Способ обработки инструмента из быстрорежущих сталей
Патент 765379
Авторы
Способ обработки инструмента из быстрорежущих сталей
Иллюстрации
Реферат
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
Союз Советскик
Социвлистическия
Республик
=е
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 141278 (21) 2696822/22-02. (51}М. Кл. с присоединением заявки ¹
С 21 D 9/22
С 21 0 1/78
Государственный комитет
СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет
Опубликовано 2309.80Бюллетеиь НР35
Дата опубликования описания 2 309.80 (53} УДК 621.785.79т
:621.785 ° 533 (088. 8) (72) Авторы изобретения
A.Н. Тарасов и О.А. Белоус (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ ИНСТРУМЕНТА ИЗ
БЫСТРОРЕЖУЩИХ CTAJIEA
Изобретение относится к изготовлению инструмента из быстрорежущих сталей, в частности к обработке инструмента, прошедшего окончательную механическую обработку после закалки и отпуска.
Известно применение низкотемпературных процессов (при 550-560 С) нитроцементации, азотирования, цианирования в газовых и жидких средах в течение 0,5-2 ч в качестве окончательной операции химико-термической обработки режущего инструмента иэ сталей Р9, Р18, P6h15 после закалки, отпуска и окончательного шлифования 15 с заточкой (1), При этом обработке подвергают как неперетачиваемый инструмент, так и повторно после переточки, Указанные способы, .обеспечивая 20 получение диффузионных слоев глубиной 0,02-0,07 мм, повышают износостойкость инструмента, но одновременно приводят к повышенной хрупкости и выкрашиванию тонких режущих кромок разверток, сверл, эенкеров, Даже при глубине слоя 0,03-0,04 мм резко снижается ударная вязкость и работа развития трещин в слое, например, для стали Р6М5 а < 0,4-0,5 кгсм/см . Это связано с образованием в слое хрупкой поверхностной зоны, содержащей избыточные с и у фазы, а также разупрочнением границ зерен вследствие избирательной диффузии углерода и азота (в жидких средах) и наводораживанием вследствие высокой диффузионной подвижности водорода (в газовых средах) .
Известен также способ обработки окончательно изготовленного инструмента, предусматривающий закалку, отпуск, механическую обработку, нитроцементацию при 550-580 С в течение 1-4 ч, в котором для уменьшения хрупкости слоя проводят дополнительный обеэводораживающий отпуск при 180-300 С в течение 1-2 ч 2 J, Однако существенно повысить пластичность, прочность и вязкость инструмента иэ сталей Р6И5, Р6М5К5, Р18Ф2К5 и других проведением дополнительного отпуска не удается, так как поверхностный, наиболее пораженный по границам зерен аустенита слой сохраняется, а достигается лишь частичное обеэводораживание и снятие напряжений. Так, ударная вяз765379 кость после такой обработки остается по-прежнему весьма низкой и составляет а = 0,2 - 0,4 кгсм/см, а прочность при изгибе бц„.= 160 — 17 5 кгс/мм . Кроме того, нитроцементация окончательно обработанного инструмента вследствие образования окисной пленки и развития диффузии по границам зерен приводит к снижению чистоты режущих граней на 1-2 класса и, соответственно, к снижению чистоты ,обрабатываемых поверхностей, особен» но на высокопрочных сталях ЗОХГСА, 38ХС, 40ХНМА и др, с 6g Ъ120 кгс/мм, Дополнительная же доводка по всем режущим граням после нитроцементации с целью получения высокой чистоты при сохранении повышенной износостойкости невозможна из-эа незначительной глубины получаемых слоев 0,02-0,07 мм, Причем при таких глубинах слоя имеется резкий переход от слоя к сердцевине,что усугубляет выкрашивание режущих кромок.
Целью настоящего изобретений является повышение прочности, снижение хрупкости и повышение чистоты режущих граней инструмента.„
Поставленная цель достигается тем, что в известном способе обработки инструмента, включающем закалку, отпуск, механическую обработку, нитроцементацию при 550-580 С и дополнительный отпуск, дополнительный отпуск проводят при 500-560 С в вакууме .с последующей механической обработкой по режущим граням на глубину 0,02-0,03 мм, При этом нитроцементацию ведут в течение 6-8 ч, Длительная нитроцементация ббеспечивает получение слоев толщиной
0,12-0,30 мм с постепенно убывающим содержанием углерода и особенно азота в подслое, Так, содержание карбонитридов в слое достигает, например для сталей Р6М5К5, Р8, Р8МЗКбС
32-34 sec,Ú, что повышает износостойкость. Отпуск при температурах
500-560 С в вакууме (2 ° 10 — б 10 мм рт,ст) позволяет снять напряжение в переходной зоне и слое и одновременно максимально удалить иэ этих эон водород, устранив тем самым причины повышенной хрупкости слоя, Получение глубокого слоя позволяет путем последующей тонкой доводки на глубину 0,02-0,03 мм устранить наиболее хрупкую поверхностную часть слоя, представляющую из себя зону пограничной диффузии и тем самым повысить прочность и ударную вязкость беэ снижения иэносостой. кости. При этом на 1-2 класса также повышается чистота режущих граней, Это связано с высокой твердостью металлической матрицы и мельчайших карбонитридов, расположенных в ней, и высоким содержанием углерода и
ЗО
55 азота в твердом растворе и в мельчайших карбонитридах (Ъ С - 2,88
3,27, Ъ N - 1,02 — 1,17}. в результате длительного насыщения, г Способ был апробован при изготовлении различного инструмента из Р6М5 Р6М5К5 P9KS Р18,Р9М4К8М для обработки деталей из конструкционных высокопрочных и нержавеющих мартенситных и мартенситостареющих сталей, Нагрев для закалки проводится в соляной ванне CBC-60
{95 Ъ BaC0< + 5 Ъ NgFz ), а отпуск в ванне С-50, содержащей 78 Ъ
СаСЕ +22 3 NaC8, Последующую заточку осуществляют алмазными кругами, а окончательную доводку с использованием чугунного притира из СЧ-18-36 и алмазной пасты АСМ
2/1 HCN. Нитроцементацию i проводят в печах Ц-25, Ц-60 в продуктах пироэила триэтаноламина с активизирующими добавками при расходах
11р-13р см /час, а дополнительный з отпуск — в вакуумных печах типа
Ш-lp, Ш-20 и РН0-4П.
