Способ термической обработки среднеуглеродистых быстрорежущих сталей

 

О П И С А Н И Е ()ббб148

И ЗОБ РЕТЕ Н ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

F (51) М. Кл.и

С 21 D 9/22

К АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 20.05.75 (21) 2135688/02 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам иэооретений и открытий (43) Опубликовано 25.04.77. Бюллетень М 15 (53) удК

621.785.79 (088.8) (45) Дата опубликования описания 31.05.77 (72) Авторы изобретения

М. И. Гитгарц и А. А. Сусин

Институт проблем надежности и долговечности машин АН Белорусской ССР (71) Заявитель (54) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ СРЕДНЕУГЛЕРОДИСТЫХ

БЫСТРОРЕЖУЩИХ СТАЛЕЙ

Изобретение относится к машиностроению, преимущественно к инструментальному производству, и может использоваться при термической обработке изделий, главным образом инструмента из среднеуглеродистых быстрорежущих сталей типа

Fe — Со-W.

В машиностроении для обработки резанием высокопрочных и жаропрочных материалов внедряются среднеутлеродистые быстрорежущие стали Fe

-Со-W повышенной теплостойкости.

Важнейшие свойства этих сталей — твердость и теплостойкость определяются составом закаленного твердого раствора, и в особенности содержанием в последнем одного из главных легирующих элементов — вольфрама. Это обусловлено тем, что упрочнение сталей данного класса достигается за счет выделения при отпуске (старении) высокодисперсной фазы на основе вольфрамида железа. При этом количество упрочняющей фазы и эффект упрочнения тем выше, чем большее количество вольфрама содержит закаленный твердый раствор.

Насьпцение твердого раствора вольфрамом происходит за счет растворения при высокотемпературном нагреве под закалку избыточной карбидной фазы Fe> W4 C(M< С), содержащейся в этих сталях в количестве до-20 вес.%.

Известен способ термической обработки инструмента из среднеуглеродистых быстрорежущих сталей Fe — Со — W (11, заключающийся в закалке от температур 1250-1300 С и последующем отпуске при 560 — 600 С продолжительностью 3 час fl j.

Для улучшения обрабатываемости сталей вводят операцию отжига заготовок, которая не оказы1р вает влияния, а иногда даже ухудшает свойства инструмента после окончательной термообработкизакалки и отп сК2.

Отжиг проводят при температуре выше Ас (880 — 1000 С), 2 час с последующим охлаждением ц с печью нлн на воздухе, либо до 600 — с печью, далее — на воздухе.

Однако сущес;-.уто:ш..й спосоо oGp" ботки не позволяет получать макси.аа.—:.. ую теплостойкость стали, так как он пе об. ..:.a=.ê при закалке перевод в твердый раствор максимально возможных количеств вольфрама.

Обеспечить более высокую концентрацию вольфрама в твердом растворе путем повышения температуры нагрева под закалку практически не26 возможно, так как увеличение температуры закал555148 ки свыше 1300 С вызывает рост зерна, приводящий к падению ударной вязкости и прочности

Цель изобретения — повышение теп.ы,: гонке ти деталей из среднеуглеродистой быстрор жущей стали Fe — Со-W.

Это достигается тем, что в известном способе термической обработки, включающем атяжг, закалку и отпуск, отжиг ведут при температуре ниже точки Асг преимущественно при 800--900 C. в течение 20 — 50 час.

Указанный отжиг обеспечивает понижение содержания вольфрама в избыточной карбидной фазе

МеС. Степень обеднения вольфрамом карбида М6С зависит от температуры изотермической выдержки.

При этом содержание вольфрама в карбиде тем меньше, чем ниже температура изотермической выдержки. Уменьшение содержания вольфрама в карбидной фазе МбС приводит к тому, что при последующем высокотемпературном нагреве под закалку в твердый раствор переходит большее количество вольфрама. Принщгпиальное отличие предлагаемого способа термической обработки заключается в том, что повышение содержания вольфрама в твердом растворе достигается не за счет увеличения температуры закалки или введения дополнительного количества этого элемента в сталь, а за счет перераспределения вольфрама между твердым раствором и избыточной карбидной фазой.

