Способ химико-термической обработки

Способ химико-термической обработки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Сущность изобретения: инструмент из быстрорежущей стали подвергают азотированию в тлеющем разряде с комбинированным нагревом при давлении 2 мм рт.ст., температуре 490-510°С, плотности ионного тока 0,3 мА/см и продолжительности 20-40 мин. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 С 23 С 8/36

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕ НТУ (21) 4907585/02 (22) 04.12.90 (46) 23.01,93. Бюл, N. 3 (71) Московский станкоинструментальный институт (72) Г,С.Фукс-Рабинович, А.Н.Кузнецов.

В,В.Тихонычев, В.Ф.Моисеев, В,Г,Богомолов, Н,К.LLlaypoea и С,Н.Афанасьев (76) Г,С,Фукс-Рабинович (56) Бабад-Захряпин А.А., Кузнецов Г.Д. Химико-термическая обработка в тлеющем разряде. — М.: Атомиздат,-1975, с,66-67.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к химико-термической обработке и может быть использовано для упрочнения режущего и штампового инструмента, Известен способ азотирования инструмента в тлеющем разряде, включающий азотирование при температуре до 300 С и выдержку 280 С. Общее время азотирования 1 — 4 ч.

Наиболее близким по технической сущности является способ химико-термической обработки инструмента, включающий азотирование в тлеющем разряде в азотосодержащей атмосфере при давлении 0,1 — 6,0 мм рт.ст., температуре 550 — 600 С и плотности тока 0,5 — 20 мА/см . Продолжительность

2 ионного азотирования 2 — 6 ч.

Недостатком известного технического решения является черезмерно высокая температура поверхности при азотировании и высокая плотность ионного тока, что вызывает перегрев тонких рабочих кромок инструмента, образование избыточных нитридов на поверхности и, как следствие, невысокую стойкость инструмента.

„„,, Ц „„1790625 А3 (54) СПОСОБ ХИМИКО-ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ (57) Сущность изобретения: инструмент из быстрорежущей стали подвергают азотированию в тлеющем разряде с комбинированным нагревом при давлении 2 мм рт.ст., температуре 490 — 510 С, плотности ионного тока 0,3 мА/см и продолжительности 20 — 40

2 мин. 1 табл.

Целью изобретения является повышение качества инструмента (путем предотв- (/) ращения перегрева рабочих кромок).

Указанная цель обеспечивается тем, что азотирование инструмента выполняется в тлеющем разряде, с комбинированным нагревом в азотосодержащей атмосфере, при давлении 2 мм рт.ст., температуре на режущей кромке 490 — 510 С, длительности 20—

40 мин., плотности ионного тока при азоти- j Q ровании составляет 0,3 мА/см . О

Данный отличительный признак явля- 01 ется существенным, т.к. позволяет обеспечить положительный эффект, выраженный (Л в предотвращении перегрева тонких рабочих кромок в процессе азотирования при одновременно высокой стоикости инстру- j43 мента и ранее не был известен.

Предложенный способ осуществляется следующим способом, Пример 1. Изготовляют режущий инструмент (сменные четырехгранные пластинки со стороной 12 мм) из стали Р6М5, После предварительного обезжиривания поверхности изделия приспособление с инструментами устанавливают в камеру уста1790625 новки ННВ 6,10/6 — И1, Азотирование проводят при следующих параметрах; температура камеры, обеспечиваемая за счет нагревателей 450 С; температура на режущей кромке азотируемого инструмента 480490 С; длительность — 30 мин; давление диссоциированного аммиака 2 мм рт.ст; плотности ионного тока 0,3 мА/см .

Такой режим азотирования позволяет сформировать на поверхности инструмента безнитридную упрочненную зону глубиной

40 мкм с высокой микротвердостью

Hog=14,0 ГПа и азотонасыщенностью, о чем свидетельствует большая величина параметра решетки а — твердого раствора

0,2884 нм, что обеспечивает заметное повышение стойкости инструмента (коэффициент повышения стойкости 1,8), Результаты стойкостных испытаний, исследования структуры и физико-механических свойств азотированных слоев приведены в таблице, Фазовый состав и параметр решетки а -твердого раствора в упрочненном слое определялся на приборе

ДРОН-3,0. Микротвердость поверхности оценивалась на приборе ПМТ-3. Глубина упрочненного слоя с твердостью 9,0 ГПа и выше определялась по результатам дюрометрических исследований. Испытания при резании выполнялись при продольном точении стали 45 на станке 16К20, при следующих режимах; скорость резания 50 м/мин; глубина резания 1 мм; подача 0,3 мм/об.

