Спосіб зміцнення інструменту з твердих сплавів

Изобретение относится к области термообработки изделий, в частности к упрочнению режущего, штампового и формообразующего инструмента, выполненного из спеченных твердых сплавов типов ВК (WCC0), TK(WC-TiC-Co) и др. Инструментальные спеченные твердые сплавы состоят из тугоплавкой упрочняющей фазы - карбидов и относительно легкоплавкой связующей фазы. Причинами выхода из строя инструмента, изготовленного из твердых сплавов, являются недостаточно высокая твердость и повышенная .хрупкость, что в значительной мере определяется размером зерна карбидной фазы и физико-механическими свойствами связующей фазы. Наиболее близким техническим решением (прототипом) является способ упрочнения твердосплавного инструмента, включающий обработку ВКИН - лазерным лучом с оплавлением поверхности (Григорьянц А.Г., Сафонов А.Н. Методы поверхностной лазерной обработки. М., Высшая школа, 1987, с. 88). Способ позволяет повысить твердость поверхностного рабочего слоя за счет измельчения и растворения как мелких, так и крупных карбидных зерен. Однако, высокая температура нагрева поверхностного слоя, необходимая для расплавления карбидной фазы, приводит к выгоранию связующей фазы и образованию пор, а также образованию трещин вследствие высоких внутренних напряжений. Следствием этого является снижение работоспособности инструмента. В основу изобретения поставлена задача усовершенствования способа упрочнения инструмента из твердых сплавов, в котором изменение режима обработки позволит обеспечить измельчение карбидной фазы и легирование связующей фазы, и за счет этого повысить твердость и снизить хрупкость рабочей поверхности инструмента. Для решения поставленной задачи в способе упрочнения инструмента из твердых сплавов, включающем обработку ВКИН, в соответствии с изобретением, нагрев рабочей поверхности осуществляют до температуры выше окончания расплавления связующей фазы и ниже на 50°С начала расплавления карбидной фазы. Выбор указанного интервала изменения температуры нагрева при поверхностном упрочнении обусловлен следующим. Концентрированный поверхностный нагрев твердосплавного инструмента с частичным расплавлением (только связующей фазы) способствует интенсивному растворению мелких зерен карбидной фазы и измельчению крупных зерен по механизму контактного растворения периферийных тонкослойных поверхностей карбид-связка. В результате этого в неравновесных условиях сверхбыстрого охлаждения происходит распад образовавшегося пересыщенного твердого раствора карбидов в связке с выделением и насыщением последней мелкодисперсными карбидами. Следствием указанных процессов является повышение твердости упрочненной рабочей поверхности инструмента. Повышение температуры нагрева выше указанного предела (Тк = 50°С, где Тк -температура плавления карбидной фазы) приводит к значительному перегреву, испарению и выгоранию связующей фазы, следствием чего является образование пор и трещин. Снижение температуры нагрева ниже нижнего предела, равного температуре плаоления связки Тс, не способствует растворению и измельчению крупных карбидных зерен и насыщению связки легирующими элементами. Твердость упрочненной поверхности ниже, чем при обработке с нагревом до оптимальных температур. Пример конкретного выполнения. Пластины из твердых сплавов В Кб и Т5К10 в Состоянии поставки подвергались упрочнению по способам-аналогам, способу-прототипу и предлагаемому способу. Поверхностное упрочнение осуществлялось высококонцентрированной плазменной струей с использованием плазмотрона косвенного действия с секционированной межэлектродной вставкой по авт.св. № 1815067. Мо щность плазменной струи - 32 кВТ. Температура нагрева при плазменной обработке в пределах Тн = Тс...Тк (обозначения - см. выше) регулировалась скоростью перемещения плазмотрона в интервале соответсгвенно 20... 8 м/час. Рассмотренные способы упрочнения и их режимы приведены в таблице. На упрочненных пластинах выполнялись замеры твердости по Виккерсу и металлографическими исследованиями на микроскопе иНеофот-21" определялись размеры зерен карбидной фазы d к и длина трещин I. Рез ультаты исследований также приведены в таблице. Испытаниями установлено, что при упрочнении твердых сплавов по предлагаемому способу посредством поверхностной обработки высококонцентрированным источником нагрева при назначении температуры нагрева в предлагаемых пределах обеспечивав гея повышение твердости, измельчение карбидной фазы и снижение хрупкости по сравнению с прототипом.