Спосіб хіміко-термічної обробки інструменту з швидкорізальної сталі

Спосіб хіміко-термічної обробки інструменту з швидкорізальної сталі, що включає нагрів та витримку інструменту у середовищі, що насичує, за яке використовують суміш щавлевокислого амонію та хлористого амонію при наступному співвідношенні компонентів, мас % щавлевокислий амоній 98-99, хлористий амоній - 1-2, обробку холодом шляхом занурення в середовище, що охолоджує, який відрізняється тим, що перед нагрівом проводять активацію поверхні виробу абразивним порошком у магнітному полі Винахід відноситься до хіміко-термічної обробки та може бути широко використаний в інструментальному господарстві та в будь-якій галузі виробництва для підвищення працездатності різального інструменту з швидкорізальної сталі Відомий спосіб хіміко-термічної обробки [1], який включає нагрів до температур 550-560°С та витримку у середовищі, яке насичує Недоліком даного способу є мала глибина зміцненого шару Відомий також спосіб хіміко-термічної обробки інструменту з швидкорізальної сталі, що включає нагрів та витримку інструменту у середовищі, що насичує, в якості якого використовують суміш щавлевокислого амонію та хлористого амонію при наступному співвідношенні компонентів, мас % щавлевокислий амоній 98-99, хлористий амоній 1-2, обробку холодом шляхом занурення в середовищі, що охолоджує [2] (прототип) Недоліком даного способу є відносно невелика глибина зміцненого шару, який знімається в процесі експлуатації та перезаточування інструменту, що обумовлено низькою швидкістю дифузії насичуючих елементів при температурі обробки 550-560°С, а також низькою активністю поверхні, що насичують В основу винаходу поставлено задачу удосконалення способу хіміко-термічної обробки інструменту з швидкорізальної сталі, шляхом впровадження попередньої активації поверхні виробу абразивним порошком у магнітному полі, що дозволяє отримати малу шорсткість робочої поверхні виробу та в поверхневому шарі карбонітридний шар товщиною більш ніж 30-60 мкм, за рахунок якого отримати високу твердість та хорошу пластичність виробу Поставлена задача досягається тим, що в способі хіміко-термічної обробки інструменту з швидкорізальної сталі, що включає нагрів та витримку інструменту у середовищі, що насичує, в якості якого використовують суміш щавлевокислого амонію та хлористого амонію при наступному співвідношенні компонентів, мас % щавлевокислий амоній 98-99, хлористий амоній 1-2, обробку холодом шляхом занурення в середовище, що охолоджує, новим є те, що перед нагрівом проводять активацію поверхні виробу абразивним порошком у магнітному полі Обробка абразивним порошком у магнітному полі включає в себе одночасну дію двох позитивних факторів, які забезпечують процес зміцнення поверхневого шару - перемагнічування деталей, яке виникає за рахунок обертання деталей у постійному магнітному полі, - пластичне деформування поверхневого шару, яке виникає під час контактування частинок магнітно-абразивного порошку з поверхнею деталі, що обробляється Перший фактор позитивно впливає за рахунок магнітно-стрікційних ефектів, які виникають під час перемагнічування і призводять до подрібнення структури (карбідів) і формування напруженого стану в матеріалі Другий фактор позитивно впливає за рахунок формування в поверхневому шарі залишкових стискаючих напружень па глибині до 10 мкм величиною 600-900 МПа Так як підвищення температур для даного способу неприпустимо тоді швидкість дифузії була підвищена за рахунок ю 42541 отримання активних поверхневих шарів в процесі обробки абразивним порошком у магнітному полі, тобто отримання в и со код ефекти