Способ химико-термической обработки быстрорежущих сталей
СССР № Я350
КЛаСС 1-ОС-,— 3,-,
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИ4ЕТЕЛЬСТВУ
Зарегистрировано в Бюро изобретений Госплана при CIA CCCI
Д. А. Прокошкин
Способ химико-термической обработки быс р р у сталей
Заявлено 28 и оня 1940 г. в Наркомстанкостроения 3a № 33391 (23836Ц с присоединением заявки ¹ 33689
Опубликовано 31 марта 1944 тода
Для повышения стойко" ти в работе инструментов из быстрорежущих сталей известна их химико-термическая обработка путем нагрева в среде углерод- и азотсодержащих газов и твердых смесей.
Отличительной особенностью предлагаемого способа является то, что указанный нагрев производят после нормальной термической обработки инструмента.
Предлагаемый способ обработки сводится к следующему. Инструменты из быстрорежущих сталей предварительно проходят обычную термическую обработку на высокую твердость и механическую обработку, включая заточку, после чего они подвергаются нагреву в среде углерод - и азотсодержащих газов и твердых смесей.
Температура обработки может колебаться от 500 до 580, в зависимости от марки стали инструмента.
Она соответствует температуре отпуска сталей на вторичную твердость после закалки (или на 5 — 10 ниже).
Рекомендуются температуры п).оцесса: для сталей марки РФ-1, Р, ЭИ-262, ЭИ-290 и им подобных............ 550 — 560 для сталей марок ЭИ-184, ЭИ-172, Х12М и им подобных 540 — 550
При ведении процесса в газовой среде (газовое цианирование) могут быть использованы самые разнообразные углеродсодержащие газы, как то: светильный, коксовьш, генераторньш, пиролизньш or нефтепродуктов (керосиновый, нефтяной), бутановый, пропановый и др. Смесь углеродсодержащих газов н аммиака целесообразно составлять с содержанием аммиака 20 — 40 о. С успехом также могут применяться синтетические газы, например, получаемые путем пропускания аммиака через раскаленный уголь и др.
Процесс газо ваго цианированяя инструментов может осуществляться в обычных термических печах с железным (лучше из жароупорной стали) муфелем. Последний должен быть снабжен герметическим затвором (крышкой), .а также трубками для итодвода и отвода газов. Вполне удобными для ведения предлагаеМ б3 50
Состав 1
60 70%
40 -30%
Древесный уголь
Кровяная соль
Состав П
Древесный уголь .
Животные вещества
Кровяная соль
Карбонаты
40 -50%
20 — 30 / о
l 5 — 20%
15 — 20%
550 Тве рдость час >в вины
40 60 о/о
20 — 400/о
20 — 25%
РФ-1
ЭИ-262
ЭИ-184
ЭИ-260
ЭИ-284
ЭИ-290
1128 1178
1128 1178
1051 1103
1103 1159
1103 1178
1)03 1178
1051
1051
959
1003
1003
1003
813
8:0
850 мого процесса являются муфельные печи, предназначенные для газовой цементации и азотизации стали, Перед впуском в печь аммиàк,и углеродсодержащие газы следует просушивать, например, путем пропускания через хлористый кальций. Отходящие газы должны или сжигаться, или,в ыводиться из помещения наружу, они содержат аммиак:и синильную кислоту.
Выдержка при температуре газового процесса может колебаться от
30 мин. до 2 час., в зависимости от формы и размеров инстру мента.
Мелкие резьбовые инструменты c;Ieiдует выдержать от 30 до б0 мин.; среднего размера фрезы, сверла, дисковые резцы, отрезные резцы и т. п. — от 60 до 90 мин., крупные фрезы и сверла — от 90 до
120 мин. Чем меньше инструмент и сложнее режущая кромка, тем короче выдержка, и наоборот, тяжело нагруженный и крупный инструмент требует более длительной выдержки.
Для ведения процесса в твердой среде (сухое цианирование) составляются =.ìåñè из древесного угля, кровяной соли, животных веществ (в натуральном или обугленном виде: рог, кость, копыто) и карбонатов, Смеси могут быть взяты различного состава. Хорошие результаты даlот следующие см еси, расположенные по нисходящей активности:
Состав 1П
Древесный уголь .
Животные вещества
Кровяная соль
Состав IV
Дгпевесный уголь........ 40 — 6 %
Животные вещества...... 20 — 40%
Кровяная соль......... 20 — 25%
Древесный уголь (можно заменять опилками, коксом) и животные вещества применяются сухими, измельченными до размера зерен 3—
7 мм ai поперечнике.
Инструменты со смесью упаковываются в железные ящики, размером 100 X 200:м м,;причем слой смеси вокруг каждого инструмента должен быть толщиной не менее
10 — 15 мм. Ящики плотно накрываются крьицками, обмазываются глиной и загружаются в печь для нагрева о темпера туры процесса.
