Способ цементации изделий из низкоуглеродистых быстрорежущих сталей

 

Изобретение относится к металлургии, а именно к химико-термической обработке быстрорежущей стали, и может быть использовано в машиностроительной и инструментальной промышленности. Целью изобретения является повышение эксплуатационной стойкости изделий из низкоуглеродистых быстрорежущих сталей за счет образования волокнистого аустенитнр-карбидного композита. Способ включает диффузионное насыщение в газовой смеси, состоящей из эндогаза и 0.5-5,0% метана при температуре, определяемой по формуле (С1+1,5С2Ж840-8600С), где Ci - содержание вольфрама стали, мас.%; Сг - содержание молибдена в стали, мас.%. Это позволяет повысить эксплуатационную стойкость инструмента в несколько раз. 2 ил., 1 табл.

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4769398/02 (22) 19.12.89

{46) 29.02.92. Бюл. hh 8 (71) Днепропетровский металлургический институт (72) В. И. Мовчан, А. Л. Степанов, Л. Г. Педан, B. И. Иваница и А. С. Ковзель (53) 621.785.52(088.8)

{56) Авторское свидетельство СССР

М 1065501, кл. С 23 С 8/22, 1982, (54) СПОСОБ ЦЕМЕНТАЦИИ ИЗДЕЛИЙ И3

Н ИЗ КОУГЛ Е РОДИСТЫХ БЫ СТРОРЕЖУ»

ЩИХ СТАЛЕЙ (57) Изобретение относится к металлургии, а именно к химико-термической обработке быстрорежущей стали, и может быть исИзобретение относится к химико-термической обработке быстрорежущих сталей и может быть использовано при производстве металлорежущего инструмента и других изделий в .машиностроительной и инструментальной промышленности.

Известен способ цементации быстрорежущих сталей в газовом карбюризаторе при

1150 С, При обработке по данному способу износостойкость изделий существенно, не повышается в связи с наличием в стали карбидной неоднородности, не устраняемой цементацией.

Наиболее близким к изобретению является способ цементации низкоуглеродистой быстрорежущей стали при термоциклировании в интервале температур 1100-1200 С в газовой смеси эндогаза и метана при одновременном изменении содержания метана в смеси от 0,5 до 5,0%. При цементации по укаэанному способу в диффузионном слое

„, ЯЛ„„!715883 А1 (si)s С 23 С 8/22 польэовано в машиностроительной и инструментальной промышленности. Целью изобретения является повышение эксплуатационной стойкости изделий из низкоуглеродистых быстрорежущих сталей за счет образования волокнистого аустенитно-карбидного композита. Способ включает диффузионное насыщение в газовой смеси, состоящей из эндогаза и 0.5-5,0 j, метана при температуре, определяемой по формуле

T=27(C1+1,5Cz)+(840 — 860 С), где C> — содержание вольфрама стали, мас.%; С2 — содержание молибдена в стали, мас.%, Это позволяет повысить эксплуатационную стойкость инструмента в несколько раз. 2 ил., 1 табл. формируются мелкодисперсные карбиды, обьемная доля которых непрерывно уменьшается от поверхности слоя к фронту перекристаллизации. Вследствие этого твердость науглероженного слоя уменьшается от 63 — 74 HRC вблизи поверхности до

45-50 HRC у фронта перекристаллизации.

Такое распределение твердости по диффузионному слою при эксплуатации изделий приводит к прогрессирующему износу, Целью изобретения является повышение эксплуатационной стойкости изделий.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу, включающему диффузионное насыщение в газовой смеси, состоящей из эндогаза и 0,5-5,0% метана при температуре выше А, насыщение проводят при температуре, определяемой по формуле

Т=27{С1+1,5С2)+(840-860 С), где C> — содержание вольфрам.з в стали. мас., ;

1715883

С2 — содержание молибдена в стали, мас о

На фиг. 1 и 2 приведены графики, поясняющие способ, Предлагаемая зависимость дает возможность взамен глобулярных карбидных выделений, традиционно известных для быстрорежущих сталей, получать втвердом состоянии при цементации волокнистые или иначе называемые пластиночно-стержневые специальные карбиды в аустенитной матрице (компоэит). Формирование аустенитно-карбидных композиционных структур (колоний) возможно в строго определенных температурно-концентрационных условиях. Необходимость соблюдения соотношения этих двух параметров установлена на основании исследования и анализа структур, получаемых при цементации ниэкоуглеродистых быстрорежущих сталей, таких как 02Р6М5, 02РЗМ2©2, 02Р9. Эти стали по содержанию.легирующих элементов соответствуют стандартным быстрорежущим сталям, но содержат в исходном состоянии.до 0,2 ф. углерода.

