Способ термической обработки инструментов из быстрорежущих сталей в соляных ваннах

Изобретение относится к области металлургии и инструментального производства и может быть использовано при термической обработке инструментов из быстрорежущих сталей. Технический результат от изобретения - снижение трудоемкости, повышение производительности труда, ускорение процесса производства. Технический результат достигают тем, что предварительный нагрев инструментов производят методом, который обеспечивает заданную твердость (HRC_э 36-46) на хвостовой и на рабочей части (HRC_э 62) после окончательной термической обработки инструментов. При такой технологии подогрева обеспечивается твердость HRC_э 36-46 на хвостовой части инструментов без дополнительных режимов термической обработки, что позволяет снизить трудоемкость, повысить производительность труда и ускорить процесс производства. Изобретение может быть использовано в машиностроении и приборостроении. 2 табл.

 

Изобретение относится к области термической обработки и может быть применено при закалке инструментов из быстрорежущих сталей в соляных ваннах.

Известны способы термической обработки быстрорежущих сталей в соляных ваннах, которые заключаются в предварительном, а затем в окончательном нагреве рабочей части инструментов в соляных ваннах. После чего следует термическая обработка хвостовой части инструментов путем нагрева токами высокой частоты или в соли при температуре 840-860°С с последующим отпуском при 400-450°C [1].

Этот способ удлиняет технологический процесс, повышает себестоимость инструментов, т.к. требует проведения дополнительно двух операций, а также вызывает снижение качества режущей части инструментов.

Известен способ термической обработки быстрорежущей стали путем нагрева всего инструмента до температуры на 60-80°С ниже температуры закалки, а затем - поверхности до температуры на 40-80°С выше температуры закалки [2].

Однако этот способ предусматривает получение только максимальной твердости рабочей (режущей) части, не обеспечивая получения твердости HRC_Э 36-46 на хвостовике и требует дополнительного дорогостоящего оборудования для проведения быстрого нагрева поверхности.

Технический результат, достигаемый от применения предлагаемого способа, заключается в снижении трудоемкости, повышении производительности труда, ускорении процесса производства.

Для получения указанного технического результата в предлагаемом способе термической обработки инструментов из быстрорежущих сталей в соляных ваннах, включающем предварительный и окончательный нагрев под закалку, закалку и отпуск, инструменты предварительно прогревают, а окончательный нагрев производят только рабочей части при температуре закалки.

Отличительный признак предлагаемого способа - предварительный нагрев до 820-920°С всех инструментов при нагреве до температуры закалки только рабочей части инструментов. В этом случае после отпуска на заданную твердость (≥HRС_Э62) рабочей части инструментов, при 540-570°С два, три раза, на хвостовой части инструментов обеспечивается твердость HRC_Э36-46.

Перечисленные особенности являются новым существенным отличием предлагаемого способа от известных, что и обеспечивает технический результат.

Твердость НRС_Э36-46 на хвостовой части инструментов обеспечивается вследствие низкой температуры аустенитизации ее (при 820-920°С) в сочетании с отпуском при 540-570°С.

Перечисленные особенности являются новым существенным отличием предлагаемого способа от известных, что обеспечивает технический результат.

Предлагаемый технологический процесс способствует получению меньшей деформации инструментов малых сечений и большой длины (сверл, концевых фрез, метчиков и т.п.).

ПРИМЕР ПРАКТИЧЕСКОГО ПРИМЕНЕНИЯ

Проводили закалку концевых фрез (диаметром 4-8 мм), сверл (диаметром 3-5 мм) и образцов диаметром 3 мм, длиной 60 мм с наружными центрами под углом 60°.

Инструменты и образцы устанавливали вертикально в специальное приспособление из нержавеющей стали. Приспособление с инструментами и образцами загружали в соляную ванну состава 22% NaCl и 78% BaCl₂ для подогрева. Инструменты в ванне подогрева выдерживали из расчета 20-30 секунд на мм диаметра, затем приспособление переносили в ванну окончательного нагрева, где выдерживали из расчета 10-12 секунд на мм диаметра. Извлекали приспособление с инструментами и образцами и переносили в масло с температурой 60-80°С для окончательного охлаждения.

