Способ термической обработки быстрорежущих сталей

)5 С 2 22 НИЕ НИ ОПИС К ПАТЕНТ А. Благо,РомаН.КлиА.А.ЧуенВ.Куроч,: Мета термиаллГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(56) Гуляев А.П. Металловедение. Млургия, 1986, с.366.Лахтин Ю.М, Металловедениеческая обработка металлов, М.: Мгия, 1983, с.360.Авторское свидетельство СССРМ 1025739, кл, С 21 О 9/22, 1983.Авторское свидетельство СССРМ 1368336, кл. С 21 О 9/22, 1988. Изобретение относится к металлургии, а именно к термической обработке инструментальных сталей, и может быть использовано для обработки быстрорежущих сталей.Качество режущего инструмента определяется свойствами материала, из которого он изготовлен. К основным свойствам инструментальных сталей относятся; красностойкость, износостойкость, твердость, прочность и теплопроводность.Известен способ повышения качества инструмента за счет превращения остаточного аустенита в мартенсит, включающий в себя обработку инструмента из быстрорежущей стали холодом с последующим отпуском,(54) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ БЫСТРОРЕЖУЩИХ СТАЛЕЙ(57) Использование; изобретение относится к металлургии, а именно к термической обработке инструментальных сталей, и может быть использовано для повышения стойкости металлорежущего инструмента, Инструмент из ст. 18 нагревают в соляной ванне до 1270, закаливают в масло и подвергают отпуску путем электронагрева инструмента в интервале температур 120 - 420 С при импульсе тока длительностью 0,06 - 0,5 с и числе циклов от 10 до 20 с промежуточным охлаждением на воздухе. 4 табл., 2 ил. Согласно методике данного способа, после обработки холодом, с целью умен ьше ния остаточных напряжений, проводят от пуск при температуре 530 С. Обработка СО холодом продлевает мартенситную реак- К) цию, что ведет к снижению в структуре быс- Ср трорежущих сталей остаточного аустенита и, как следствие, приводит к повышению стойкости инструмента.Недостатками этого способа являются: содержание в структуре стали 10% остаточ-Ы ного аустенита, снижение содержания которого данным способом не возможно даже при температуре жидкого азота; увеличение производственного цикла, происходящего вследствие применения двух продолжительных операций: вымораживания и отпуска, 1788980Известен способ повышения износостойкости и твердости режущего инструмента путем нанесения на рабочиеповерхности покрытий на основе нитридов(карбидов) Т 1, Мо и других тугоплавких соединений.Недостатками способа являются; незначительная толщина покрытия (несколькомикрон), которая уничтожается при переточке инструмента, что требует повторного 10его нанесения; вакуумное нанесение покрытия, что приводит к увеличениюдлительйо-сти и энергоемкости процесса,Известен способ, согласно которому заготовку для инструмента подвергают нагреву электрическим током до температураллотропичеокого а -у превращения, соответствующего конкретной марке стали.После чего проводят обработку ее импульсом электрического тока плотностью 2,0-5,0 20кА/мм, при длительности импульса 0,01 г0,02 сек. Затем заготовку подвергают закалке, отпуску и механической обработке порежиму, оптимальйомудля конкретной марки стали и вида инструмента.25Недостатками известного способа являются: высокое содержание в структурестали остаточного аустенита; обезуглерокивание поверхности инструмента вследствие нагрева его до температур 30превращения, что приводит к снижению еетвердости и износостойкости,Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявленному способу является способ термичесокй 35обработки вольфрамовых и вольфрамомолибденовых быстрорежущих сталей, включающий аустенизацию, закалку имногократный отпуск с промежуточным охлаждением. Целью данного способа является улучшение эксплуатационныххарактеристик инструментальных сталей,для этого отпуск проводят двухкратный,причем первый отпуск осуществляюттрехступенчато, при следующих температурах и 45выдержках:первая ступень 280 - 350 С 60-80 мйн; -вторая ступень 500 - 540 С 15 - 20 мин;третья ступень 580 - 570 С 15 - 20 мин.