена - МебС и на основе ванадия -МеС (Ме - атомы металла, С - углерода).Окончательное растворение карбидов Ме зС 6происходит при температурах около 1160 Скак в вольфрамовых . Р 18, так и в вольфрамомолибденовыхР 6 М 5 сталя, а начало интенсивного растворения карбидовМебС, ответственных главным образом эа3 11 сдерживание роста зерна, при температурах 1190 в 12 С, о чем свидетельствует, например, изменение удельного электросопро. тивления.На чертеже представлен график зависимос. ти удельного электросопротивлення от тем. пературы закалки.Снижение температуры, закалки ниже указанного предела не позволяет 1 толучить нужные твердости и предел текучести, необХодимые прочностные свойства из-за недостаточ. ной легированности твердого раствора и, как следствие, недостаточной инстенсивности процессов дисперсионного твердения .при отпуске, Это приводит к низкой стойкости инструмента из-за поломок либо к потери формы Таблица 1 0 1190 1200 1220 Твердость, НВС 57 59 60 62 62,5 62,5 63,5 64,5 65 Прочность при изгибе,Мпа 2980 3540 3920 4520 4650 4320, 3610 3320 3120 Ударная вязкость,МДж/мф 0,34 0,42 0,45 0,40 0,35 0,20 0,17 Предел текучести присжатии, бо, МПа 2210 2530 2640 2720 2750 2810 2800 этом случае после отпуска при 520 - 530 С, тогда как стали, закаленные от более высоких температур получают наибольшую твер дость после отпуска при 550 - 560 С,Твердость стали Р 6 М 5 в зависимости оттемпературы закалки и отпуска представлена в табл. 2. Таблица 2 61 62,5 63,5 63. 62,5 62,5 6 62,5 62,5 63 63,5 64 64,5 6 20 Более высокая твердость и предел текучести, получаемые при отпуске при 520 - 530 С, по сравнению со стандартным (550 - 570 С), обеспечивают максимальную стойкость инструмента при высадочных операциях на ненагартованных заготовках с низкими механическими свойствами (например, НВВ(80), при обработке более прочных заготовок снижение ударной вязкости и прочности инструмента при испольпуска 520 - 530 С определяют снистойкости,ванин о жение е 20 -ние температуры отпуска ниже повышение сверх 550 - 560 С енной по оптимальному для ого инструмента режиму, сниж , следовательно, предел текуч в первом случае иэ-за наличия устенита, во втором - иэ.за 530 С илистали, закално штамповтвердость и(табл, 2) ол ает осраз. о После закалки проведен трехкратный отпуск при 550-560 С по 1 ч.Предлагаемые режимы отпуска определяются условиями дисперсионного твердения быстрорежущих сталей, закаленных от температур ниже начала интенсивного растворения карбидов, МебС. Максимум твердости достигается в 2304 4инструмента вследствие пластических дефор.маци й.Ограничение верхнего предела определяетсятем, что закалка непосредственно от температуры начала интенсивного растворения карбидов МебС уменьшает прочность и ударную вязкость, что связано с началом роста зерна, при этом стойкость инструмента падает резко.а снижение температуры закалки на величину 10 меньшую 10 С, в реальных условиях термической обработки невозможно. П р и м е р. Исследования по определению влияния температуры закалки на свой. ства быстрорежущей стали Р 6 М 5 представле. ны в табл. 1.1121304 Влияние температуры трехкратного отпус.ка на свойства стали Р 6 М 5 после закалкиот 1170 С представлено в табл, 3. Таблица 3 Температура отпуска,войства стали Р 6 М 5 520-530 550-560 ердость, НВС 3 - 63,5- 62,5 650 изгибе, МПа ть, МДж/м рочносп 0,38 ная вязк Предел текучести при сжати(62 ), МПа 2640 2750 гопозиционном автомате мод. А 192ал пуансонов - сталь Р 6 М 5, Р 18,терн онов в зависимост после трехкратного Стойкость пуан пературы закалки ка при 550-560 С в табл. 4 (тверд вок НВВ составл тем отпуседень загот Температура закалки, С1 1 1 Уело пы тания Сталь личество испытанныхансонов, пп. 15 - Р 6 М 14 7 Р 18 24 7 16 12 - 13 8 18 16 2600 3200400 7600 4 5100 774700 3100 Рб Средняя стой 300 6900 - 6800 7100 4200 3500 Р 18 0,58 0)49 0,46 0,32 0,47 0,51 0,63 0,7,69 0,62 6 М оэффициент вариации- 0,35 0,3 0,41 0,53 Р 18 Прим ни я: 1. Значения стойкости окрутлены до 100.2. Коэффициент вариации равен отношению среднего кклонения к среднему арифметическому значению ст3. После закалки от 1150 С в числителе указана стойпри 550 - 560 С, в знаменателе - после отпуска по1ов имости от тем обрабатываемого материи твердости табл, 5 (закалка от 117 вадратичного от.ойкости.кость после отпускпрототипу. ала представлена в0 С). Стойкость пуансон пературы трехкратногов зависотпуска блица 18000 вития процессов коагуляции карбидов, т.е.такие изменения режимов отпуска не целесообразны. Проведены эксплуатационные испытания интрумента, прошедшего термическую обработку по различным режимам закалки и отпусПроизводили холодную высадку внутренне- шестигранного углубления в заготовкахинтов М 12 ГОСТ 11728 - 72 из стали 35ердостью 82 - 92 НВВ и 74 - 80 НВВ на мно. в течение 1 ч при сть обрабатываемых яла 82 - 92). Табл и ца1121304 8Технико-экономический эффект от исполь.Увеличения эксплуатационной стойкости пуанэования изобретения достигается в результате сонов. Тюиаюраа Составитель Р. КлыкоТехред ЗЛалий Корректор И. Эрдейи акаэ 7893/19ВНИ Т 303 иал ПНП "Патент", г. Ужг ул. Проектная, 4 Государственного делам изобретений сква, Ж - 35, Рауш 39комитета СССРи открытийская наб., д,