Способ термической обработки инструмента из быстрорежущей стали

 

Изобретение относится к термической обработке и может быть использовано для штампового инструмента, работающего в условиях высоких нагрузок, в том числе ударных. Сущность изобретения: сталь 11М5Ф нагревают в область растоорения карбида МеС, т.е. до 1020-1060°, при этом нижняя граница соответствует температуре окончания растворения карбида М2зСб, а верхняя - температуре начала растворения карбида М2С. 2 табл.,1 ил.

fQ

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 С 21 D 9/22

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ и (21) 4918309/02 (22) 21,01,91 (46) 23.02.93. Бюл, ¹ 7 (71) Московский станкостроительный институт (72) Л.С.Кремнев. А.М,Адаскин, А.К,Онегина. Г.А.Иоффе, Ю.А.Захаров и Ф.С.Штейн (73) Станкоинструментальный институт (56) Авторское свидетельство СССР

N 870454,,кл,,С 21 0 1/78, 1978.

Авторское свидетельство СССР

N 1121304, кл. С 21 О 9/22, 1983.

Авторское свидетельство СССР № 1204646, кл. С 21 С 38/24, 1984.

Изобретение относится к термической обработке и может быть использовано для щтампового инструмента, работающего в условиях высоких нагрузок, в том числе ударных, например при чеканке. высадке, Кроме того. изобретение может быть использовано и для режущего инструмента, работающего с невысокими скоростями резания и выходящего из строя вследствие поломок, например мелкоразмерного. Стойкость инструмента в этом случае определяется (при определенном и достаточном уровне твердости) прочностью и ударной вязкостьюстали. При этом ударная вязкость для целого ряда инструмента определяет его надежность, т.е. при высокой ударной вязкости снижается вероятность случайного разрушения инструмента, Известен способ термической обработки легированной инструментальной стали (типа 4ХЗВМФ), предназначенной для изготовления горячештампового инструмента.

„,!Ж,, 1?9762б АЗ (54) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

ИНСТРУМЕНТА ИЗ БЫСТРОРЕЖУЩЕЙ

СТАЛИ (57) Изобретение относится к термической обработке и может быть использовано для штампового инструмента, работающего в условиях высоких нагрузок, в том числе ударных. Сущность изобретения; сталь

11М5Ф нагревают в область растворения карбида МвС, т.е, до 1020 — 10600, при этом нижняя граница соответствует температуре окончания растворения карбида

М2зСб, а верхняя - температуре начала растворения карбида М2С. 2 табл,,1 ил.

Способ включает в себя многократную за калку от высоких температур (1250 — 1280 С), изотермическую выдержку при температуре на 30-50 С ниже Ас1, и затем закалку от температур 1030-1070 С. Цель способа— достижение высокой теплостойкости за счет перевода в твердый раствор всех легирующих элементов стали, т,е. полного растворе- с ния всех имеющихся в стали карбидов, в О частности, карбидов типа МБС. Такая термическая обработка, использованная для инструментальной стали с фазовым составом, отличным от состава быстрорежущих сталей, принципиально не может быть приме- „Й нена к инструменту из быстрорежущей (Д стали. Во-первых, многократная закалка вызывает появление нафталинистого излома— неисправного брака, связанного с резким снижением прочностных свойств. Во-вторых, для быстрорежущих сталей недопустим также и принцип, положенный в основу способа — растворение всех карби- .

1797626 дов при закалке, т.к. это приводит к росту зерна, снижению прочности и ударной вязкости. Т,е. для быстрорежущей стали невозможно применение способа термической обработки, предназначенного для штамповой стали, т.е. стали другого класса, Известен также способ термической обработки штампового инструмента из быстрорежущих сталей Р6М5, Р18, когда закалку осуществляют от температур, превосходящих температуры растворения карбида МгзСв, но лежащих ниже температуры растворенйя карбида МоС, температура закалки для этих сталей составляет соответственно 1160 — 1180 С и 1180 — 1190 С. Такая термическая обработка обеспечивает значительное повышение стойкости штампового инструмента из названных сталей, содержащих значительное количество вольфрама. Однако для низколегированных быстрорежущих сталей безвольфрамовых или низковольфрамовых (содержание вольфрама не более 2 ) такая термическая обработка ни по принципу ее выполнения, ни по конкретным режимам закалки неприемлема, т,к. она не позволяет получить высоких значений прочности и ударной вязкости.

Наиболее близким к предлагаемому является способ термической обработки низколегированных быстроре>кущих сталей, с нагревом при закалке до температур 11201210 С, т.е. температуры. вызывающей полное растворение карбидов МгзСв и MsC u значительное растворение карбидов MQC. В этом случае достигаются высокие значения твердости и красностойкости. однако значения предела прочности и ударной вязкости недостаточны для штампового инструмента, что приводит к его преждевременному выходу из строя вследствие поломок из-эа хрупкого разрушения, Таким образом, известные способы требуют; либо. полного растворения карбидов МрзСв и МвС, при этом в структуре не остается карбидов, сдерживающих рост зерна; либо растворения только карбида М2зСв, карбиды МэС при этом не должны растворяться, они сдерживают рост зерна, что обеспечивает высокие значения прочности и ударной вязкости; либо для низколегированных быстрорежущих сталей— полное растворение карбидов М2зСв и МвС, а также растворение значительного количества карбида МгС, однако эти способы не позволяют получить необходимого комплекса свойств у ниэколегированной быстрорежущей стали при ее использовании для изготовления штампового инструмента.

