Способ термической обработки режущего инструмента из быстрорежущей стали

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (э))э С 21 D 9/22

ОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ЕДОМСТВО СССР

ОСПАТЕНТ СССР) НАПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

I(АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (1) 4725981/02 (2) 21.08.89 (6) 30.08.93. Бюл. М 32 (2) А.А. Ш матов, Л.Г. Варош нин и А.В. Щеб° ° ° ов

6) Авторское свидетельство СССР

1014938, кл. С 21 D 9/22, 1983, Авторское свидетельство СССР

1788764, кл. С 21 0 9/22, 17.02.89.

4) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

ЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА ИЗ БЫСТРОЕЖУЩЕЙ СТАЛИ (7) Изобретение относится к области меаллургии, к способам обработки инструента иэ быстрорежущей стали и может

ыть применено в машиностроении. Цель эобретения — повышение эксплуатационой стойкости инструмента при резании ветных сплавов. Цель достигается провеИзобретение относится к области мет ллургии, к термообработке инструмента, спользуемого для резания цветных сплаов и изготовленного преимущественно из рокованной быстрорежущей стали. Иэоретение может быть использовано в машиостроительной промышленности.

Целью изобретения является увеличеие эксплуатационной стойкости инструента при резании цветных сплавов.

Поставленная цель достигается провеением предварительного термоциклироваия в интервале температур между M> и емпературой на 20...50 С ниже температуы плавления, закалки путем охлаждения от ерхней температуры нагрева при термоÄÄ5U„„1837079 Al дением предварительного термоциклирования в интервале температур между Мн и температурой на 20...50 С ниже температуры плавления, закалкой путем охлаждения от верхней температуры последнего нагрева при термоциклировании до температуры, лежащей между Мн и А, затем проведением дополнительного термоциклирования без полиморфных превращений в указанном интервале температур, после которого инструмент окончательно охлаждают в масле.

Причем термоциклирование без полиморфных превращений, проводимое в процессе закалки, осуществляют путем многократного нагрева до температуры 670 — Ai и охлаждения до температуры Мн — 600 С.

Изобретение позволяет повысить стойкость резцов из стали Р6М5 в 1,1...2 раза. 1 з.п. ф-лы, 1 табл. циклировании до температуры, лежащей между M„ A>, затем проведением дополнительного термоциклирования в указанном интервале температур и окончательного охлаждения.

Дополнительное термоциклирование, проводимое в процессе закалки,осуществляют путем многократного нагрева до температуры 670 С вЂ” А1 и охлаждения до температуры MH — 600 С, а окончательное охлаждение осуществляют в масле.

Выдержку при нагреве и охлаждении в процессе предварительного и дополнительного термоциклирования выбирают согласно известным нормам и номограммам.

1837079

Выбор температурного интервала предварительного термоциклирования обусловлен тем, что в интервале температур между

Мн и температурой на 20...50 С ниже температуры плавления достигается максимальное растворение в твердом растворе легирующих элементов, в первую очередь, вольфрама, что положительно сказывается на повышении теплостойкости, твердости и износостойкости инструмента, эксплуатируемого в условиях повышенных температур из-за высоких скоростей резания цветных сплавов, При этом превышение температуры нагрева при термоциклировании выше верхнего предела (ьд — 20 С) приводит к значительному росту зерна, что ведет к резкому снижению механических свойств, особенно прочности и вязкости независимо от числа термоциклов, Снижение температуры многократного охлаждения ниже Мн, приводит к образованию так называемого "нафталинистого излома", трудноисправимого брака, который заключается в снижении механических свойств стали, в первую очередь вязкости.

Проведение в процессе закалки дополнительного термоциклирования без полиморфных превращений в интервале температур между Мн и А, по-видимому, способствует более равномерному распределению легирующих элементов в структуре, измельчению структурных составляющих и положительно сказывается на эксплуатационных свойствах, в особенности повышается сопротивление адгезии цветных сплавов на режущей кромке инструмента и в конечном счете увеличивается стойкость инструмента при резании цветных сплавов, а также чистота обработанной поверхности.

При проведении предлагаемого способа термической обработки инструмента из быстрорежущей стали многократный нагрев с последующим охлаждением осуществляют как в соляных ваннах, так и в нагревательных печах. Причем, максимальная температура нагрева в нагревательной печи ограничивается наибольшей рабочей температурой печи, которая, как правило, не превышает 1000-1100 С. Составы соляных и щелочных ванн, предназначенных для работы в широком диапазоне температур (160-1300 С) определены общепринятыми нормативами.

Максимальные и минимальные значения скоростей нагрева и охлаждения при термоциклировании ограничены только возможностями нагревательных устройств (соляной ванны и печи).

Оптимальное число циклов (повторений нагрева и охлаждения) быстрорежущей стали при проведении предварительного перед закалкой термоциклирования не превышает

5 двух и существенно упрощает процесс, поскольку последующее увеличение циклов не ведет к улучшению свойств. При проведении в процессе закалки дополнительного термоциклирования без полиморфных превращений оптимальное число циклов не превышает двух — трех, поскольку последующее увеличение циклов ухудшает свойства стали.

Так же,как и при традиционной закал15 ке, при осуществлении предлагаемого способа желательным является проведение подогрева при температуре 780-880 С с целью умеьшения деформации и трещинообразования инструмента.

20 Применение предлагаемого способа требует,.так же как и при традиционной закалке, обязательного проведения двухили трехкратного отпуска (540-560 С, 1 ч). для получения высокой прочности и вторичной твердости, снятия закалочных напряжений и превращения остаточного аустенита в мартенсит, Предлагаемый способ распространяется на все стали, принадлежащие к классу

З0 быстрорежущих с той лишь разницей, что для каждой марки быстрорежущей стали имеется своя оптимальная температура нагрева и охлаждения при проведении предварительного и дополнительного

35 термоциклирования.

