Способ обработки быстрорежущей стали
Похожие патенты | МПК / Метки | Текст | Заявка | Код ссылки
Номер патента: 2002822
Авторы: Гвоздев, Гончаренко, Павлов, Шипулин
Текст
(51) 5 САН ОБРЕТЕ ПАТЕНТ скин орнНВ ЕЖУ и 10 я табл. к СР ЬЭ ЬЭ омитет Российской федераци о патентам и товарным знака(УЗ) Гвоздев Александр Евгеньевич(54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ БЫСТР СТАЛИ(бУ) Изобретение относится к термомеханическобработке стае и может быть использовано дпполучения из быстрорежущих сталей заготов сложной формы, близких ло размерам к готовым деталям. Изобретение позволяет повысить коэффициент использования металла до 0,8 0,9, уве. личить износостойкость инстурмента в 1,5 2 раза и снизить энергоемкость обработки, Заготовку иэ быстрорежущей стали нагревают до температуры на 5 40 С ниже критической точки А и при эойстемпературе в иэотермических условиях метастабильного фазового перехода со скоростью10 .с осуществляют деформацию. 3 ил, 2Изобретение относится к термомеханической обработке металлов, в частности к обработке металлов давлением, и может быть использовано в инструментальной промышленности для получения заготовок 5 инструмента из быстрорежущих сталей.Известен способ высокотемпературной термомеханической обработки высоколегированных сталей, например быстрорежущих, включающий нагрев, аустенизацию, "0 деформацию при температуре стабильного аустенита и охлаждение, в котором деформацию сталей проводят инструментом, нагретым до температуры деформации (1).Недостатками данного способа являют ся большая энергоемкость процесса эа счет высокой температуры аустенизации и деФормации и последующей смягчающей термической обработки заготовок, невысокий коэффициент использования металле за 20 счет больших припусков под окисление и обезуглероживэние, низкая стойкость деформирующего инструмента при его работе в условиях высоких давлений и высокотемпературных напряжений, пониженная экс плуатационная стойкость заготовок за счет коагуляции карбидов и роста аустенитного зерна.Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ об- З 0 работки быстрорежущей стали, преимущественно для режущего инструмента, включающий отжиг, нагрев до температуры деформации и пластическую деформацию, при этом отжиг осуществляют путем термо- З 5 циклирования через точку Ас 1, а деформацию осуществляют в изотермическом режиме при температуре 880-920 С со степенью 40-50 О/, и скоростью 10 -10 с . (21Недостатками этого способа являются 40 высокая энергоемкость процесса, наличие последующего смягчающего отжига заготовок, невысокая стойкость деформирующего инструмента, окисление и потери металла на повышенные допуски, снижающие коэф фициент использования металла. Целью изобретения является повышение коэффициента использования металла, увеличение иэносостойкости инструмента и 50 снижение энергоемкости обработки.Достигается это тем, что в известном способе обработки быстрорежущей стали, включающем нагрев до температуры деформации и пластическую деформацию в изотермическом режиме со скоростью 10 -10с, деформацию осуществляют при температуре на 5 - 40 С ниже точки А,1 в процессеметастабильного фазового перехода. Возможность осуществления предлагаемого способа связана с высокоактивнымпредпереходным состоянием. Известно, что твердый раствор, подвергнутый пластическому деформировэнию (наклепу), обладает повышенной свободной энергией, Так как движущей силой фазового перехода является избыток свободной энергии, то наклеп приводит к снижению критической точки фазового перехода Ас 1. В гетерогенных структурах (феррито-карбидные смеси), типичных для быстрорежущей стали Р 6 М 5, при приложении нагрузки. протекает неоднородная пластическая деформация, Акты микропластичности протекают в первую очередь в местах концентрации напряжений при их среднем значении гораздо меньшем предела текучести. В этих местах (около карбидных выделений, которые являются концентраторами напряжений) происходит снижение температуры фазового перехода феррит-аустенит, и как следствие образование областей, обладающих свойствами повышенной деформационной способности, Указанный процесс имеет ротационный, т.е. многократно повторяющийся характер. Образование эустенитного зерна в эктивированных объемах сопровождается рекрис- таллизацией аустенитной Фазы, Свободная энергия такого аустенита при температуре метастабильного превращения выше свободной энергии наклепан- ного феррита. Поэтому такое состояние материала вызывает обратное превращение аустенит-феррит. Далее процесс повторяется вновь, чем и объясняется высокая пластичность материала в определенных температурно-скоростных условиях.Предлагаемый способ поясняется графическими зависимостями критериев деформируемости быстрорежущей стали Р 6 М 5 от температуры.На фиг. 1 показано изменение пластичности стали Р 6 М 5 в температурно-скоростном поле процесса деформирования (растяжения), Кривые на графике - это линии равных значений относительного сужения поперечного сечения фф), Из графика следует. что наибольшая пластичность достигается приданной схеме нагружения под критической точкой А,1, а именно при температуре 823 С, тогда кэк по данным проведенных дилатометрических и дифференциальнометрических исследований критическая точка Ас 1, соответствующая началу диффузионного фазового перехода ферритаустенит, составляет 835 С. За критерий пластичности принята степень деформации, при которой на образце появляется первая5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 трещина. Образование трещин начиналось со степеней деформации выше 95 о .На фиг. 2 показаны зависимости сопротивления деформации от температуры и скорости деформации при растяжении, Кривая 1 - при скорости деформации 0,2 х 0,1 1 с, кривая 2 - при скорости дзеформации 7 х 10 с, кривая 3 - при 2 х 10 с, кривая 4 - при 7 х 10 с 1, кривая 5 - при 2 х 10 с .