Способ термической обработки быстрорежущей стали

 

Использование: изобретение относится к термической обработке быстрорежущей стали. Сущность способа: быстрорежущую сталь подвергают закалке, затем ведут нагрев до 460-480°С без выдержки, охлаждают на воздухе и осуществляют отпуск при 550-560°С. 1 табл.3 ил.

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (st)s С 21 D 9/22

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4829808/02 (22) 29,05.90 (46) 23,07.92, Бюл, ¹ 27 (71) Харьковский автомобильно-дорожный институт им. Комсомола Украины и Харьковский велосипедный завод им. Г,И.Петровского (72) С,С.Дьяченко, Ю.И,Шумаков, А.И,Христофоров, Т.А,Оприщенко и Г,С.Шевченко (56) Термическая обработка в машиностроении. Справочник./Под ред. Ю.M,Ëàõòèíà, А,Г.Рахштадта — М,Машиностроение, 1980, с. 382-384.

Инструментальные стали, Справочник, / Под ред, А.П,Гуляева — M.: Машиностроение, 1975, с, 167-168.

Изобретение относится к термической обработке изделий иэ быстрорежущей стали, преимущественно для тяжелонагружен. ного инструмента холодного выдавливания, и предназначено для использования в инструментальной, машиностроительной и автомобильной отраслях промышленности, Известен способ упрочнения быстрорежущих сталей, включающий закалку с низким отпуском при 320-380 С в течение 1 ч и двукратным высокотемпературным отпуском при 540-560 С по 1 ч.

Недостатком способа являются недостаточно высокие прочностные свойства термообработанной быстрорежущей стали, что снижает эксплуатационную стойкость инструмента.

Известен также способ термообработки изделий из быстрорежущей стали, согласно.которому закалку проводят от 1130-1150 С, первый и четвертый отпуск при 400-420 С г. Ж, ) 749268 А1 (54) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

БЦСТРОРЕЖУЩЕЙ СТАЛИ (57) Использование; изобретение относится к термической обработке быстрорежущей стали. Сущность способа: быстрорежущую сталь подвергают закалке, затем ведут нагрев до 460 — 480 С без выдержки, охлаждают на воздухе и осуществляют отпуск при

550 — 560 С. 1 табл.3 ил, по 1 ч, второй и третий отпуск при 560570 С по 1 ч.

Недостатком способа является недостаточно высокий предел текучести вследствие пониженной температуры закалки и наличия бейнита в структуре стали, что снижает эксплуатационную стойкость инструмента.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является режим термообработки, включающий закалку с температуры 1220+5 С и двукратный отпуск при 555+5 С по 1 ч, К недостаткам способа можно отнести недостаточно высоки» прочностные свойства (предел текучести при сжатии оЪ,2 = 3150

МПа, твердость HRC 65,2 (HRC 66),что снижает эксплуатационную стойкость инструмента, Указанные недостатки обусловлены недостаточно равномерным распределением карбидов MzC по объему зерна в процессе отпуска, 1749268

Целью изобретения является повышеНИЕ ПРОЧНОСТНЫХ СВОЙСТВ.

Указанная цель достигается согласно способу термической обработки быстрорежущей стали, включающему закалку, на- 5 грев, охлаждение и отпуск при 555 + 5 С, нагрев перед отпуском осуществляют при

460-480 С, охлаждение ведут на воздухе.

Кроме того, целесообразно нагрев до

460-480ВС осуще©твлять с выдержкой в те- 10 чение 1-2 ч, При 460-4800С выделяется карбид

М2зС6. Понижение температуры нагрева на

70-100 С по сравнению с прототипом приводит к уменьшению путей диффузии и кои- 15 . тического размера карбидного зародыша, что повышает плотность и однородность распределения карбида М2зСб в матрице, ° так как выделение происходит по всему объему зерна. 20

При 550-560 С в структуре быстрорежущей стали появляются карбиды типа М2С и

МС, Они образуются на уже имеющихся карбидах М2эС6, изменяя их химический состав, но приобретая такие их свойства. как 25 дисперсность и однородность распределения, Наличие в структуре высокодисперсной и равномерно распределенной в матрице карбидной фазы, которая эффективно тор- 30 мозит дислокации, повышает твердость, сопротивление пластической деформации и прочность быстрорежущей стали.

Остаточный аустенит закаленных сталей характеризуется высокой легированно- 35 стью и низкими температурами начала (Мн) и конца (Мк) мвртенситного превращения.