Пример. Термообработку быстрорежущей стали Р6М5 согласно известному и предлагаемому способу осуществляли как в ваннах-печах, так и камерных печах.

40 Закалку гравировочных резцов из стали

Р6М5 по предлагаемому способу осуществляли следующим образом:

Предварительно подогретый в электропечи при температуре 850 С инструмент из

45 стали Р6М5 помещали в высокотемпературную соляную ванну, нагретую до температуры закалки 1210-1240 С, т.е, на 20-250 С ниже температуры плавления (для данной стали Р6М5 tnt = 1260 С), После прогрева

50 инструмент подстуживали до 1050 С на воздухе и переносили в соляную ванну с температурой ниже А>, но вйше Мн (для данной стали Р6М5 А = 790 С, Мн = 160 С). После выдержки инструмента в низкотемператур55 ной ванне производили окончательный нагрев в высокотемпературной соляной ванне, имеющей температуру нагрева под закалку 1210-1240 С. После выдержки при этой температуре инструмент переносили в соляную ванну, имеющую температуру ни1837079 ж А1, но выше Мн. Затем инструмент подв ргали дополнительному термоциклирован ю путем последовательного помещения в с ляные ванны, нагретые до верхней темпер туры термоцикла, лежащей между 670 С 5 и А1 и до нижней температуры между Мн и

6 0 С, По окончанию последнего цикла сов ршали быстрое охлаждение в масле до т мпературы цеха. После закалки инструнт подвергали двухкратному отпуску при 10

5 0 С по 1 ч в электропечи.

Предварительное термоциклирование б строрежущей стали осуществляли в двух с ляных ваннах, причем низкотемпературн я ванна может быть использована в обоих 15 с учаях термоциклирования одна и та же, ч о упрощает процесс. В итоге для осуществ ения предлагаемого способа достаточно и пользовать 3 нагревательные печи-ванн к 20

Для нагрева инструмента до температур выше 950 С использовали соляную ванну т па БМФ вЂ” 2 (ТУ 6 — 18 — 310 — 79), состоящую и 95%» BaCI2 и 5% MoF2.

Для многократного охлаждения при 25 оведении предварительного термоцикливания и многократного охлаждения и наева при проведении дополнительного рмоциклирования в интервале темперар 515 — 850 С использовали соляную ван- 30, состоящую из 15% NACI, 25% KCI, 20%

С!г, 40% BaCI2, в интервале температур

0-540 С использовали щелочную ванну, стоящую из 50% КОН, 50% NaOH, в инрвале температур 160 — 280 С использова- 35 ли щелочную ванну, состоящую из 80% КОН и 20% ИэОН.

Эксплуатационную стойкость инструм нта оценивали по результатам производс венных испытаний резцов гравировочных 40 диаметром 1,5 мм из стали Р6М5 при многократной переточке. Испытания проводили на станке модели 6Л463 при гравировке букв и цифр на деталях типа "плата" из бронзы БРКМЦЗ вЂ” 1 — Т вЂ” 70, Условия резания: скорость 12600 об/мин, подача ручная, глубина

0,2 — 0,3 мм, размер шрифта — шрифт П 3. О стойкости инструмента судили по количеству гравированных деталей, в которых размеры шрифта соответствуют нормативным.

Для повторяемости результатов одного и того же режима термообработки испытывали не менее трез резцов, Результаты исследования износостойкости инструмента приведены в таблице.

Из приведенных данных следует. что использование предлагаемого способа термической обработки инструмента из быстрорежущей стали, работающего в условиях резания цветных сплавов, позволяет по сравнению с известным повысить его эксплуатационную стойкость в 1,1-2,0 раза.

Формула изобретения

1. Способ термической обработки режущего инструмента из быстрорежущей стали, включающий термоциклирование с нагревом до Т«20 — 50 С и охлаждением в интервале температур A>...MH, закалку путем охлаждения с верхней температуры нагрева при термоциклировании и отпуск, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения эксплуатационной стойкости инструмента при резании цветных сплавов, в процессе закалки инструмента s интервале температур между М< и А> проводят дополнительное термоциклирование без полиморфных превращений с последующим охлаждением в масле.

2. Способ по и. 1, отличающийся тем, что дополнительное термоциклирование проводят в интервале температур нагрева 670 С...А и охлаждения MH...600 С.

1837079

2 стадие обработки

Способ обработки

1 стадие обработан

Эксп луатеци- По е и гк е н ив он пал стой- зксилувтацнокость резца нное стойкр

Температура оклажденнл при дополнительном тор

Температура нагрева при дополнительверхнлл температура (нагрева) Нижнла темпе

Число циклов сгклахда юо1ал среда

Ч ис л о гревиpoooHNU)l деT4AOQ сти резцов.

Кст.

Ратура (охлаждении! предкаднтель- термсцнклирсеанаго термоцик- нил и температура ном термоциклнрозанин,лС моцнклироеанин. лс нагрева под закалку. С лирсканил

Прототип масло масло

Предлагаемыл

Составитель B,Æóêoâ

Техред М.Моргентал Корректор В.Петраа

Редактор

Заказ 2855 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

71О

7t0

71О

790

1ZZ0 !

1220

710.

710

ЭОО

300

2

2

2

Э

2 2

2

t05

21$

1ЭО

t80

0,9 I

1.6

1,9

1.2

1.1

1,3

1.7

2.0

1,7

1.4

1.1

1,6

1,2

1,6