Предварительный подогрев производили:

а) полностью, погружая инструменты и образцы в соль;

б) погружая только рабочую часть инструментов и образцов в соль.

Для окончательного нагрева инструменты погружали в соль только на длину рабочей части. После закалки и отпуска производили измерение различных параметров.

Результаты экспериментов представлены в таблицах 1 и 2.

Таблица 1 ТВЕРДОСТЬ ИНСТРУМЕНТОВ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ РЕЖИМОВ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ
№№ режимов	Вид инструментов, диаметром, мм	Сталь	Температура подогрева, °С, инструментов	Температура окончательного нагрева рабочей части, °C±10°С	Отпуск °С ±10°С, 1 час, 3 раза	Твердость, НRСЭ
хвостовой части	рабочей части
1	Концевые		800			29-33
2	фрезы	Р6М5	820	1210	550	36-38	63-64
3	диаметром		920			42-46
4	4-8 мм		950			48-50
5	Сверла		800			30-33
6	диаметром	Р18	820	1270	560	36-38	62-63
7	3-5 мм	920	42-46
8			950			50-53
ПРИМЕЧАНИЯ К ТАБЛИЦЕ №1: 1. Режимы термической обработки №№1, 4, 5, 8, выходящие за пределы предлагаемого способа. 2. Режимы термической обработки №№2, 3, 6, 7 - предлагаемый способ.

Таблица 2 ДЕФОРМАЦИЯ (БИЕНИЕ) ОБРАЗЦОВ ИЗ СТ. Р18 ПОСЛЕ РАЗЛИЧНЫХ РЕЖИМОВ ЗАКАЛКИ
№№ п/п образцов		Биение образца, мм	Примечание
до закалки	после закалки
1	Подогрев образцов производили		0,02	Предлагаемый способ
2	полностью в соляной		0,03
3	ванне при 880-920°С в	0,01	0,02
4	течение 1 минуты, затем		0,03
5	переносили образцы в	0,02	0,02
6	соляную ванну на температуру 1260-1280°С, где прогревали только рабочую часть из расчета 10-12 с/мм, охлаждали образцы в масле.		0,04
7	Подогрев производили		0,06	Способ-
8	только рабочей части	0,01	0,06	прототип
9	образцов в соляной ванне		0,08
10	при 880-920°С в течение		0,08
11	1 минуты, затем переноси-	0,02	0,07
12	ли образцы в соляную ванну на температуру 1260-1280°С, где также прогревали только рабочую часть из расчета 10-12 с/мм, охлаждали образцы в масле.		0,08
ПРИМЕЧАНИЯ: 1. Образцы с центрами под углом 60°, диаметром 3 мм, длиной 60 мм. 2. Образцы для измерения деформации закрепляли в центрах, а биение определяли индикатором в центральной части. Цена деления индикатора 0,001 мм. 3. Рабочая часть образца размером 30 мм.

Использование предлагаемого способа позволяет:

1. Получить твердость HRС_Э 36-46 у хвостовой части.

2. Повысить производительность труда.

3. Снизить трудоемкость процесса.

4. Снизить себестоимость продукции.

5. Сократить технологический процесс на 3-4 часа.

Следует отметить, что предлагаемый способ обеспечивает более чистую поверхность всех инструментов, т.к. во время предварительного нагрева поверхность инструментов покрывается тонким слоем соли, который при окончательном нагреве рабочей части предохраняет поверхность хвостовой части от окисления.

Источники информации

1. Ю.А.Геллер. Инструментальные стали. М. Металлургия, 1975 г., с.441 и 1983 г., с.225-226.

2. Авторское свидетельство СССР №590349 по кл. С 21 D 9/22.

Способ термической обработки инструментов из быстрорежущих сталей в соляных ваннах, включающий предварительный нагрев, окончательный нагрев под закалку, закалку и отпуск, отличающийся тем, что инструмент предварительно нагревают полностью при свыше 840 и до 920°С, а окончательные нагрев проводят только его рабочей части при температуре закалки.