Способ высокотемпературной термомеханической обработки быстрорежущей стали

 

1СПОСОБ ВЬСОКОТНМПЕРАТУРНОШ ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ БЫСТРОРЕЖУЩЕЙ СТАЛИ, включающий нагрев, до температуры)закалки, подстуживание до температуры деформации, пласти ческую деу| ормацию и закалку, о т л ичающийся тем, что с целью улучшения физико-механических свойств за счет создания однородной структуры по сечению, подстуживание осуществляют вначале по всему сечению до :верхнего предела температурного ИН тервала оптимальной.пластичности, а затем поверхности до нижнего предела этого интервала. О СД .::;.. tV.;.rJi:i -,..; ,, 1 I Y////. /7777

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСИИХ

РЕСПУБЛИК (1% (Н) \

QQ8 С 21 D 8 00 С 21 Р 9 22 й.-, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ . "- ::: -:"

K ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

1 (21) 3312487/22-02 (22) 06.07.81 (46) 23.03.83. Бюл. 9 ll (72). И.К. Данильчик, В.Г. Кантин, Е.A. Кедо, К.Х. Краскин, и Б.П.Новиков (71) Физико-технический. институт

AH Белорусской ССР (53) 621. 785.79(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 449943, кл. С 21 D 9/22,1973..

2. Авторское свидетельство СССР

9 729259с кл ° С 21 О 9/22 1977 °

3. Авторское свидетельство СССР

9 422778, кл. С 21 D 9/22, 1970. (54) (57) 1СПОСОБ ВЬ .СОКОТЕИПЕРАТУРНОЙ

ТЕРИОИЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ БИСТРОРЕЖУЩЕЙ СТАЛИ, включапщий нагрев:до

)температуры закалки, подстуживание до температуры деформации, пласти ческую де (формацию и закалку, о т л ич а ю щ н и с я тем, что с целью улучшения физико-механических свойств за счет создания однородной структу ры по сечению, подстуживание осущест. вляют вначале по всему сечению до .верхнего предела температурного ин тервала оптимальной пластичности, а затем поверхности до нижнего предела этого интервала.

10O6 510

2. Способ по п.1, о т л и ч а ю -, шийся тем, что пдастическую деформацию быстрорежущей стали Р6М5 производят в интервале оптимальной пластичности (1000-1100) + 10 С, 3. Способ по п.1, о т л и ч а ю шийся тем, что пластическую деформацию производят путем загрузки быстрорежущей стали в контейнер и выдавливания через матрицу.

4. Способ по п.1, о т л и ч а ю шийся тем, что подстуживание

Изобретение относится к обработке металлов давлением -и может быть использовано для получения изделий с высоким уровнем физико-механических свойств, например заготовок концевого 5 режущего инструмента.

Известен способ термомеханической обработки быстрорежущей сталИ, включающий нагрев до температуры пласти ческой деформации, скоростной поверхностный нагрев до температуры закалки, охлаждение до температуры пластической деформации, пластическую деформацию,.закалку и отпуск 1) .

Однако этот способ малоуниверсален, так как не может применяться для инструмента, подвергаемого в процессе эксплуатации заточке и переточке, технологически сложен по части контроля температуры поверхностного скоростного нагрева, поэтому не гарантирует стабильного качества из» делия по структуре, твердости и. красностойкости.

Известен также способ высокотемпе- 2g 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 N

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ высокотемпературной термотехнической обра ботки (ВТМО), включающий нагрев до температуры закалки, подстуживание до температуры деформации, деформа цию и закалку (3 . Известные способы имеют весьма 40 существенный недостаток, особенно проявляющийся в процессе BTMQ 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 поверхности до нижнего предела температурного интервала оптимальной пластичности производят путем принудительной подачи закалочной среды в контейнер.

5. Способ поп. 4, о тлич аю" шийся тем, что, с целью повы щения стойкости оснастки, применяемой для высокотемпературной механической обработки, в эакалочную среду, вв одя т графит и с ульф а нол.

1 ферйи заготовки. За счет работы деформации в заготовке выделяется тепловая энергия, количество которой приблизительно пропорцнонально ло .гарифмической степени деформации, При степени деформации 70% и темпера.туре выдавливания 1000 С заготовка из стали Р6М5 нагревается до 110013.20 С, причем температурный перепад по сечению составляет 50-70 С. Тем о пературный перепад по сечению заго-! товки.приводит к излишним термическим напряжением в процессе закалки, неравномерным физико-механическим свойствам и твердости, что снижает эксплуатационные качества изделий.

Кроме того, для сма,зки и охлаждения штампов, применяемых при ВТМО, используют различные составы, преимущественно графито-масляные смеси.

Наносят их на рабочие поверхности вручную или с помощью устройств для вспрыскивания и распыления. Эти методы не обеспечивают равномерного строго дозированного нанесения смазки, что отрицательно сказывается на стойкости штамповой оснастки, а также создают антисанитарные условия на рабочем месте.

Целью изобретения является улучшение физико-механических свойств. за счет создания однородной структуры по сечению и повышению стойкости оснастки.

