Способ газовой низкотемпературной нитроцементации инструмента из быстрорежущих сталей (слои насыщения до 0,05 мм) без карбонитридного высокоазотистого поверхностного слоя в вакуумных печах
Владельцы патента RU 2782414:
Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им. И.П. Бардина" (ФГУП "ЦНИИчермет им. И.П. Бардина") (RU)
Изобретение относится к металлургии, а именно к химико-термической обработке, и может быть использовано в машиностроении, автомобилестроении. Способ газовой низкотемпературной нитроцементации режущего инструмента из быстрорежущей стали в вакуумной печи включает следующие операции. Проведение вакуумирования печи, заполнение печи газообразным азотом, предварительный нагрев режущего инструмента до температуры насыщения 520-550°С в бескислородной атмосфере в среде азота, насыщение в среде азота 70%, аммиака 15% и экзотермического газа 15% в течение 10-60 мин. Последующее охлаждение в среде газообразного азота до температуры, меньшей или равной 300°С. Обеспечивается повышение ресурса режущего инструмента из быстрорежущих сталей, повышение качества упрочнения режущего инструмента с получением упрочненных слоев в диапазоне 20-50 мкм без поверхностной нитридной ε-фазы с твердостью HV0,3≥1050.
Изобретение относится к металлургии, а именно к химико-термической обработке, и может быть использовано в машиностроении, автомобилестроении.
Изобретение относится к химико-термической обработке, сочетающей в себе термическое и химическое воздействие на рабочие поверхности инструмента, с целью изменения состава, структуры и свойств поверхностного слоя инструментального материала и может быть использован для упрочнения всех видов режущего инструмента, осевого инструмента, (сверла, метчики, фрезы, развертки, зенкера, дисковые фрезы, резцы, зуборезный инструмент и т.д.) работающего в условиях интенсивного трения и динамических нагрузок.
Одним из методов упрочнения режущего инструмента является упрочнение режущего инструмента в расплавах цианистых солей. В процессе цианирования происходит одновременное насыщение азотом и углеродом поверхностного слоя, что повышает его красностойкость, твердость и износоустойчивость. В результате цианирования стойкость режущего инструмента возрастает в 1,5-2 раза.
Однако недостатком данного метода является жесткие требования к безопасности выполнения технологического процесса (особые условия хранения исходных солей, утилизации отработанных солей, требуется полностью изолированный технологический участок, ручная работа, сложности автоматизации процесса).
Известен процесс кратковременного газового азотирования (NITROC) и классического азотирования.
Недостатками процесса кратковременного газового азотирования (NITROC-процесса док. IohimViyning) и азотирования является сложность получения качественных слоев упрочнения без поверхностной (хрупкой) нитридной фазы ε-фазы (до 10% азота), сложность получения упрочняющих слоев менее 0,1 мм.
Задачей и техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение качества упрочнения режущего инструмента с получением упрочненных слоев в диапазоне 20-50 мкм без поверхностной нитридной ε-фазы с твердостью HV0,3≥1050.
Технический результат достигается первоначальным нагревом в вакуумной печи до температуры 520-550°С при давлении 10-2 мм рт. столба, подачей технологических газов в соотношениях азота 70%, аммиака 15%, экзотермического газа 15%, выдержкой при рабочей температуре, охлаждении в печи до 300°С.
Способ газовой низкотемпературной нитроцементации режущего инструмента из быстрорежущих сталей в вакуумных печах включает в себя следующие операции:
- предварительный нагрев до температур насыщения 520-550°С в без кислородной атмосфере в среде азота до 100% (вакуумирование до 10-2 мм рт. столба, заполнение азотом до 100 мм вод. столба):
- последующее насыщение в среде азота 70%, аммиака 15%, экзотермического газа 15% в течение 10-60 мин, в зависимости от размеров инструмента;
- последующее охлаждение в среде газообразного азота до температуры ≤300°С.
Обработка проводится различным видам режущего инструмента на слои насыщения 20 - 50 мкм в зависимости от вида инструмента с упрочненным слоем, состоящим из диффузионного слоя (α-фаза) без поверхностных нитридных фаз, твердость поверхности насыщенного слоя HV0,3≥1050.
Выполнение процесса низкотемпературной нитроцементации инструмента из быстрорежущих сталей в газовой среде в вакуумных печах обеспечивает повышение стойкости режущего инструмента в 2 раза, улучшает экологическую безопасность, обеспечивает снижение затрат в сравнении с существующими методами упрочнения - упрочнение режущего инструмента в расплавах цианистых солей.
Способ газовой низкотемпературной нитроцементации режущего инструмента из быстрорежущей стали в вакуумной печи, отличающийся тем, что проводят вакуумирование печи, заполнение печи газообразным азотом, предварительный нагрев режущего инструмента до температуры насыщения 520-550°С в бескислородной атмосфере в среде азота, насыщение в среде азота 70%, аммиака 15% и экзотермического газа 15% в течение 10-60 мин и охлаждение в среде газообразного азота до температуры, меньшей или равной 300°С.