о і структури поверхневого шару Спосіб здійснюється наступним чином виріб обробляється абразивним порошком у магнітному полі, потім його містять у контейнер з сумішшю, яка насичує, у склад якої входять щавлевокислий амоній та хлористий амоній у наступному співвідношенні, мас % щавлевокислий амоній 98-99, хлористий амоній 1-2, потім закривають кришкою з пісочним затвором, нагрівають до 550-560°С, призводять витримку при цій температурі на протязі 1 години, після чого охолоджують разом з контейнером на повітрі до кімнатної температури Приклад Виріб з сталі Р6М5 обробляють абразивним порошком у магнітному полі, потім виріб містять у контейнер з сумішшю, що насичує, у склад якої входять шавелевокислий амоній та хлористий амоній у наступному співвідношенні, мас % щавлевокислий амоній 98-99, хлористий амоній 1-2 Контейнер нагрівають до температури 550-560°С та витримують при цій температурі на протязі 1 години Після закінчення процесу виріб охолоджують з контейнером на повітрі В результаті чого на поверхні виробу з сталі Р6М5 утворюється карбонітридний шар, який складається поблизу поверхні з наступних фаз s карбонітрид типу Fe3(C,N), у - фаза типу Fe4(C,N), Cr2N, Рез\Л/зС легований хромом, ванадієм, азотом, а - твердий розчин азоту у залізі В міру видалення від поверхні в шарі скорочується кількість карбонітридних фаз Загальна товщина зміцненого шару складає 200 мкм, мікротвердість змінюється від 14,0 ГПа до 8 ГПа (мікротвердість основи) Явної межі поділу між зміцненим шаром та основою не спостерігається Приклади випробувань запропонованого способу подано у таблиці Причому приклади 1-4 відносяться до прототипу Температура насичення та час ізотермічної витримки вибрані у ВІДПОВІДНОСТІ З стандартною технологію термічної обробки сталі Р6М5 та відповідають температурі та часу відпалу даної сталі Зміна температури витримки у вказаних межах не впливає на характеристики зміцненого шару Зменшення температури призводить до уповільнення дисоціації щавлевокислого амонію Підвищення температури витримки призводить до зменшення характеристик МІЦНОСТІ сталі Р6М5 Поданий спосіб різального інструменту з сталі Р6М5 простий з технологічної точки зору, вибухобезпечний, екологічно чистий, не потребує обладнання, яке дорого коштує та висококваліфікованого обладнання, а також не потребує висококваліфікованого персоналу, який обслуговує Джерела інформації 1 Прокошкин Д А Химико-термическая обработка металлов - карбонитрация - М Металлургия, Машиностроение, 1984 - С 240 2 А с № 1227697 СССР Способ химикотермической обработки из быстрорежущей стали / А С Лоскутов, В Г Хижняк, Е Г Мороз, А В Жалнин//Открытия Изобретения -1986 - № 1 6 Таблиця Вплив умов хіміко-термічної обробки на властивості зміцненого шару № п/п 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Склад суміші, що насичує, мас % Температура процесу, °С Товщина шару, мкм (NH4)2C2O4 - 97 550 ЗО NH4CI - 3 (NH4)2C2O4 - 98 550 40 NH4CI - 2 (NH4)2C2O4 - 99 550 45 NH4CI -1 (NH4)2C2O4 - 99,5 550 35 NH4CI - 0,5 (NH4)2C2O4 - 98 560 41 NH4CI - 2 3 попередньою активацією поверхні інструменту (NH4)2C2O4 - 97 550 150 NH4CI - 3 (NH4)2C2O4 - 98 550 195 NH4CI - 2 (NH4)2C2O4 - 99 550 200 NH4CI -1 (NH4)2C2O4 - 99,5 550 185 NH4CI - 0,5 (NH4)2C2O4 - 98 560 200 NH4CI - 2 Мікротвердість приповерхневого шару, ГПа 11,7 13,1 13,2 12,5 13,2 12,7 14,0 14,0 13,5 14,0 42541 ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Киів-133, бульв Лесі Українки, 26 (044)295-81-42, 295-61-97 Підписано до друку 2002 р Формат 60x84 1/8 Обсяг обл -вид арк Тираж 50 прим Зам УкрІНТЕІ, 03680, Киів-39 МСП, вул Горького, 180 (044) 268-25-22