Способ термической обработки инструмента из быстрорежущей стали

1. СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ИНСТРУМЕНТА ИЗ БЫСТРОРЕЖУЩЕЙ СТАЛИ, включающий нагрев под закалку до температуры ниже принятой, закалку и многократный отпуск, отличающийся тем, что, с .целью повышения стойкости инструмента njrreM увеличения твердости и предела текучести на сжатие при. сохранении прочности на изгиби ударной вязкости, нагрев под закалку осуществляют до температуры выше окончания растворения карбидов и ниже на 10° С начала интенсивного растворения карбидов Мб С. 2.Способ по п. 1,отличающийс я тем, что закалку стали Р6М5 осуществляют от 1,160-1180° С. 3.Способ поп. 1,отличающийс я тем, что закалку стали Р18 осуществляют от 1180-1190°С. 4.Способ по п. 1,отличающийс я тем, что отпуск инструмента, работаюi щего в условиях с низкими ударными нагрузками , осуществляют при 520-530° С. (Л 5.Способ по п. 1, о т л и ч а Ю щ и йс я тем, что отпуск инстрз ента, работающего в условиях с высокими ударными нагрузками , осуществляют при 550-560°С.

Твердость, HRC 57 59 Прочность при изгибе, Мпа 2980 3540 3920 4520 Ударная вязкость, МДж/м Предел текучести при сжатии, б о2

После закалки проведен трехкратный отпуск при 550-560° С по 1 ч.

Предлагаемые режимы отпуска определяются условиями дисперсионного твердения быстрорежущих сталей, закаленных от температур шоке начала интенсивного растворения карбидов . Meg С. Максимум твердости достигается в

11706162,5 63,5 63 62,5 62,5 62 59 57

120062,5 62,5 63 63,5 64 64,5 64 62 59

Более высокая твердость и предел 50 ти, получаемые при отпуске при 520-530°С, по сравнению со стандартным (550-570°С), обеспечивают максимальную стойкость инструмента при высадоч1гых операциях на ненагартованных заготовках с низкими механическими 55 свойствами (например, ), при обработке более прочных заготовок с шжение ударной вязкости и прочности инструмента при исполь62 0,34 0,42 2210 2530

этом случае после отпуска при 520-530° С, тогда как стали, закаленные от более высоких температур получают наибольц1ую твердость после отпуска при 550-560°С.

Твердость стали Р6М5 в зависимости от температуры закалки и отпуска представлена в табл. 2.

зовании отпуска 520-5 30° С определяют снижение его стойкости.

Понижение температуры отпуска ниже 520- 530°С или повышение сверх 550-560°С для стали, закаленной по оптимальному для холодноигтампового инструмента режиму, снижает твердость и, следовательно, предел текучести (табл. 2) в первом случае из-за наличия остаточного аустенита, во втором - из-за раз63 ,5 64,5 65 62,5 4650 4320 3610 3320 3120 0,35 0,20 0,17 0,45 2640 2720 2750 2810 2800 вития процессов такие изменения образны. Проведены эксплуатационные испытания ин-jo струмента, прошедшего термическую обработку по различным режимам закалки и отпусj 3 . Производили холодную высадку внутреннего шестигранного углубления в заготовках25 винтов М12 ГОСТ 11728-72 из стали 35 твердостью 82-92 HRB и 74-80 HRB на мно-Примечания: 1. Значения стойкости округлены до 100.

2.Коэффициент вариации равен отношению среднего квадратичного отклонения к среднему арифметическому значению стойкости.

3.После закалки от 1150° С в числителе указана стойкость после отпуска при 550-560° С, в знаменателе - после отпуска по прототипу.

Стойкость пуансонов в зависимости от тем- 50 обрабатываемого материала представлена в пературы трехкратного отпуска и твердоститабл. 5 (закалка от 1170°С).

Таблица 5 51121304 коагуляции карбидов, т.е.Влияиие температуры трехкратного отпусрежимов отпуска не целесо-ка на свойства стали Р6М5 после закалки от 1170°С представлено в табл. 3. ТаблицаЗ гопозиционном автомате мод. А1921, материал пуансонов - сталь Р6М5, Р18. Стойкость пуансонов в зависимости от температуры закалки после трехкратного отпус Р 550-560°С в течение 1 ч приведены в табл. 4 (твердость обрабатываемых заготовок HRB составляла 82-92). Т а б л и ц а 4

11213048

Технике-3koHoMH4ecKitii эффект от исполь-увеличения эксплуатационной стойкости пуанзования {Побретеиия достигается в результатесонов.