Пример. Проводят термическую обрабогк" образцов из среднеуглеродистой быстрорежущей стали Fe-Co-W марки ЭП634. Состав стали, вес. -c.

С 027

Ь 4,а4, Ме 0,15

Со 8.68

3 - 8 г 1 s7

Fe О гальное

Образцы из сга1ги в состоянии поставки подвергают изотермиче кой выдержке при 870 C в гече1р ние 50 час.

После изотермической выдержки проводят закалку от 1 75 C - охлаждение.,1 з масле и отпуск при 590 C с продолжительностью 3 час.

Для получения сравнительных данных парал15 лельно проводяr .ермообработку однотипных образцов по известному способу (закалка от 1275 С, отпуск при 590 С продолжительностью 3 час.) металлографически на микроскопе МИМ-8. Во всех случаях после закалки от 1275оС зерно имело размер, 20 соответствующий 9 — 10 баллам, О содержании вольфрама в карбиде М6С и закаленном твер:<ом растворе сулят по величине их постоянной кристаллической решетки, которая, как известно, тем меньше, чем ниже содержание б вольфрама в этих фазах и наоборот. Твердость образцов измеряют после закалки и старения. Теплостойкоi 1ь оп, еделлют после оконца re-:iüíÎÉ термообрабоrx» путем иэмсреггия горячей твердости при темпера.урах 500 и 600 С.

30 Результаты сравнительных испытаний приведены в -«блице

555148 ь м о о а

Ж

3-: о

0 х оь аь

»о

0 о х ь п,о и а о сч о о и д М ч ь

»о

М ) ь

CO

v> е1

О о х и х

Ф о

О о

» о х х

Й о»

so<

Etl а х о о

III н ж о ь ь ю и » ь

õ х ф о н

О

v

1 о о

О ь о» а м о ь

Р

»Г) С ) ф Я

И

8 о

)х о

Х

5 и

\ у

v > и «»

0 о» о о ь х

С4

Q x

Й

О О о Ф ь х а а> х

13 а ф м

М д о

Д»»I

И

1,я а ю й

Ф

)Я

»о

Я й

»о

Й н

О

Cl о»

lD о о о

)ф о х н»

О 1D ао а и

» со н сч сто- о х ."!0 va 1

g E,gg

О х х

1 ю в н сч с ) о о о

Ю о ь са

Я о х й

Я

LL

>хо э и

С 4

° -» мk

Ра

g x

5 и

vO

П ц » х le о

МЭ

"и

«. а

ЯЭ

5й

И,Оо е ь о с5 я. (d

«» >Я а о

Й, 555148

Составитель Г. Шевченко

Техред Г. Родак

Корректор А. Лакнда

Редактор Л. Лашкова

Тираж 672 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретениЯ и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 420/13

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Как видно из таблицы, термическая обработка по новому способу обеспечивает некоторое повышение твердости как после закалки, так и после старения, а также значительное повышение горячей твердости при температурах 500 — 650 С. Повышение теплостойкости стали при новом способе термообработки, оцениваемое по результатам измерения горячей твердости, составляет 10 — 20%.

Использование предлагаемого способа термической обработки инструмента (или деталей) из среднеуглеродистых быстрорежуших сталей Fe—

--Со — W обеспечивает по сравнению с существующими способами повышение теплостойкости, и, как следствие, повышение эксплуатационных свойств и долговечности инструмента.

Формула изобретения

Способ термической обработки среднеуглеродистых оыстрорежуших сталей, включающий отжиг, закалку и отпуск, отличающийся тем, что, с целью повышения теплостойкости стали, отжиг проводят при температуре ниже точки АС1,преимущественно при 800 — 900 С в течение 20 — 50 час.

Источники информации, принятые во внимание пои экспертизе:

1. Журнал "Станки и инструмент" N 5, с. 40-42, 1971.