Способ термической обработки инструмента из быстрорежущей стали

 

1. СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ИНСТРУМЕНТА ИЗ БЫСТРОРЕЖУЩЕЙ СТАЛИ, включающий нагрев под закалку до температуры ниже принятой, закалку и многократный отпуск, отличающийся тем, что, с .целью повышения стойкости инструмента njrreM увеличения твердости и предела текучести на сжатие при. сохранении прочности на изгиби ударной вязкости, нагрев под закалку осуществляют до температуры выше окончания растворения карбидов и ниже на 10° С начала интенсивного растворения карбидов Мб С. 2.Способ по п. 1,отличающийс я тем, что закалку стали Р6М5 осуществляют от 1,160-1180° С. 3.Способ поп. 1,отличающийс я тем, что закалку стали Р18 осуществляют от 1180-1190°С. 4.Способ по п. 1,отличающийс я тем, что отпуск инструмента, работаюi щего в условиях с низкими ударными нагрузками , осуществляют при 520-530° С. (Л 5.Способ по п. 1, о т л и ч а Ю щ и йс я тем, что отпуск инстрз ента, работающего в условиях с высокими ударными нагрузками , осуществляют при 550-560°С.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51) С 21 О 9/22

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ -., К ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3567026/22 — 02 (22) 22.03.83 (46) 30.10.84. Бюл. No 40 (72) А. М. Адаскин, В. Н. Карякин, Ю. Я. Захаров и Ф. С. Штейн (71) Институт повышения квалификации руководящих работников и специалистов (53) 621.785.79 (088.8) (56) 1. ГОСТ 19265 — 73.

2. Геллер Ю. А. Инструментальные стали.

М., "Металлургия", 1975, с. 429.

3. Авторское свидетельство СССР Н 1006515, кл. С 21 0 9/22, 1981. (54) (57) 1. СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРА—

БОТКИ ИНСТРУМЕНТА ИЗ БЪ|СТРОРЕЖУЩЕЙ

СТАЛИ, включающий нагрев под закалку до температуры ниже принятой, закалку и многократный отпуск, отличающийся тем, что, с целью повышения стойкости инструмента путем увеличения твердости и предела

„„SU„„1121304 А текучести на сжатие при. сохранении прочности на изгиб и ударной вязкости, нагрев под закал. ку осуществляют до температуры выше окончания растворения карбидов М,ЗС6 и ниже на 10 С начала интенсивного растворения карбидов М С.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю щ и й.с я тем, что закалку стали Р6М5 осуществляют от 1,160 — 1180 С.

3. Способ по п. 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что закалку стали Р18 осуществляют от 1180-1190 С.

4. Способ по п. 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что отпуск инструмента, работающего в условиях с низкими ударными нагрузками, осуществляют при 520 — 530 С.

5. Способ по и. 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что отпуск инструмента, работающего в условиях с высокими ударными нагруз ками, осуществляют при 550 — 560 С.

1121304

Изобретение относится к термической обработке и может быть использовано в машиностроении для холодноштампового инструмента, работающего в условиях высоких нагрузок, например при холодной высадке, т.е. в тех, случаях, когда инструмент вынужденно изготавливается из быстрорежущей стали. Стойкость инструмента в этом случае определяется твердостью, пределами прочности и текучести, а также ударной вязкостью. Кроме того, изобретение может быть использовано и для режущего инструмента, работающего с невысокими скоростями резания и выходящего из строя вследствие поломок, например мелкоразмерного.

Известна термическая обработка инструмен.та иэ быстрорежущих сталей (1).

Температура закалки при этом выбирается такой, чтобы обеспечить красностойкость, что достигается когда величина аустенитного зерна соответствует 9 — 11 баллу. После закалки выполняется многократный отпуск при 550—

570 С.

Однако такая термическая обработка целесообразна для инструмента, работающего с высокими скоростями резания, стойкость штампового инструмента при этом низка из-эа пониженных прочности и ударной вязкости, кроме того, наблюдается большой разброс ее значений.