Промежуточное охлаждение проводят 50со скоростью 20-100 С/с, А второй отпуск- при 520 - 540 С в течение 30 - 40 мин.Согласно методике данного способа изготовленный из вольфрамовой быстрорежущей стали инструмент подвергают 55аустенизации в соляной ванне при 1220 С сдвумя подогревами: первый при 450 С ивторой при 810 С, с закалкой в масло, Затемпроводят трехкратный ступенчатый отпускпри 280 - 350 С в течение 60 - 80 мин, при 500 в 5 С в течение 15 - 20 мини при 560 - 570 С в течение 15 - 20 мин. После чего проводят охлаждение в масле до комнатной температуры, второй отпуск при 520 - 5400 С в течение 30 - 40 мин с последующим охлаждением на воздухе.Недостатками способа - прототипа являются; незначительное повышение стойкости в 1,5 - 2,0 раза; высокое содержание остаточного аустенита, уменьшающее теплопроводность материала; большая продолжительность отпуска, приводящая к дополнительным энергозатратам и большой трудоемкости процесса; высокая температура и длительная выдержка отпуска, приводящие к обезуглероживанию поверхности инструмента и снижению ее твердости; незначительная дисперсность карбидной фазы.Цель изобретения - повышение эксплуатационной стойкости быстрорежущих инструментальных сталей и производительности способа.Поставленная цель достигается тем, что в известном способе термической обработки быстрорежущих сталей, включающем: аустенизацию, закалку и многократный отпуск с промежуточным охлаждением, многократный отпуск проводят циклической электроимпульсной обработкой путем их электронагрева в интервале температур 120 в 4 С при импульсе тока длительностью 0,06 - 0,5 с, при числе циклов 10 - 20 с промежуточным охлаждении на воздухе,На фиг.1 изображена схема устройства для осуществления способа; на фиг.2 - разрез А - А на фиг,1,Способ осуществляется при помощи устройства, состоящего из низковольтного трансформатора 1, шин 2 и 9, электроконтактных зажимов 3, направляющих 4 и 6. электроконтактного зажима 7, штоков 8 и 12, пульта управления 10 контактора 11.Способ осуществляется следующим образом,Готовый инструмент 5, прошедший механическую и термическую обработки (закалку), своей цанговой частью устанавливается в предварительно разведенных, на 2 - 3 мм больше диаметра цанговой части сверла, электроконтактных зажимах 3, После этого включается пневмопривод на чертеже не показан), перемещающий шток 12. При этом электроконтактные зажимы 3 по направляющим 4 и 6 сходятся, обеспечивая плотный контакт между цанговой частью сверла и электроконтактными зажимами 3.Затем включается пневмопривод (на чертеже не показан), перемещающий шток5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 8. При этом торцевая режущая кромка сверла устанавливается и прижимается к электроконтактному зажиму 7. Сверло надежно фиксируется между электроконтактными зажимами 3 и электроконтактным зажимом 7. После этого на пульте управления импульсами 10 устанавливается режим электроимпульсного воздействия (длительность импульса, ток и напряжение). Включается контактор 11, При этом во вторичной обмотке силового трансформатора 1 наводится ток, который по шинам 2 и 9 поступает на электроконтактные зажимы 3 и 7 и инструмент 5.После обработки включается пневмопривод, перемещающий шток 8 до полного отсоединения электроконтактного зажима 7 от торцевой режущей кромки инструмента. Затем включается пневмопривод, служащий для перемещения штока 12, и электро- контактные зажимы 3 расходятся на 2 - 3 мм больше диаметра цанговой части инструмента. Обработанный инструмент, прошедший один цикл электроимпульсного отпуска, автоматически удаляется из зоны обработки и попадает в бункер-накопитель, где охлаждается до комнатной температуры на воздухе. В этом время в зону обработки поступает следующий инструмент, Объем бункера и скорость подачи сверл на обработку определяются диаметром инструмента. После охлаждения в бункере сверло опять поступает в зону обработки и цикл повторяется, После последнего цикла электроимпульсного отпуска инструмент поступает на операцию заточки торцевой режущей кромки.