Пример 1, Обрабатывают развертки Ф 32А иэ стали Р6М5 для развертки классных отверстий в стали ЗОХГСА. После закалки от 1225 С в течение 130 с и отпуска Зр,х560х1 ч развертки имели твердость HRC = 64,5, Последующую заточку осуществляют с обеспечением следующей геометрии зуба: передний угол - О, задний угол — 8, ленточка -0,2 мм, заборный конус имеет ступенчатую заточку, чистота передней и задней грани составляла ч 8 — v9. После заточки проводят нитроцементацию при 560 С в течение 6 ч, а затем отпуск при
550 С, 7 О мин в вакууме 4 -lpu мм рт ° ст На поверхности образовался слой глубиной 0,12 мм с микротвердостью Н = 996 — 1020 кгс/мм, при этом в слое 0,03-0,04 мм содержание углерода и азота составляет соответственно 1,13Ъ и 0,56Ъ с постепенным их снижением до исходного в слое 0,18 мм. После,нитроцементации и отпуска развертки подвергают доводке со снятием слоя глубиной
0,02 мм. При этом прочность при изгибе повысилась на 40-45Ъ, ударная вязкость — в 1,5 - 1 6 раза с одновременным повышением чистоты режущих граней на 2 класса, Чистота обработанных отверстий в стали
ЗОХГСА с 6,„= 140 кгс/мм возросла на 1 класс, а количество деталей, обработанных без выкрашивания кромок увеличилось с 97 до 169 шт, Пример 2, Обрабатывают ножи вставные к сборным фреэам f180 мм иэ стали Р9М4К8. После закалки от
1225 С, 100 с и отпуска Зрх560х1ч ножи имеют твердость HRC = 66,0, Затем проводят заточку на заданную геометрию с получением чистоты
7 65 379
Формула изобретения
Составитель P. Клыкова
Редактор N, Ликович Техред Р. Олиян Корректор О. Ковинская
Заказ 690 3/12 Тираж 608 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП Патент, r. ужгород, ул, Проектная, 4 граней 8. Нитроцементацию проводят при 57 0 С в течение 7 ч, Глубина полученного. слоя составила 0,23 мм.
Дополнительный отпуск проводят при
500 С, 90 мин в вакууме 4 ° 10 " мм рт. ст. Доводку после обработки осуществляют по передней и задней граням на глубину 0,025 мм с получением чистоты граней vll. В сравнении с обработкой ножей по известному способу при равном содержании углерода и азота в слое 0,05 мм от поверхности ударная вязкость возросла в 2,0-2,1 раза,. прочность при изгибе - на 30 — 40Ъ, устранено выкрашивание режущих кромок.
Пример 3. Обрабатывают фрезы концевые из стали Р6И5К5 24 мм для обработки деталей иэ стали 1Х17Н2, После закалки от 1220 С и отпуска
Зр.х560 Схl ч фреэы имеют твердость
HRC = 65,5.После заточки на заданную геометрию осуществляют нитро.цементацию при 580 С в течение 8 ч с получением слоя глубиной 0,30 мм.
Затем проводят отпуск при 560 С, 60 мин в вакууме 2 ° 10 мм рт.ст. и окончательную доводку по передней и задней граням со снятием слоя глубиной 0,03 мм. Б результате о6работки по сравнению с известным способом ударная вязкость повысилась в 2-2, 3 раза, а прочность пРи изгибе на 30-35Ъ, одновременно возросла чистота режущих граней на 2 класса, В целом износостойкость инструмента возросла в 3, 3 раза при обработке деталей иэ ст. 1X17Н2, Использование предлагаемого спо-. соба обеспечивает в сравнении с из- вестными повышение износостойкости инструмента в 1, 4 — 3, 3 раза, практи6 чески исключает случаи выкрашивания и преждевременного разрушения инстру. мента эа счет повышения ударной вязкости в 1,6 - 2,1 раза и прочности при изгибе на 30.- 45Ъ, что в целом
5 сокращает на 35- 40Ъ потребное количество инструмента для обработки одной и той же партии деталей. Кроме .того,при обработке предлагаемым способом повышается чистота поверхf0Iностей режущих граней на 2-3 класса, что влечет эа собой повышение на
1-2 класса чистоты обрабатываемых поверхностей и стабильности размеров деталей, обработанных одним инструментом.
1. Способ обработки инструмента
2О из быстрорежущих сталей, включающий закалку, отпуск, механическую обработку,:нитроцементацию.при 550-580 С и дополнительный отпуск, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения эксплуатационной стойкости. инструмента, дополнительный отпуск проводят при 500 - 560 С в вакууме, о после чего производят механическую обработку по режущнм граням на глубину 0,02 — 0,03 мм, 2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю, шийся тем, что нитроцементацию ведут в течение 6-8 ч.
Исто 1ники информации, 35 принятые во внимание при экспертизе
1. Геллер Ю,А, Инструментальные стали. М., 197 5, с. 493-503.
2, Лахтин Ю.М. и др. Аэотирование стали. М., 197 6, с. 203, 235.