Известен способ термической обработки инструмента, включающий закалку от пониженных температур так, чтобы зерно аустенвта не превосходило 11 — 12 балла, многократный отпуск производится при 550 — 560 С, для стали Р6М5, например, рекомендуется закалка от 1190-1210 С, для стали Р18 — от 12401260 С (2) .

Такая термическая обработка обеспечивает некоторое повышение прочностных свойств, стойкость штамнового инструмента при этом также возрастает, но остается еще низкой, рассеяение значений стойкости при этом также велика.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сути и.достигаемому результату является способ термической обработки иэделий из быстрорежущих сталей типа Р6М5, включающий закалку ат 1130-1150 С, т.е, в среднем на 60-80 ниже принятой, и четырехкратный отпуск при следующих температурах: первый и четвертый при 400 — 420 С, второй и третий при 560-570 С (3).

После обработки по известному способу стали Р6М5 вторичная твердость составляет

60 — 62 HRC, прочность на изгиб 4000—

4600 МПА, ударная вязкость 0,34 — 0.4 МДж/ удельное злектросопротивление не более 0,55—

0,60 Ом мм /м.

Ф

Однако этот способ предназначен для изделий, работающих при высоких температурах.

Такая термическая обработка стали Р6М5 ставит целью получение в структуре бейнита, т.е. мягкой составляющей с пониженными по сравнению с мартенситом твердостью, пределом прочности и текучести. Кроме того, известный способ предусматривает относительно невысокий уровень легированности твердого раствора (удельное электросопротивление закаленной стали Р6М5, характеризующее легированность, не должно превышать 0,55—

0,60 Ом-мм /м), что обеспечивает повышенную теплопроводность, необходимую, например, для горячих штампов, но не позволяет получить нужных твердости и предела текучести...

Это вызывает преждевременный выход из строя холодноштампового инструмента. Рассеяние значений стойкости при этом также достаточно велико.

Целью изобретения является повышение стойкости инструмента путем увеличения твердости и предела текучести на сжатие при сохранении прочности на изгиб и ударной вязкости.

Для достижения поставленной цели согласно способу термической обработки инструмента из быстрорежущей стали, включающему нагрев под закалку до температуры ниже принятой, закалку и многократный отпуск, нагрев лод закалку осуществляют до температуры выше окончания растворения карбидов

М зС6 и ниже на 10 С начала интенсивного растворения карбидов МбС, Закалку стали Р6М5 осуществляют от

1160-1180 С.

Закалку стали Р18 осуществляют от 1180—

1190 С.

Отпуск выполняют при 520 — 530 С для нн4 струмента, работающего в условиях с низкими ударными нагрузками.

Отпуск выполняют при 550 †5 С для инструмента, работающего в условиях с высокими ударными нагрузками.

Выбор режимов закалки определяется составом карбидных фаз быстрорежущих сталей и условиями растворения карбидов при нагреве .под закалку.

В быстрорежущих сталях типа Р6М5, Р18 присутствуют карбиды трех типов: на осно50 ве хрома — Ме зС, на основе вольфрама и молибдена — M C и на основе ванадия—

МеС (Ме — атомы металла, С вЂ” углерода).

Окончательное растворение карбидов Ме, Сь происходит при температурах около 1160 С как в вольфрамовых - Р18, так н в вольфрамомолибденовых - Р6М5 сталя, а начало интенсивного растворения карбидов

МебС, ответственных главным образом эа

3 11 сдерживание роста зерна, при температурах

1190 †12 С, о чем свидетельствует, например, изменение удельного электросопротивления.

На чертеже представлен график зависимости удельного электросопротивлення от температуры закалки.

Снижение температуры. закалки ниже указанного предела не позволяет 1толучить нужные твердости и предел текучести, необХодимые прочностные свойства из-за недостаточной 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

2!304 4 инструмента вследствие пластических деформаций.

