Спосіб термічної обробки швидкорізальної сталі

Изобретение относится к термической обработке изделий из быстрорежущей стали и предназначено для использования преимущественно в черной металлургии, а также в инструментальной и машиностроительной отраслях промышленности. Целью изобретения является повышение твердости и износостойкости быстрорежущей стали. Сущность изобретения поясняется графиками, на которых изображено изменение твердости закаленной стали в зависимости от времени изотермической выдержки после дополнительного нагрева (кривая I) и последующего отпуска при 555±5°С в течение I часа (кривая 2): а - дополнительный нагрев при 620°С, б дополнительный нагрев при 560°С, в - дополнительный нагрев при 500°С. В процессе термической обработки быстрорежущей стали Р6М5 целесообразно провести закалку образцов от температуры 1220°С±5°С в масле, нагреть до 500-620°С и дать различные выдержки. После охлаждения на воздухе определить твердость. Максимальная выдержка, обеспечивающая получение минимальной твердости при 500°С-120 с. С повышением температуры дополнительного нагрева эта выдержка уменьшается. Готовый инструмент закалить от 1220°С 5°С в масле, нагреть до 620°С, выдержать в течение экспериментально определенного времени, охладить на воздухе. За тем отпускать при температуре 555 ±5°С в течение 1 часа. Способ может быть реализован при использовании печей-ванн для закалки -100% ВаСІ2 и для отпуска с 34% NaOH+33%Na2CO3+33%KCI или 100% КNО3. Так, например, для осуществления способа термообрабатывали стандартный токарный проходной резец сечением 25 x 16 мм, изготовленный из быстрорежущей стали Р6М5, хим. состава С = 0,8%, W = 6,03%, Mo = 4,83%, Cr - 4,83%, V - 2,0%. Резец подогревали при температуре 800°С в печи с защитной атмосферой, затем догревали до 1220 ±5°С в ВаСІ2- ванне, выдерживали 1,5 минуты, после, чего закаливали в масле. Твердость после закалки - 64,5 HRCэ. Закаленный резец погружали в печь-ванну с 100% KNO3 при 510±10°С (время прогрева - 40 с, всего сечения - 70 с), выдерживали 2 минуты и охлаждали на воздухе. Твердость составляла 62 HRCэ. Затем помещали в печь-ванну с температурой 560°С и отпускали один час с последующим охлаждением на воздухе. Твердость стали определяли по ГОСТ 9013-59 на шлифованных плоских поверхностях цилиндрических образцов. После предлагаемого режима твердость составляла 67 HRC э. Износостойкость стали Р6М5 определяли по стойкости резцов до нормативного износа по задней поверхности, равного 0,5 мм. Стойкость резцов определяли при резании стали 45/(190 Η В) и стали 08Х18Н10Т (160 ΗВ) по режиму: глубина резания 2,5 мм, подачи - 0,2 мм/об., скорости резания - 42 и 30 м/мин соответственно. Стойкость резцов после предлагаемой термообработки достигает 120-135 минут. Для доказательства оптимальной выдержки после дополнительного нагрева были проведены опыты, результаты которых сведены в таблицу. Температура закалки резцов из стали Р6М5 была одинаковой 1220°С, балл зерна аустенита 10-11. Из таблицы видно, что наиболее высокие значения твердости и износостойкости стали Р6М5 после отпуска достигаются при условии, что дополнительный нагрев завершился при минимальном значение твердости до ее повышения. При температуре 620°С минимальное значение твердости наблюдается после часовой выдержки после дополнительного нагрева. При этом твердость и износостойкость после окончательного отпуска невелики. Это объясняется тем, что твердость 62 HRCэ получаем после ее повышения, т.е. на стадии коагуляции карбидов, чем и объясняются низкие свойства стали. Из таблицы видно, что с повышением температуры дополнительного нагрева уменьшается время существования минимальной твердости до ее повышения. Поэтому нагрев до высоких температур можно рекомендовать лишь для инструмента малых сечений. Для большеразмерного инструмента целесообразно работать при пониженных температурах дополнительного нагрева, так как прогрев поверхности будет значительно опережать прогрев сердцевины, а изотермическая выдержка поверхности не должна превышать допустимую выдержку, при которой твердость до ее повышения имеет минимальное значение. Как показали данные проведенных испытаний, в результате использования способа твердость стали достигла 66,5-67 HRCэ, а износостойкость - 120-135 мин.