Диапазон температур нагрева, длительность импульсов и число циклов электроимпульсного отпуска определены экспериментально,П р и м е р 1, Образцы из стали Р 6 М 5 для механических испытаний и сверла б 6 мм подвергали аустенизации в соляной ванне при 1220 С с двумя подогревами: первым при 459 С и вторым при 810 С. Образцы и сверла закаливали в масло, затем осуществляли циклический электроимпульсный отпуск по тринадцати вариантам с различным числом циклов в каждом варианте (табл,1),Обработанные по оптимальным режимам сверла имеют твердость 66 НВС. По сравнению с прототипом их стойкость в 2 - 2,5 выше.П р и м е р 2, Образцы из стали Р 18 для механических испытаний и сверла .с 6 мм подвергали аустенизации в соляной ванне при 1270 С с двумя подогревами; первым при 500 С и вторым при 820 С. Образцы и сверла закаливали в масло, затем осуществляли циклический электроимпульсный отпуск по тринадцати вариантам, с различным числом циклов в каждом варианте (табл,2),Обработанные по оптимальным режимам сверла имеют твердость 65,5 НВС, По сравнению с прототипом их стойкость в 2- 2,5 раза выше.В случае нагрева инструмента ниже 120 С, длительности импульсов менее 0,06 сек. и числе циклов электроимпульсного отпуска от 1 до 10 повышение стойкости незначительно,При температурах нагрева от 120 до 420 С, длительности импульсов от 0,06 до 0,5 сек., при плотности тока 0,3 - 1,4 кА/мм, осуществляющих нагрев материала со скоростями 210 - 2500 С/сек., и числе циклов электроимпульсного отпуска от 10 до 20 наблюдается приращение стойкости в,2-2,5 раза по сравнению с прототипом.В результате циклического электроимпульсного отпуска структура быстрорежущей стали состоит из мартенсита и ультрадисперсных карбидов, равномерно распределенных в поле матрицы. Карбиды имеют округлую форму. Это является причиной отсутствия концентраторов напряжений вокруг включений карбидов и приводит к повышению прочности стали.При температурах нагрева выше 420 С, длительности импульсов более 0,5 сек. и числе циклов электроимпульсного отпуска больше 20 происходит локальный перегрев объемов материала, приводящий к коагуляции карбидов, снижению содержания углероад и легирующих элементов в твердом растворе. Это является причиной снижения стойкости инструмента.Для оценки эффективности предлагаемого способа по сравнению с прототипом были обработаны сверла 0,3 мм из быстро- режущей стали Р 6 М 5 (табл,3) и Р 18 (табл,4).50 сверл было обработано по известному способу, 50 сверл по способу - прототип и 50 сверл по предложенному способу, Кроме этого, было изготовлено по 5 образцов на каждый способ для механических испытаний.Все сверла и образцы изготавливались из материала одной плавки,Стойкостные испытания проводились путем сверления стали 45 при числе оборотов сверла 1650 об/мин., подаче 0,16 мм/об.Использование предлагаемого способа термической обработки позволяет в 2,0 - 2,5 раза повысить стойкость инструмента из быстрорежущих сталей Р 6 М 5 и Р 18.Технико-экономический эффект от внедрения предлагаемого способа закл юча1788980 ется в повышении стойкости инструмента при снижении трудоемкости его изготовления.Формула изобретения щ и й с я тем, что, с целью повышения эксплуатационной стойкости и производительности процесса, многократный отпуск проводят циклической электроимпульсной обработкой с нагревом до 120 - 420 С при импульсе тока длительностью 0,06 - 0,5 с, причисле циклов 10 - 20 с промежуточным охлаждением на воздухе. Способ термической обработки быстро режущих сталей, включающий аустенизацию, закалку и многократный отпуск с промежуточным охлаждением, о т л и ч а ю 10 Таблица Кров, С Число циклов шт1788980 Составитель Ю.БаранТехред М.Моргентал едактор ррект рковецк изводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 10 аказ 83 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5