На фиг. 3 показаны зависимости сопротивления деформации от температуры и скорости деформации при осадке соответственно при тех же скоростях.Из представленных графиков следует, что в интервале температур Ас 1 - 15-40 С реализуется минимум прочности и максимум пластичности быстрорежущей стали. Ниже температуры Ас 1-40 С проводить процесс нецелесообразно, так как повышается сопротивление деформацию, падает пластичность стали, происходит упрочнение, приводящее к нарушению сплошности материала и появлению трещин.П р и м е р 1, Производят изготовление дисковых резцов из стали Р 6 М 5 ГОСТ 19265-73 с исходной твердостью НВ 250. Заготовки диаметром 16 мм и высотой 22 мм с нанесенным на них защитно-смазочным покрытием из стеклографитовой смеси после сушки нагревают в камерной электрической печи до температуры 830 С. Затем нагретую заготовку переносят в штамп с температурой 830 С и деформируют в изотермических условиях со скоростью 10 с в штамповом блоке, установленном на гидравлическом прессе П - 479 усилием 400 кН со степенью деформации 65%. После деформирования заготовка имеет твердость НВ 245255, т.е, не выше исходной.Последующей механической обработкой из таких заготовок получают дисковые резцы, Окончательно изготовленные резцы подвергают стойкостным испытанием, производя прорезку канавки.на винтах диаметром 10 мм из стали 18 ЮА.Результаты испытаний представлены в таблице,П р и м е р 2, Изготавливают дисковые . резцы из стали, Р 6 М 5 с исходной твердостью НВ 250. Заготовки диаметром 16 мм и высотой 22 мм с нанесенным на них защитно.смаэочным покрытием из стеклографитовой смеси после сушки нагревают до температуры 795 ОС, затем переносят в .штамп с температурой 795 С и деформируют в иэотермическихусловиях со скоростью 10 с и степенью деформации 65. После деформирования заготовка имеет твердость НВ 250255. Дисковые резцы, изготовленные из этих заготовок, подвергают стойкостным испытаниям, производят прорезку канавки на винтах диаметром 10 мм иэ стали 18 ЮА,Результаты испытаний представлены в таблице,В таблице также представлены данные по обработке заготовок иэ стали Р 6 М 5 по известному способу, по другим режимам описываемого способа и данные испытаний инструмента, изготовленного из этих заготовок,Как видно из данных таблицы, предлагаемый способ обеспечивает повышение износостойкости режущего инструмента,Рентгеноструктурные и металлографические исследования показывают, что деформация способствует увеличению износостойкости инструмента за счет повышения дисперсности и р:вномерности распределения карбидной фазы, повышения равномерности распределения легирующих добавок, получения после закалки более мелкого зерна аустенита,Высокая деформационная способность быстрорежущей стали в предлагаемых режимах обработки позволяет за минимальное число операций получать точные заготовки сложной конфигурации, близкие по раз.арам к готовым деталям, а низкие температуры, при которых проходит процесс, позволяют снизить обезуглероживание и окисление поверхности заготовок, тем самым уменьшить припуск на последующую механическую обработку.Предлагаемый способ позволяет снизить энергоемкость процесса обработки за счет низкого сопротивления пластической деформации, что позволяет осуществлять процесс деформирования при меньших усилиях и применять оборудование меньшей мощности; меньшей температуры процесса обработки и отсутствия упрочнения стали после обработки, что исключает операцию последующего отжига перед механической обработкой и уменьшает расход энергии и трудоемкость обработки.Таким образом, предлагаемый способ обработки быстрорежущей стали обеспечивает по сравнению с известными способами следующие преимущества: повышение износостойкости режущего инструмента в 1,52 раза, повышение коэффициента использования металла до 0,80,9 и снижение энергоемкости процесса обработки.2002822 Температура дефорСкоСтеБалл Интервал термо 8 нешний вид заГотовокСпособ обработки заготоврость карбидпень дециклирования,формации, % дефорной неодномации,мации,.11010210-4 1 - 2 Трещин нет То же(прото 850 850 850 1 - 2 Н тип 10 790 Процесс термоциклированияотсутствует Предла- гаемый 1 - 2 Трещины на боковой поверхноститем, что, с целью повышения коэффициента использования металла, увеличения износостойкости и снижения энергоемкости 5обработки, пластическую деформацию осуществляют при А- (15-40)С в процессе .метастабильного фазового перехода. Формула изобретенияСПОСОБ ОБРАБОТКИ БЫСТРОРЕЖУЩЕЙ СТАЛИ, включающий нагрев до температуры деформации и пластическую деформацию в изотермическом режиме со скоростью 104 - 10" с , отличающийся 90 90 75 65 60 45 50 75 65 95 790 795 795 795 795 810 820 820 830 825 10 1 О-э 10-4 10.3 10 101 10 0-4 10.3 101 Трещины на боковой поверхности То жеТрещин нетТо же Длина пути резания канавки на деталях из ст,12720 11200 11400 10310 14680 15390 .1 8100 17190
СмотретьЗаявка
04924918, 09.01.1991
Государственное предприятие "Тульский оружейный завод", Тульский политехнический институт
Гвоздев Александр Евгеньевич, Гончаренко Игорь Андреанович, Шипулин Николай Васильевич, Павлов Владимир Николаевич
МПК / Метки
МПК: C21D 9/22
Метки: быстрорежущей, стали
Опубликовано: 15.11.1993
Код ссылки
<a href="https://patents.su/6-2002822-sposob-obrabotki-bystrorezhushhejj-stali.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Способ обработки быстрорежущей стали</a>
Предыдущий патент: Способ упрочнения стального режущего инструмента
Следующий патент: Способ подготовки металлосодержащих пылей к брикетированию
Случайный патент: Способ герметизации многослойных интерференционных фильтров