Способ термической обработки изделий из быстрорежущей стали

 

1. СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ИЗДЕЛИЙ ИЗ БЫСТРОРЕЖУЩЕЙ СТАЛИ, включающий нагрев под закалку, з акапку с температуры, ниже принятой, перВБй отпуск при температуре, ниже принятой ,- и. последукиций двукратный при 560-570 С, отличагюадийся тем, что, с целью повышения эксплуатационной стойкости изделий, закалку производят с температуры, на 60-80 С ;ниже принятой, и дополнительно производят окончательный отпуск при 40042Q C . 2. Способ non.l, о т ли чающий с я тем, что первый отпуск производит при 400-420 С.; (Л с о: СП in

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

РМ

РЕСПУБЛИК

3(Я) 21 0 9 22

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПОДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ ИОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ д -:. .-:..-. - ., К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21} 3314364/22-02. (22) 11М6. 81 (46) 23.03.83 Бюл, Р 11 (72) A.H.Папандопуло, B.H .Егоров, О В.Зуев, В.А.Крылова, Э.Р.Кузько, С.Д.Попова, В.С.Ровша и В.А..Худолеева (71) Ленинградский ордена Ленина политехнический институт им.М.И.Калинина и Сестрорецкий ордена Октябрьской Революции инструментальный завод. им.Воскова (53}-621.785.79(088.8) (56) 1. Геллер Ю.A. Инструментальные стали. М.у "Металлургия, 1975, . с. 427-432.

2. Заблоцкий В.К. и др. Влияние режимов закалки на свойства быстроре жущих сталей. МИТОМ, 1971, Р 11,. с. 48-49.

3. Александрович Б.Л. Особенности термической обработки быстрорежущей. стали Р6М5. МИТОМ, 1973, Р 11, .с. 15- 17

4. Геллер Ю.A. Инструментальные .стали. М., "Металлургия", 1968, .с. 399, 406-407.

„„SU„„15 А. (54) (57) 1. СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ OBPABOTKH ИЗДЕЛИЙ ИЗ БЬК:ТРОРЕЖУЩЕЯ СТАЛИ, включающий нагрев под закалку, закалку с температуры, ниже принятой, первый. отпуск при температуре, ниже принятой, и последующий двукратный при

560 570 С, а т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения эксплуатационной стойкости изделий, закалку производят с температуры, на 60-80 С.. ниже принятой, и дополнительно производят окончательный отпуск при 400420 С.

2. Способ па п.1, о т л и ч а Ющ и. и с я тем, что первый отпуск производят при 400-420"C.

1 1006515

Изобретение относится к термической обработке вольфрамомолибденовых быстрорежущих сталей типа РбМ5, предназначенных для изготовления штампового и прессового инструмента, и может быть использовано в инструмен- 5 тальной, машиностроительной и приборостроительной промышленности.

Известны способы термической обработки быстрорежущей стали, включающие подогрев, закалку от оптимальной 10 температуры и многократный отпуск при 550-570 С, приводящие к получению высокой вторичной твердости, красностойкости и износостойкости «1).

Известен также способ термичес- 15 кой обработки быстрорежущей стали для повышения вязкости, когда температуру,закалки снижают на 60-80РС, а выдержку при окончательном нагреве увеличивают. в 5-11 раз. При этом 20 температура закалки составляет 11601220О С, а выдержка — 45-90 c/Mì.

Удельное электросопротивление при этом существенно не снижается и составляет 0 705 вместо 0 742 Ом мм /м для 25 стали Р18 и 0,918 вместо 0,824 Ом мм /м

: для стали Р8МЗКбС. Вторичная твердость и красностойкость при этом сохраняются высокие и составляют HRC

62,0-66,5 и HRC 57,5-62,5, соответственно (2).

Известен способ термической обработки быстрорежущей стали,включающий нагрев до 1190-1210 С, закалку, многократный отпуск при 360, 35

560 и 600 С с выдержкой при каждом в течение 1 ч P3).

Недостатками этого способа являются получение разнозернистой структуры в прутках сечением 60 †1 мм, 40 повышение электросопротивления и понижение теплопроводности, склонность к скачкообразному росту зерна аустенита при высокотемпературных нагревах в тонких поверхностных слоях 45 инструмента, склонность к оплавлению контактирующей поверхности инструмента при его работе в экстремальных условиях, высоких температурах, больших удельных давлениях, высоких скоростях деформации и т.д.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ термической обработки быстрорежущей:стали, включающий закалку с пониженной температуры, например для стали Р6М5 на

10-30 С ниже оптимальной, и последующий многократный отпуск с выдержкой в течение 1 ч с проведением первого отпуска при 350-400 С и последующих 60 двух при 550-570 С.

Понижение температуры закалки и температуры первого отпуска повышает вязкость и немного улучшает теплостойкость, что позволяет применять 65 инструменты для работы в условиях с динамическими нагрузками 5 4 ).

Однако известный способ -яе обеспечивает требуемой прочности при работе в экстремальных условиях, т.е. при больших удельных давлениях и высоких температурах.

Целью изобретения является повышение эксплуатационной стойкости инструмента.

Цель достигается тем, что согласно..способу термической обработки быстрорежущей стали, включающему нагрев под закалку, закалку с температуры, ниже принятой, первый отпуск при температуре, ниже принятой, и по следующий двухкратный при 560-570 С, закалку производят с температуры, на

60-80 С ниже принятой, и дополнительно производят окончательный отпуск при 400-420 С.