Пример, Заготовки машинных метчиков М12 из низкоуглеродистой стали

02Р6М5 подвергали цементации в кипящем слое при различных температурах и количестве добавочного метана 0,4; 0,5; 2,5; 5 и

5,5 $)

Диапазон температуры цементации стали 02Р6М5, рассчитанный по представленной формуле, обеспечивающий получение аустенитно-карбидных колоний, составил

Тц 27(6,45+1,5 5)+ (840-860) 1217 1237ОС. Поэтому для получения сравнительных данных цементацию осуществляли при температурах 1200, 1217, 1225, 1237 и 1250 С.

Регулирование температуры осуществляли

5 с помощью высокоточного регулятора температуры ВРТ-3. Продолжительность цементации во всех случаях составляла 4 ч.

Закалку заготовок осуществляли в масло с цементационного нагрева, после которой

10 проводили трехкратный отпуск при 560 С.

Результаты испытаний, механические свойства и металлографический анализ метчиков М12 из стали 02Р6М5 приведен в таблице. из которой видно, что в интервале

15 температур, рассчитанных по представленной эмпирической зависимости, формируются аустенитно-карбидные колонии. которые обеспечивают максимальные эксплуатационные свойства изделий.

Формула изобретения

Способ цементации иэделий из низкоуглеродистых быстрорежущих сталей, включающий диффузионное насыщение в

25 газовой смеси, состоящей иэ эндогаэа и 0,55,0 метана при температуре выше Асз, отличающийся тем, что, с целью повышения эксплуатационной стойкости за счет образования волокнистого аусте30 нитно-карбидного композита, насыщение проводят при температуре, определяемой по формуле

Т27(С1+1,SCAN) + (840 — 860 С), где C> — содержание вольфрама в стали, 35 мас,ф;

C2 — содержание молибдена в стали, мас.$.

1715883

Количество: ТемпераРазброс твердости по Глу бине слоя, HRC характеристика диффузионноГо слоя

Твердость поверхности инструмента

HRC добавочно

ro метана тура цементации, оС

0,4 1200

При всех температурах диффузионный слой состоит из аустенита

30-60

Измерения не Испытания не произпроизводили водили

2,5

5 0

1200

Измерения и испытания не производили

0плавление поверхности заготовок метчиков

1217

1237

1250

66,0 Обработка по извест- Карбидная фаза глобулярной формы ному способу (прототип) +

24,6

6-11 ць Иагрев до 1125 С и выдержка в атмосфере с содержанием метана 3-3,52; повышение температуры до е

2175в и выдержка в атмосфере с содержанием метана 0,52, снижение температуры до 1125аи выдержка в атмосфере -с содержанием и тана 3-3,5а (4 цикла). Продолжительность 6 ч. Закалка 1220, трех- кратный отпуск при 5вОС.

/, f3

Х 40 45

Долиррамо5ый эк5иоалент, иас%

Фм8.f

1217

1237

0 5 . 1200

1217

1237

1250

1217

1237

1250

1227

1237

1250

Карбидная фаза глобулярной формы

Аустенитно-карбидные колонии

Аустенитно-карбидные колонии

Аустенитно-карбидные колонии

Аустенитно-карбидные колонки с полями аустенита

Карбидная фаза глобулярной формы

Аустенитно-карбидные колонии

Аустенитно-карбидные колонии

Аустенитно-карбидные колонии

Лустеннтно-карбидные колонии с полями аустенита

Карбидная фаза глобулярной формы

Аустенитно-карбидные колонии

Аустеннтно-карбидные колонии

Аустенитно-карбидные колонии

Аустенитно-карбидные колонии с полями аустенита

61-62

62-63

62-64

62-64

56"60

62-64

64-66

63-66

64-66

57-62

61-64

64-66

63-65

64-65

56-61

15-20

2-3

1-3

2"3

8-22! 7-19

2-4

3-5

34

8-11

17" 18

2-3

E-4

2-5

8-15

Среднее суммарное машинное время работы метчиков после первой и второй переточки, мин

9,6

210,2

115,0

111,4

27,4

40,1

114>2

120,8

125,6

30,0

36,4

130,6

210,9

116,2

39,!

1715883

Составитель Л.Педан

Техред М.Моргентал . Корректор Л.Патай

Редактор Н.Швыдкая

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 582 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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