Критерием оценки работоспособности являлась относительная величина стойкости инструмента при износе задней грани 0,5 мм, Пример 2. Режим азотирования по всем параметрам кроме давления аммиака аналогичен примеру 1. Отличие заключается в том, что давление аммиака 1 мм.рт.ст, т.е. ниже, чем в заявляемом объекте, Это вызывает падение микротвердости и глубины слоя, В результате стойкости азотированного инструмента не велика и не превышает стойкости неупрочненного инструмента более чем на 30,.

Пример 3, Аналогичен примеру 1, но давление аммиака превышает уровень заявляемого объекта и составляет 5 мм рт,ст.

Это давление черезмерно велико, что снижает интенсивность ионного азотирования, вызывает падение твердости и толщины слоя, а в результате — стойкости инструмента.

Пример 4, Аналогичен примеру 1, но ионное азотирование выполняется без косвенного нагрева. Азотирование практически не идет.

Пример 5, Аналогичен примеру 1, за исключением плотности тока. Плотность ионного тока составляет 0,2 мА/см, что ни2 же чем в заявляемом объекте, Это вызывает падение микротвердости за счет снижения температуры поверхности, снижение глубины азотированного слоя. В результате стойкость азотированного инструмента невелика.

Пример 6. Аналогичен предыдущему за исключением плотности тока. Плотность тока превышает величину, указанную в заявляемом объекте, и составляет 0,5 мА!см, Это вызывает перегрев, снижение твердости азотированного слоя и отпуск инструмента. Относительная стойкость пластин ниже, чем у неупрочненного инструмента.

Пример 7. Аналогичен примеру 1 за исключением времени азотирования, Оно составляет 10 мин, что ниже, чем в заявляемом объекте. Это обуславливает недостаточную глубину азотированного слоя и невысокую стойкость инструмента.

Пример 8. Аналогичен предыдущему, но время азотирования увеличено до 60 мин. Это вызывает формирование в слое избыточных нитридов и охрупчивэние инструмента, в результате чего стойкость его падает.

Пример 9 (прототип). Азотирование выполняют при температуре поверхности

550 С, при высокой плотности тока 0,5 мА/см, в течение 2-х часов. В результате

2 происходит отпуск сердцевины инструмента, а на поверхности образуются избыточные нитриды, Стойкость инструмента понижена.

В процессе испытаний инструмент, упрочненный по режиму, приведенному в примере 1, показал стабильное улучшение качества и эксплуатационных свойств по сравнению с инструментом, упрочненным по режиму, принятому за прототип (пример

9) за счет предотвращения перегрева режущих кромок и оптимизации состава и структуры поверхности.

Таким образом эффект от использования данного способа заключается в улучшении качества азотированного инструмента, что вызывает повышение его стойкости почти в 2 раза по сравнению с прототипом.

1790625 ния перегрева режущей кромки, азотирование проводят с комбинированным нагревом при давлении 2 мм рт,ст., температуре

490 — 510 С, плотности ионного тока 0,3 мА/см и продолжительности 20 — 40 мин.

Формула изобретения

Способ химико-термической обработки, преимущественно инструмента из быстрорежущей стали, включающий азотирование в тлеющем разряде, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения качества инструмента путем предотвращеРезультаты сравнительных стойкостных испытаний езогнроезчнаго инструмента е зависимости от технологических параметрое процесса, структуры и физико-механических свойств упрочненного слоя

Фазовый состав азотированного

Па амет ы ионного азоти ования

Материал инстру- давление вита аммиака мм рт. ст.

Микротвердость Нов.

ГПа

Глубина азотированного слоя

Относительный козффициент стойкости

Величина параметра решетки, нм температура .рС время плотность азотирова- ионного ния, мин тока.

MA/ñì2 поверх. азотир. изделия (режущей к емки в камере, обеспечиваемая за счет наг евателя слоя

РбМ5

Р6М5

То же

0,2884

0.2880

0.2881

РбМ5 (прототип) Составитель Н.Мухетдинов

Техред М.Моргентал Корректор С.Юско

Редактор

Заказ 388 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

550

450

30 зо

30 зо

120

0.3

0.3

0.3

0.3

0.2

0.5

0.3

0.3

0.5 ь р — р тк.p p

Сгть.р — р гтте р — р гв.р — р сг + с сг те. р — р

Q+F а+г

14.0

1 1,0

10.0

9.5

12.0

11.0

12.0

11,0

12.0

8.0

8.0

6.0

8.0

8.0

8,0

7.4

8.0

8.0

7.0

1.О

1.8

1гз

1.2

1.0

1,2

0.9

1.2

0.9

0.8