При этом первый отпуск производят при 400- 4 20О С.

Закалка стали от пониженной температуры, например для стали P6N5 от

1130-1150ОС вместо 1210-1230 С (ГОСТ 19265-73), т.е. на 60-80 С ниже известной, повышает температуру качала мартенситного превращения до

240-260 С. Поэтому в структуре стали наряду с мартенситом и остаточным аустенитом содержится 13-15% нижнего первичного бейнита, структуры менее напряженной, с более низким удельным электросопротивлением и повышенной теплопроводностью. Структура стали содержит больше карбидов

;М<С и меньше остаточного аустенита.

Поэтому при высоких температурах и удельных давлениях контактирующая поверхность инструмента становится более стойкой к образованию жидкой фазы и ледебурита, а зона термического влияния — к скачкообразному росту зерна аустенита и к разупрочнению.

Отпуск при 400-420 С в течение

1 ч повыаает температуру вторичного превращения при последующем высоком отпуске. Первый отпуск при 560570ОС в течение 1 ч вызывает появление в структуре 12-15% нижнего вторичного бейнита, уменьшает электросопротивление и повышает .теплопроводность . о

Второй отпуск при 560-570 С в течение 1 ч уменьшает количество остаточного аустенита, что уменьшает электросопротивление и повышает теплопроводность.

Окончательный отпуск при 400-420 С проводят с целью снятия напряжений, уменьшения электросопротивления и стабилизации остаточного аустенита.

Пример. Испытания проводили на прутках стали диаметром 11 мм и гггайбах диаметром 80 мм. Химический

1006515

Не менее 21-27

Экономический эффект от внеДрения изобретения достигается за счет повышения стойкости вставок в 1,5 раза

-и экономии стали, содержащей дорого4р стоящие и дефицитные легирующие элементы (вольфрам, молибден и др.) .

При базовом варианте годовой потребности блок-матриц 20000 шт, расход их уменьшается до 13400 шт. в год.

45 Стоимость одной блок-матрицы составляет 52 руб. При использовании изобретения стоимость ее сохраняется на прежнем уровне, так как не требуется дополнительных капитальных затрат и затрат на термическую обработку.

Экономический эффект от внедрения изобретения составляет 343200 руб в год.

4060-4600

4-5

Составитель P.Êëûêîâà

Редактор Г.Безвершенко Техред Т.Фанта Корректор С.Шекмар

Заказ 2055/43 Тираж 566 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", r.Ужгород, ул.Проектная, 4 состав стали Р6М5 соответствовал

ГОСТ 19265-73, карбидный балл 1-2 и

5,6, твердость в состоянии поставки

НВ230-241, удельное электросопротивление f =0,30-0,35 Ом-мч /м, прочность при изгибе. 2000-2970 MIla, иикроструктура - сорбитообразный перлит и карбиды. Образцы закаливали в интервале

1125-.1225ОC с выдержкой в хлорбариевой ванне при окончательном нагреве

2,5 и 7 мин, подогрев проводили при

820 С в ванне 78% ВаС(+22% ЙаСЙ, охлаждение — в водном растворе НаОН при 500ОС, Отпуск проводили в соляных ваннах:

1. 400 С (1 ч)+560 С (2 раза по

1 ч)+400 С 1(ч ) — предлагаемый способ, 2. 400 С(1 ч)+560 С (2 раза по

1 ч/ .- известный способ.

Установлено, что при снижении температуры закалки на 60-80 С (11251150 C) по сравнению с оптимальной (1225 С) уменьшается размер зерна на

1-2 балла, увеличивается прочность при изгибе на 320-480 МПа, уменьшается удельное электросопротивление на

0,1-0,2 Ом мм -/м, количество остаz. точного аустенита — на 10-14% и содержание углерода в мартенсите. — на

0,1-0,16%. При этом резко уменьшают. ся микроискажения, качественно оцениваемые по уширению рентгеновских линий (110) и,(211) мартенсита, что очень важно для повышения термической усталости инструмента.

Свойства термически обработанной стали (на образцах диаметром 11 мм с 1-2-карбидным баллом):

Балл з ерн а 12-11

Вторичная твердость, НКС 60-62

Прочность при изгибе, МПА

Ударная вязкость на ненадрезанных образцах (с

5-м карбидным б аллом ), МДж/м

2.

О, 34-0, 4

Количество остаточного аустенита, Ъ

Удельное эле ктросопротивление, Ом.мм /м Не более 0,55-0,60

Коэффициент теплопроводности в интервале

200-800 С, Вт/м град

Красностойкость (твердость после

10 испытания при

620 С в течение

4 ч), HRC 5 4-56

Время до появления зерен аусте15 нита 2-5 баллов при повторном нагреве до 1250 С, с 180-300

После обработки по известному .

2О способу количество остаточного аустенита составляет 10-14%, удельное электросопротивление — 0,65-0,70 Омх хмм /м, прочность при изгибе — 3000- .3300 МПа.

25 изобретение может быть ис оЛГзовано, наинструментальных, приборостроительных и машиностроительных заводах для из готовления вставок камер высокого давления, кузнечно-прессового иштампоЗО вого инструмента, работающего в услови ях высоких температур, больших контактных нагрузок интенсивногс абразивного изнашивания, а также режущего инструмен« .та для специальных целей.