Инструмент из быстрорежущей стали марки р18


C21D1/09 - Изменение физической структуры черных металлов; устройства общего назначения для термообработки черных или цветных металлов или сплавов; придание ковкости металлам путем обезуглероживания, отпуска или других видов обработки (цементация диффузионными способами C23C; поверхностная обработка металлов, включающая по крайней мере один процесс, предусмотренный в классе C23, и по крайней мере другой процесс, охватываемый этим подклассом, C23F 17/00; однонаправленное отвердевание эвтектики или однонаправленное разделение эвтектик C30B)

Владельцы патента RU 2307007:

Научно-исследовательский институт механики Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова (RU)

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для холодной и горячей механической обработки различных материалов, преимущественно металлов и их сплавов. Инструмент из быстрорежущей стали Р18 может представлять собой резец, фрезу, сверло, метчик и т.д. Инструмент, выполненный из быстрорежущей стали марки Р18, содержащей α-фазу - мартенсит α-Fe, легированный хромом и вольфрамом, γ-фазу - аустенит, легированный хромом и вольфрамом, и карбид быстрорежущей стали Fe3W3C. Концентрация аустенита составляет не более 4,4±0,5 мас.%, концентрация мартенсита - не менее 84,3±4,0 мас.%, а концентрация Fe3W3C - 11,3±0,6 мас.%. Увеличивается прочность и уменьшается хрупкость инструмента. Увеличивается срок службы инструмента. 1 табл.

 

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для холодной и горячей механической обработки различных материалов, преимущественно металлов и их сплавов, и может быть выполнено в виде различного типа резцов, фрез, сверл, метчиков и т.д.

Известен инструмент, изготовленный из быстрорежущей вольфрамовой стали Р9 [1]. Недостатком инструмента, изготовленного из стали Р9, является ухудшение шлифуемости: возникновение при шлифовании прижогов и налипания обрабатываемого металла на инструмент.

Наиболее близким к заявляемому инструменту является инструмент, изготовленный из быстрорежущей вольфрамовой стали Р18 [2]. Недостатком инструмента из стали Р18 является большое содержание карбидов в стали, что приводит к меньшим значениям прочности и пластичности по сравнению со сталями с меньшим содержанием вольфрама.

Заявляемое изобретение направлено на увеличение прочности и уменьшение хрупкости быстрорежущей стали Р18 и, тем самым, на увеличение срока службы инструмента, изготовленного из нее.

Указанный результат достигается тем, что в инструменте, изготовленном из быстрорежущей стали марки Р18, содержащей α-фазу - мартенсит α-Fe, легированный хромом и вольфрамом - Fe48CrW (ОЦК), γ-фазу - аустенит γ-Fe, легированный хромом и вольфрамом Fe48CrW (ГЦК), и карбид быстрорежущей стали Fe3W3C, концентрация аустенита составляет не более 4,4 мас.%, концентрация мартенсита - не менее 84,3 мас.%, а концентрация Fe3W3C остается практически неизменной.

Отличительными признаками заявляемого изобретения являются:

- выбор концентрации аустенита, не превышающей 4,4 мас.%;

- выбор концентрации мартенсита не меньше 84,3 мас.%;

- сохранение практически неизменной концентрации карбида быстрорежущей стали.

Экспериментально установлено, что концентрация γ-фазы железа - аустенита γ-Fe, легированного хромом и вольфрамом - Fe48CrW, реализуемая в заявляемом инструменте и равная 4,4 мас.%, в 3,25 раза меньше концентрации γ-фазы в базовом инструменте.

Эта концентрация является минимально достижимой под воздействием ионизирующей радиации в условиях наших опытов. Концентрации γ-фазы, большие 4,4 мас.% и реализуемые при других режимах ионизирующей радиации, приводят к меньшему увеличению прочности по сравнению с базовым инструментом. Поэтому их применение в заявляемом инструменте нецелесообразно.

Экспериментально установлено, что концентрация α-фазы - мартенсита α-Fe, легированного хромом и вольфрамом - Fe48CrW, реализуемая в заявляемом инструменте и равная 84,3 мас.%, на 16% больше концентрации α-фазы в базовом инструменте.

Эта концентрация является максимально достижимой под воздействием ионизирующей радиации в условиях наших опытов. Концентрации α-фазы, меньшие 84,3 мас.% и реализуемые при других режимах ионизирующей радиации, приводят к меньшему увеличению прочности по сравнению с базовым инструментом. Поэтому их применение в заявляемом инструменте нецелесообразно.

Экспериментально установлено, что концентрация карбида быстрорежущей стали Fe3W3С практически не изменяется под действием ионизирующей радиации и остается равной около 11-12 мас.%.

Сущность заявляемого изобретения поясняется нижеследующим описанием.

Инструмент представляет собой единое целое и не имеет движущихся частей, поэтому работа инструмента не описывается и чертежи, поясняющие работу инструмента, не приводятся.

Аустенит γ-Fe, легированный хромом и вольфрамом - Fe48CrW (γ-фаза), имеющий гранецентрироваанную кубическую решетку, необходим при закалке изделий из быстрорежущих сталей [3], но после закалки он оказывает на инструмент лишь отрицательное действие, уменьшая срок его службы. Обычно концентрацию аустенитов стали после закалки изделий, изготовленных из нее, уменьшают путем многократных отжигов (отпуск стали). Эти отжиги ухудшают свойства закаленной стали.

Экспериментально установлено, что воздействие проникающей радиации на инструмент, изготовленный из стали Р18, уменьшает концентрацию аустенита в ней, который переходит в мартенсит.