При нагреве до 460-480 С в аустените зарождаются карбидные частицы, когерентно связанйые с матрицей и равномерно в ней 40 распределенные. В процессе отпуска при

550-560 С эти выделения являются предпочтительными системами образования карбидов MC и М2С. В процессе йзотермической выдержки 45 в течение 1-2 ч после нагрева до 460-480 С остаточный аустенит обедняется углеродом и легирующими элементами, происходит срыв когерентности и выделение карбидов, точки Мн и М» повышаются и после отпуска 50 при 550-560 С происходит полное превращение остаточного аустенита и повышение твердости стали.

8 процессе изотермической выдержки большинство выделяющихся из мартенсита 55 и аустенита карбидов выравниваются по химическому составу и дорастают до критического размера, что повышает число возможных центров кристаллизации, à в конечном счете после отпуск при 550560 С вЂ” дисперсность и равномерность распределения карбидов МгС, MC. т.е. прочность стали, На фиг.1 и 2 изображена схема предлагаемого режима термической обработки быстрорежущей стали; на фиг,3 — схема режима термической обработки, описанно-. го в известном способе, По предлагаемому способу в процессе термической обработки быстрорежущей стали целесообразно провести закалку инструмента в масле от температур 1220+ 5 С, затем нагреть до 460-480 С, выдержать 1-2 ч и охладить на воздухе, после чего отпускать при 555 + 5 С в течение 1 ч.

Предлагаемый способ может быть реализован при использовании печей-ванн для закалки (с BaCb) и отпуска (c КНОз) быстрорежущих сталей.

Так, например, для осуществления способа иэ быстрорежущей стали Р6М5 химического состава, мас.ь: С 0,80; ЧЧ 6,03;

Мо 4,83, Сг 4,37; V 2,0, изготовлен пуансон, предназначенный к эксплуатации в процессе холодного выдавливания, с диаметром рабочей поверхности 26 мм.

Пуансон подогревают 15 мин при 800 С в печи с защитной атмосферой, затем прогревают до 1220 С в BaClz ванне, выдерживают 3 мин, после чего проводят закалку в масло, Закаленный пуансон помещают в печьванну с ККОз при 470 С, выдерживают 4 мин до полного прогрева и охлаждают на воздухе, Параллельно с охлаждением пуансона до комнатной температуры печь-ванну с КЙОз разогревают до 560 С. Затем туда погружают пуансоны и выдерживают 1 ч, после чего охлаждали на воздухе (фиг,1).

На цилиндрических образцах диаметром 10 мм и высотой 15 мм определяют предел текучести при сжатии и твердость„ которые после указанной термообработки составляют 3300 МПа и 66,5 HRC3 соответственно;

Для осуществления способа термической обработки закалку пуансона проводят в аналогичных условиях, после нагрева до

470 С (4 мин) делают изотермическую выдержку 1 ч, затем пуансон охлаждают на воздухе.

Условия проведения последующего отпуска при 560 С аналогичны описанному, Предел текучести при сжатии стали Р6М5 и твердость после термообработки составляют 3350 МПа и 67 HRC соответственно.

Результаты испытаний даны в таблице (температура закалки пуансонов из стали

Р6М5 1225 С}.

1749268

Из таблицы видно, что наиболее высокие значения твердости и предела текучести при, сжатии стали Р6М5 получаются при дополнительном нагреве 460-480"С и продолжительности изотермической выдержки 1-2 ч. 5

В результате использования предлагаемого способа предел текучести при сжатии достиг 3300 МПа, твердость 67 HRC>, Повышение прочностных свойств приводит к повышению эксплуатационной стойкости 10 инструмента.

Изобретение в сравнении с прототипом обеспечивает повышение предела текучести быстрорежущей стали Р6М5 на 6; (от

3150 до 3350 МПа), твердости íà 2$ (от 66 15 до 61 HRC>). Повышается эксплуатационная стойкость инструмента, например пуансонов холодного выдавливания из сталиР6М5, предназначенных для штамповки втулок из стали 15Х, в 1,5-2 раза вследствие 20 повышения прочностных свойств, 6

Изобретение представляет большой интерес для народного хозяйства. так как позволяет за счет повышения эксплуатационной стойкости инструмента сократить расход дорогостоящей и дефицитной быстрорежущей стали, не оказывает отрицательного воздействия на состояние окружающей среды.

Формула изобретения

1. Способ термической обработки быстрорежущей стали, включающий закалку, нагрев, охлаждение и отпуск при 555 «+ 5ОС, отличающийся тем, что, с целью повышения прочностных свойств, нагрев перед отпуском осуществляют до 460—

480 С, охлаждение ведут на воздухе.

2. Способ по п1, отл ич а ю щий с я тем. нагрев до 460-480 С осуществляют с выдержкой в течение 1 — 2 ч.

1749268 0 О S05

408пА ыйрмкц, апцн

%08/

80 56 f5 Ю"

Время 5ыдервко, ици