о

со о 1 Изобретение относится к термической обработке и может быть использовано в машиностроении для холодаоштампового инструмента, работающего в условиях высоких нагрузок, например при холодной высадке, т.е. в тех , случаях, когда инструмент вьтужденно изгота ливается из быстрорежущей стали. Стойкость инструмента в зтом случае определяется твердостью , пределами прочности и текучести, а также ударной вязкостью. Кроме того, изобретение может быть использовано и для режущего инструмента, работающего с невысокими скоростями резания и выходящего из строя вследствие поломок, например мелкоразмерного . Известна термическая обработка инструмента из быстрорежущих сталей 1. Температура закалки при этом выбирается такой, чтобы обеспечить красностойкость, что достигается когда величина аустенитного зерна соответствует, 9-11 баллу. После закалки выполняется многократный отпуск при 550570 С. Однако такая термическая обработка целесообразна для инструмента, работающего с ВЬ сокими скоростями резания, стойкость щтампового инструмента при зтом низка из-за по ниженных прочности и ударной вязкости, кроме того, наблюдается больщой разброс ее значений. Известен способ термической обработки ин струмента, включающий закалку от пониженных температур так, чтобы зерно аустенита не превосхохрто 11-12 балла, многократный отпуск производится при 550-560° С, для ста ли Р6М5, например, рекомендуется закалка от 1190-1210С, для стали Р18 - от 12401260° С 12. Такая термическая обработка обеспечивает некоторое повыщение прочностньгх свойств, стойкость штампового инструмента при этом также возрастает, но остается еще низкой, рассеяение значений стойкости при этом также велико. Наиболее близким к предлагаемому по тех нической сути и достигаемому результату яв ляется способ термической обработки изделий из быстрорежущих сталей типа Р6М5, включающий закалку от 1130-1150° С, т.е. в среднем на 60-80° ниже принятой, и четы рехкратный отпуск при следующих температу pax: первый и четвертый при 400-420°С, второй и третий при 560-570° С 3. После обработки по известному способу стали Р6М5 вторичная твердость составляет 60-62 HRC, прочность на изгиб 40004600 МПА, ударная вязкость 0,34-0,4 МДж/м удельное электросопротивление не более 0,550 ,60ОмМм/м. 4 Однако этот способ предназначен для изделий , работающих при высоких температурах. Такая термическая обработка стали Р6М5 ставит целью получение в структуре бейнита, т.е. мягкой составляющей с пониженными по сравнению с мартенситом твердостью, пределом прочности и текучести. Кроме того, известный способ предусматривает относительно невысокий уровень легированности твердого раствора (удельное электросопротивление закаленной стали Р6М5, характеризующее легированность , не должно превышать 0,55- 0,60 Оммм /м), что обеспечивает повышенную тегшопроводность, необходимую, например, для горячих штампов, но не позволяет получить нужных твердости и предела текучести.-. Это вызывает преждевременный выход из строя холодноштампового инструмента. Рассеяние значений стойкости при этом также достаточно велико. Целью изобретения является повышение стойкости инструмента путем увеличения твердости и предела текучести на сжатие при сохранении прочности на изгиб и ударной вязкости. Для достижения поставленной цели согласно способу термической обработки инстрз мента из быстрорежзтцей стали, включающему нагрев под закалку до температуры ниже принятой , закалку и многократный отпуск, нагрев под закалку осуществляют до температуры выще окончания растворения карбидов М2зСб и ниже на 10° С начала интенсивного растворения карбидов Мб С. Закалку стали Р6М5 осуществляют от 1160-1180°С. Закалку стали Р18 осуществляют от 1180- 1190° С. Отпуск выполняют при 520-5 30° с для инструмента , работающего в условиях с 1шзкими ударными нагрузками. Отпуск выполняют при 5 5 0-5 60° С для инструмента , работающего в условиях с высокими ударными нагрузками. Выбор режимов закалки определяется составом карбидных фаз быстрорежущих сталей и условиями растворения карбидов при нагреве под закалку. В быстрорежзоцих сталях типа Р6М5, Р18 присутствуют карбиды трех типов: на основе хрома - Ме2зСб, на основе вольфрама и молибдена - и на основе ванадия МеС (Me - атомы металла, С - углерода). Окончательное растворение карбидов MejjCe происходит при температурах около 1160° С как в вольфрамовых - Р18, так и в вольфрамомолибденовых - Р6М5 сталя, а начало интенсивного растворения карбидов Мее С, ответственных главным образом за

31

сдерживание роста , при температурах 1190-1200° С, о чем свидетельствует, например , изменение удельного электросопротивления .

На чертеже представлен график зависимости удельного электросопротивления от температуры закалки.

Снижение температуры -закалки ниже указанного предела не позволяет ролучить нужные твердости и предел текучести, необ)одимые прочностные свойства из-за недостаточной легированности твердого раствора и, как следствие, недостаточной инстенсивности процессов дисперсионного твердения при отпуске . Это приводит к низкой стойкости инструмента из-за поломок либо к потери формы

213044

инструмента вследствие пластических дефор . маций.

Ограничение верхнего предела определяется тем, что закалка непосредственно от темпера5 туры начала интенсивного растворения карбидов уменьшает прочность н ударную вязкость, что связано с началом роста зерна, при этом стойкость инструмента падает резко, а снижение температуры закалки на величину to меньшую 10°С, в реальных условиях термической обработки невозможно.

Пример. Исследования по определению влияния температуры закалки на свой15 быстрорежущей стали Р6М5 представлены в табл. 1.

Таблица 1