Проверка достижения заявленного технического результата осуществлялась следующим образом. Базовые образцы из быстрорежущей стали Р18 и образцы из стали Р18, подвергнутые радиационной обработке, исследовались методом рентгеновской дифрактометрии. Фазовый состав стали определялся при помощи программ PHAN и PHAN% [4].

Пример

Образцы цилиндрической формы (диски) диаметром 20 мм и толщиной 5 мм после термообработки (закалки и отпуска) облучались со стороны одного из плоских оснований проникающей радиацией. Образцы, как необлученный (базовый), так и облученные, исследовались методом рентгеновской дифрактометрии. Результаты экспериментов представлены в таблице.

Из таблицы ясно, что, благодаря радиационной обработке, концентрация остаточного аустенита уменьшается в 3,25 раза. Аустенит переходит в мартенсит, поэтому в условиях опыта концентрация мартенсита увеличивается на 16%. Концентрация карбида быстрорежущей стали с учетом ошибок измерений не изменяется в результате облучения.

Таблица

Концентрации (мас.%) мартенсита, аустенита и карбида быстрорежущей стали Fe3W3С в образцах быстрорежущей стали марки Р18 в необлученном образце и образце, подвергнутом воздействию проникающей радиации
ФазаНеоблученный образецОблученный образец
α-фаза72,7±5,384,3±4,0
γ-фаза14,3±1,34,4±0,5
Fe3W3C13,0±1,111,3±0,6

Столь заметное уменьшение концентрации остаточного аустенита безусловно уменьшает хрупкость инструмента, изготовленного из стали Р18, хотя точную оценку величины уменьшения трудно дать, исходя из представленных данных. Увеличение срока службы инструмента, изготовленного из стали Р18 и подвергнутого радиационной обработке, благодаря переходу аустенита в мартенсит, необходимо определять экспериментально.

Источники информации

1. Геллер Ю.Г. Инструментальные стали. М.: Металлургия, 1968. - 568 с. - С.354-355.

2. Геллер Ю.Г. Инструментальные стали. М.: Металлургия, 1968. - 568 с. - С.353 (прототип).

3. Геллер Ю.Г. Инструментальные стали. М.: Металлургия, 1968. - 568 с. - С.178-188.

4. Шелехов Е.В., Свиридова Т.А. Программы для рентгеновского анализа поликристаллов // Металловедение и термическая обработка металлов. - 2000. - №8. - С.16-19.

Инструмент, выполненный из быстрорежущей стали марки Р18, содержащей α-фазу - мартенсит α-Fe, легированный хромом и вольфрамом, γ-фазу - аустенит, легированный хромом и вольфрамом, и карбид быстрорежущей стали Fe3W3C, отличающийся тем, что концентрация аустенита составляет не более (4,4±0,5) мас.%, концентрация мартенсита - не менее (84,3±4,0) мас.%, а концентрация Fe3W3C - (11,3±0,6) мас.%.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для различного типа резцов, фрез, сверл, метчиков и т.д. .
Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для различного типа резцов, фрез, сверл, метчиков и т.д. .
Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для различного типа резцов, фрез, сверл, метчиков и т.д. .
Изобретение относится к области металлургии, в частности к производству сортового проката, в прутках, калиброванного круглого, из среднеуглеродистой микролегированной стали повышенной обрабатываемости резанием, используемого для изготовления штоков амортизаторов автомобиля.
Изобретение относится к черной металлургии, в частности к стали, используемой для изготовления железнодорожных рельсов. .
Изобретение относится к области металлургии, в частности к производству сортового проката круглого, в прутках, используемого для изготовления штоков амортизаторов.
Изобретение относится к области металлургии, в частности к производству сортового проката, для изготовления шаровых пальцев, наконечников тяг и шаровых опор подвески автомобиля.
Изобретение относится к области металлургии, в частности, к экономнолегированным сталям, предназначенным для изготовления изделий, эксплуатирующихся в агрессивных высокоминерализованных средах, содержащих сероводород и углекислый газ.

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к производству стали для железнодорожных рельсов. .
Изобретение относится к сварке и касается состава сварочной проволоки для сварки и наплавки изделий из высокоуглеродистых сталей, работающих при больших знакопеременных нагрузках, и может быть использовано, преимущественно, при восстановлении узлов и деталей железнодорожного подвижного состава.
Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для различного типа резцов, фрез, сверл, метчиков и т.д. .
Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для различного типа резцов, фрез, сверл, метчиков и т.д. .
Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для различного типа резцов, фрез, сверл, метчиков и т.д. .

Изобретение относится к области инструментальной промышленности, в частности к обработке материалов давлением. .

Изобретение относится к области обработки износостойких изделий инструментального назначения и может быть использовано для повышения ресурса работы инструментов, деталей машин и механизмов, работающих в условиях резания, трения и абразивного износа.

Изобретение относится к обработке металлов давлением применительно к повышению стойкости инструментальных сталей и может применяться в авиастроении, судостроении и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к способам повышения износостойкости инструмента магнитной обработкой. .
Изобретение относится к области металлургии и инструментального производства и может быть использовано при термической обработке инструментов из быстрорежущих сталей.

Изобретение относится к области обработки металлорежущего инструмента, а именно к повышению износостойкости металлорежущего инструмента, изготовленного из инструментальных сталей, путем воздействия на инструмент нагрева и импульса магнитного поля.

Изобретение относится к технологии поверхностного упрочнения металлообрабатывающего инструмента и может быть применено в машиностроении. .
Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для различного типа резцов, фрез, сверл, метчиков и т.д. .
Наверх