Цель достигается тем, что согласно способу высокотемпературной термомеханической обработки быстрорежущей стали, включающему нагрев до темПературы закалки, подстуживание до температуры деформации, пластическую деформацию и закалку, подстуживание вначале осуществляют по всему сечению до верхнего предела температурого интервала оптимальной пластичости, а затем поверхности до нижнего предела этого интервала .

При этом пластическую деформацию быстрорежущей стали Р6М5 производят

1006510 в интервале оптимальной пластичности (1000-1100) .+ 10 С.

Кроме того, пластическую деформацию производят путем загрузки быстро режущей стали в контейнер и выдавли,вания через матрицу.

При этом подстуживание поверхности до нижнего предела температурного интервала оптимальной пластичности производят путем принудительной подачи закалочной среды в контейнер.

Кроме того, для повышения стойкости оснастки, применяемой для высоко-. температурной механической обработки, в закалочную среду вводят графит и сульфанол.

На фиг. 1 и 2 изображен штамп, в котором осуществляют подстуживание поверхности перед последующей деформацией.

Штамп содержит контейнер 1 с отводящей трубой 2, матрицу 3, емкость

4 с напорной трубой 5, выталкиватель

6 и пуансон 7 ° В емкости 4 содержит.ся закалочная среда, например масло индустриальное, которое подкачивается через трубу б. Для того, чтобы, закалочное масло одновременно служило смазочной .средой, в него добавля ют порошкообразный графит и сульфанол по 10 вес.%.

Перед началом деформирования закалочное масло нагнетают из емкости

4 в контейнер 1 и матрицу 3, при этом происходит охлаждение и смазка рабочих поверхностей штампа, затем в контейнер устанавливают заготовку

8 и проводят поверхностное подстуживание прокачкой закалочной среды через трубу со сЛивом через трубу 2 (фиг. 1). После подстуживания производят выдавливание заготовки пуансоном 7 (фиг. 2) и после выдержки ее в закалочной среде выталкивают выталкивателем 6 иэ матрицы.

В процессе деформации закалочное масло охлаждает поверхность заготов-. ки и тем самым компенсирует избыточное выделение .тепла на периферии заготовки в зоне максимальной локальной деформации, что обеспечивает получение более однородной структуры и твердости. Кроме того, предлагае-. мый способ позволяет усилить эффект

ВТМО, который достигается в том случае, если не успели пройти процессы рекристаллизации. Для этого пауза между деформацией и охлаждением не должна превышать О, 3 с. В предлагаемом способе эта йауза отсутствует, так как деформация осуществляется в закалочной среде, поэтому получается максимальный эффект упрочнения.

Опробование Предлагаемого способа высокотемпературной термомеханической обработки осуществляли при выдавливании партии (100 шт.) заготовок

Метчиков Р M24..

Исходную. заготовку из стали Р6М5 диаметром 25,5 мм и длиной 37 мм

;нагревали-в индукторе нагревателя .ИЗ-1-100/2,4 со скоростью 45 град/с до температуры закалки (1230oC) . Прй достижении указанных температур за готовку из индуктора переносили в термостат и производили подстуживание в нем со скоростью 10ОC/c до

1100 + 10 С, после чего ее помещали

30 в контейнер .штампа, подогретчй до о

Ф

350 С. Время дополнительного подсту-, живания заготовки- в штампе определяли экспериментально путем подбора зазора между заготовкой и контейне }5 ром, а также количеством прокачивае" MoA смазочной среды. В нашем случае это время составляло 2,с. За это время температура поверхностного слоя заготовки снижалась,на 95-105 С.

Подстуженную таким образом =заготовку подвергали выдавливанию со средней степенью деформации 52%, охлаждению в закалочной среде и выталкиванию из штампа.

В качестве базового объекта при испытаниях выбран технологический процесс получения метчиков механической обработкой, серийно применяемый на Йошкар-Олинском инструментальном заводе. Он включает горячее выЗО давливание заготовок при температуре нагрева 1000-1100ОС, отжиг, механо.обработку, закалку и финишную обработку.

35: Одновременно с испытаниями базо-. вого и предлагаемого способов проверена небольшая партия метчиков, иэго товленных в соответствии с известным способом. Заготовки нагревали до

4(} 1230оС на .установке ТВЧ, затем подстуживали до 1030-1050 С со скоростью около 20 С/с, помещали в штамп, и после выдавливания.и выталкивания охлаждали в нагретом.до 1 50 С масле. о

45 Длительность цикла от нагрева до. закалки составЛяла 100-105 с. После трехкратного отпуска -при 560 С метчики имели твердость HRC 61-64. .Испытания, проведенные при нарезании резьбы М16х2 в деталях (партия метчиков по 5 шт.) из стали 45Х, показали следукицую стойкость: для предлагаемого способа составляет 40, 36, 35, 39, 45 для каждого метчика, по базовому объекту — 25, 24, 25, 26 и

25, а по известному способу 29, 18, 33,.39 и 25.

Разброс результатов по известному способу вызван неоднородностью структуры.

Стойкость метчиков, изготовленных по предлагаемому способу, превышает стойкость метчиков, изготовленных по .серийной технологии и по .известному, способу.

Составитель Р. Клыкова

Редактор Г. Безвершенко Техред Т.Фанта Корректор 0 ° Билак

Ф»

Заказ 2054/42 Тираж 566 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и от*ритий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4