Выдержка при температуре процесса колеблется от 1 go 4 час., в зависимоcòè от формы и размера инструмента. Резьбовые инструменты малого ра змера с шагом резьбы до 2 мм в ыдержи ваются 1 /в — 2 чг.=., сверла, развертки и зенкеры среднего размера — 2 /в — 3 .час., дисковые фрезы, круглые резцы, фрезы цилиндрические — 2 — 3 час., лопаточные резцы, крупные червячные и шлицевые фрезы — 3 — 4 часа.
По окончании выдержки ящики выгружаются из печи и охлаждаются на воздухе до температуры
50 — 100, после чего они распаковываются и инструмент далее охлаждается на .воздухе.
При нагреве инструментов в указанных газовых и твердых смесях происходит изменение состава, микроструктуры и свойспв поверхностного слоя стали. Твердость, красностойкость и сопротивление износу значительно возрастают. Об изме,нении поверхностной твердости закаленных быстрорежущих сталей после обработки при 550 в смеси б0% древесного угля и 40% желтой кровяной соли можно судить по данным табл. 1, Таблица т
Твердость по Виннерсу быстроренсущих сталей после «сухого цианирования»
Mарна I В лер са при ! 2 часа 4 часа 8
Л 63350
TQo 7пцп 3
Количество обработанных деталей
c= \ .С о (» с
Х с „ с
0 v
Обработка резцов
Я
:=-=! о
= =.(1
1 Zxl р .,о ос!
После переточек
Тпблицп 2 г
Без обработки в смеси
Обработанные в смеси .
<:>
"О с
Я
93 i 85;
I (222, 190 ) 100
Х12М !
1 азовая среда
178
170
223
870 870 858 870
1. Обычная .
743 2. Аммиак через раскаленный столь .
1159i1159 1103
1003
1159
3. Генераторный газ —, — аммиак (25о:;) °
1159 1159 1159
1188
1027
4. Светильный газ — аммиак (25 /о) И59
1159
1159 1159
1003
5. Коксодоменный газ+ — аммиак
125%) 1159
1159
1051 (ЭИ -184) Об изменении поверхностной твердости закаленных быстрорежущих сталей после обработки при 550—
560 = в смеси аммиака и различных углеродсодержащих газов можно с дить по данным табл. 2.
Твердость по Виккерсу быстрорежу1цих сталей после газового цианирования при 550 с выдержкой 2 часа
Благодаря повышению твердости поверхностного слоя стали, резко возрастает стойкость инструментов в работе. После обработки в смеси светильного газа (75%) и аммиака (25%) дисковые, пазовые и отрезные резцы показывают повышение стойкости более чем в два раза.
Фрезы и зенкеры повышают етой; кость в три-четыре раза. Цилиндрические и хвостовые резьбовые фрезы дают повышение стойкости в нять-шесть раз.
После обработки в твердых смесях стойкость инструментов также возрастает в два-четыре и более раза. Например, дисковые резцы диаметром 65 мм и толщиной
12,8 мм из стали ЭИ-262 после обработки в смеси 60% древесного угля и 40% желтой соли при 560 с выдержкой 2 час. показали следующую стойкость по углеродистой стали (табл. 3).
Сравнительная стойкость дисковых резцов
Резьбовые фрезы диаметром 40 мм с шагом резьбы 2,0 мм после обработки прн 560 с выдержкой 1 /.—
2 час. в смеси 60",о древесного угля и 40о желтой соли, повыша1от стойкость в пять-шесть раз.
Обработка инструментов по предлагаемому способу может быть совмещена с отпуском инструментов, идущим после закалки. Если отпуск повторяется несколько раз (многократный), то химико-термическу1о обработку инструментов в газовых и твердых смесях следует совмещать с последней операцией отпуска.
Инструменты, затачиваемые со стороны одной рабочей грани (передней или задней), сохраняют высокие свойства и после переточки, поэтому онп не нуждаются в повторной химико-термической обработке после каждой заточки. Инструменты, затачиваемые по обеим рабочим граням, нуждаются в повторной обработке после каждой заточки.
Предлагаемые процессы обработки инструментов отличаются простотой и доступностью для любого металлообрабатывающего завода. Выполнение их не связано с личной опасностью для обслуживающего персонала.
Ъ< 63350
Предмет изобретения
Техн. редактор М. С. БондаРев
Отв редактор Д А Михайлов
Л45649. Подписано к печати 18/IV 1945 г. Тираж 500 экз. Цена 65 к. Зак. 24
Типография Госпланиздата, нм. Воровского, Калуга
Способ кимико-термической обработки инструментов из быстрорежущих сталей путем нагрева в твердой или газовой среде, содержащей азот и углерод, отл и ч а го щ и йс я тем, что указанный нагрев при
500 — 580 производят после нормальной термической обработки инструментов.