Ограничение верхнего предела определяется тем, 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

1р меньшую 10 С, в реальных условиях термической обработки невозможно.

Таблица 1

0 1190 1200 1220

Твердость, HRC

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/м

0,34 0,42 0 45 0,40 0 35 0,20 0,17

Предел текучести при сжатии, 60g, 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 твер35 дость после отпуска при 550 — 560 С.

Твердость стали Р6М5 в зависимости от температуры закалки и отпуска представлена в табл. 2.

Таблица 2

1170 61 62,5 63,5 63. 62,5 62,5 62 59 57

1200 62,5 62,5 63 63,5 64 64,5 64 62 59

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 55 свойствами (например, HRB(80), при обработке более прочных заготовок снижение ударной вязкости и прочности инструмента при испольПосле 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

Пример. Исследования по определению влияния температуры закалки на свойства быстрорежущей стали Р6М5 представлены в табл. 1. зовании отпуска 520 — 530 С определяют снижение его стойкости.

Понижение температуры отпуска ниже 520—

530 С или повышение сверх 550 — 560 С для стали, закаленной по оптимальному для холодноштампового инструмента режиму, снижает твердость и, следовательно, предел текучести (табл. 2) в первом случае иэ-за наличия остаточного аустенита, во втором — иэ-за раз1121304

Влияние температуры трехкратного отпуска на свойства стали Р6М5 после закалки от 1170 С представлено в табл. 3. вития процессов коагуляцин карбидов, т.е. такие изменения режимов отпуска не целесообразны.

Таблица 3

Температура отпуска, С

Свойства стали P6MS

520-530 550-560

62-62,5

63-63,5

4650

4100

0,45

0,38

Предел текучести при сжатии (6 2),мпа

2640

2750 гопозиционном автомате мод. А1921, материал пуансонов — сталь P6MS, Р18.

Таблица 4

t Температура закалки, С

Сталь

1120 1130 1150 1160 1170 1180 1190 1200 1220

Условия испытания

Количество испытанных пуансонов, пп.

17 16

12 15

8 14

18 16 19 24

9 11

Р6М5

7 Р18

2600 3200 5100 7700 8400 7600 4200 3100

4700

Средняя стойкость, шт.

Р6М5

0,69 0,62 0,58 0,49 — 0,46 0,32

0,47 0,51 — 0,35

Коэффициент вариации

0,63 0,71 — Р6М5

0,31 0,41 0,53 Р18

Примечания: 1. Значения стойкости округлены до 100.

2. Коэффициент вариации равен отношению среднего квадратичного отклонения к среднему арифметическому значению стойкости.

3. После закалки от 1150 С в числителе указана стойкость после отпуска при 550 — S60 С, в знаменателе — после отпуска по прототипу.

Стойкость пуансонов в зависимости от тем-50 обрабатываемого материала представлена в пературы трехкратного отпуска и твердости табл. S (закалка от 1170 С).

Таблица 5

18000

74 — 80

Твердость, HRC

Прочность при изгибе, МПа

Ударная вязкость, МДж/м

Проведены эксплуатационные испытания инструмента, прошедшего термическую обработку по различным режимам закалки и отпуска.

Производили холодную высадку внутреннего шестигранного углубления в заготовках винтов М12 ГОСТ 11728 — 72 из стали 35 твердостью 82 — 92 HRB и 74 — 80 HRB на мно.Стойкость пуансонов в зависимости от температуры закалки после трехкратного отпуска при 550 — 560 С в течение 1 ч приведены в табл. 4 (твердость обрабатываемых заготовок HRB составляла 82 — 92).

4300 6900 — 6800 7100 4200 3500 Р18

1121304 8

Технико-экономический эффект от исполь- увеличения эксплуатационной стсйкостн пуанэования изобретения достигается в результате сонов.

Теиаеравура знаючи, С

Составитель Р. Клыкова

Техред ЗЛалий Корректор И. Эрдейи

Редактор Н. Швыдкая

Закаэ 7893/19 Тираж 539 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ПНП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4