Цель изобретения — повышение стойкости штампового и мелкоразмерного режущего инструмента путем увеличения прочности и ударной вязкости при сохранении необходимого уровня твердости.

Для достижения поставленной цели согласно предлагаемому способу термической

5 обработки инструмента иэ быстрорежущей стали, включающему закалку и многократный отпуск, нагрев под закалку осуществляют из температурного интервала, соответствующего растворению карбида

10 МвС, причем нижняя граница интервала соответствует температуре окончания растворения карбида МгзСэ, а верхняя температуре начала растворения карбида

MzC. Закалку сталей типа 11М5Ф осуществ15 ляют от 1020-1060 С. Выбор режимов закалки .определяется составом карбидных фаз низколегированных безвольфрамовых или низковольфрамовых (до 2 ) сталей. В сталях этого типа присутствуют карбиды

20 следующих типов; на основе хрома — МрзСв, на основе молибдена — МвС, на основе молибдена и ванадия — МгС и на основе ванадия — MC (М вЂ” атомы металла. С вЂ” углерода).

Экспериментально установлено, что окон.чательное растворение карбида МпСв происходит при нагреве до 1000-1020 С. растворение карбида МвС этих сталей происходит при нагреве до температур

1010-1070 С, растворение карбида М С наЗ0 чинается при температурах около 10601080 С, а карбида МС при значительно более высоких температурах нагрева. Закалка от температур выше растворения карбида М23С6, но ниже температуры расЗ5 творения карбида МгС позволяет получить при максимально достижимых значениях прочности весьма высокие значения ударной вязкости при достаточном уровне твердости. При этом уровень свойств (сочетание

40 твердости, прочности и ударной вязкости— рис.1) зависит от конкретной температуры .закалки в пределах указанного интервала, т.е. определяется степенью растворения карбида МвС. Нагрев до названных темпе45 ратур сохраняет весьма. мелкое зерно — око-. ло 13 балл — вследствие сдерживающей роли карбидов типа МгС, которые не растворяются при нагреве. Разрушение стали в этом случае происходит с заметной предва50 рительной пластической деформацией. в отличие от хрупкого разрушения. Закалка от более низкой температуры не позволяет получить необходимых значений твердости. а также максимального значения прочности

55 иэ-за недостаточной легированности твердого раствора закаленной стали и, как следствие, недостаточной интенсивности процессов дисперсионного твердения при отпуске. Инструмент при этом выходит иэ строя как из-эа поломок, так и из-эа смятия

1797626

Таблица 1 рабочих кромок. Т.е. закалка от температур ниже 1020 (на растворение карбида М2эС6), в соответствии с 2 не позволяет получИть максимальных значений прочности, твердость при этом недостаточна. Повышение температуры закалки сверх указанной верхней границы, т.е. выше температуры начала растворения карбида М2С, приводит к росту зерна, снижению прочности и весьма резкому снижению ударной вязкости (разрушение при этом хрупкое), что влечет понижение стойкости из-за поломок инструмента и сколов его рабочей части.

Об изменении характера разрушения свидетельствует изменение величины деформации (стрелы прогиба) перед разрушением (см. чертеж).

Формула изобретения

1. Способ термической обработки инструмента из быстрорежущей стали, преимущественно низколегированной беэвольфрамовой или низковольфрамовой, включающий закалку и многократный отпуск, отличающийся тем, что, с целью повышения стойкости инструмента путем увеличения прочности и ударной вязкости

Пример. Исследования влияния температуры закалки на свойства стали типа

11М5Ф представлены в табл,1 и на чертеже, 5 Проведены эксплуатационные испытания пуансонов из стали 11М5Ф, закалку которых выполняли иэ разных температурных интервалов (отпуск 560-570 С, 3 раза по

1 ч) при холодной высадке внутреннего ше10 стигранного углубления в заготовках винтов

М10 ГОСТ 11728-72 из стали 35 твердостью

89 — 92 HPB на многопозиционном автомате мод А1921. Стойкость пуансонов приведена в табл.2, Максимальная стойкость достигну15 та при закалке пуансонов иэ рекомендуемого интервала температур (отмеченного на чертеже). при сохранении твердости, нагрев под закалку осуществляют в область растворения карбида МвС, причем нижняя граница интервала соответствует температуре окончания растворения карбида М2эС, а верхняя— температуре начала растворения карбида

М2С.

2. Способпоп1,отл ича ю щи йся тем, что нагрев под закалку стали 11Н5Ф .ведут до 1020 — 1060 С, 1797626

Таблица 2

1 л ф, %

ТРиперц дура цтд гц

Редактор Т,Шагова

Заказ 665 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент". г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 0,М

Э ф о, о Р,36 ъ ф 032

О. 28 4 024

Составитель

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор И,Шмакова

77

70 1

44

5 е

Ф ь