Спосіб комплексної обробки литого металорізального інструменту

Реферат: Спосіб комплексної обробки литого металорізального інструменту включає двоступеневу гомогенізуючу обробку в зневуглецюючому середовищі і високотемпературну цементацію. Високотемпературну цементацію здійснюють при температурах, що відповідають фазовому перетворенню фериту приповерхневого шару одночасно в аустеніт та карбід. UA 71705 U (54) СПОСІБ КОМПЛЕКСНОЇ ОБРОБКИ ЛИТОГО МЕТАЛОРІЗАЛЬНОГО ІНСТРУМЕНТУ UA 71705 U UA 71705 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до хіміко-термічної обробки металообробного інструменту і може бути використана в машинобудівній та інструментальній галузях. Відомий спосіб цементації виробів з низьковуглецевих швидкорізальних сталей, в якому шляхом дифузійного насичення в газовій суміші, що складається з ендогазу та 0,5-5 % метану при температурі вище фазового перетворення фериту в аустеніт (А С3), отримували двофазний волокнистий аустеніто-карбідний композит (Авт. св. СРСР № 1715883, МПК С 23 С 8 / 22, опубл. 1991). Проте інструмент, отриманий із застосуванням даного способу, не завжди має стабільну структуру цементованого шару. Найбільш близьким способом того ж призначення до заявленого є спосіб обробки литого ріжучого інструменту зі швидкорізальної сталі, який включає гомогенізуючу обробку, гартування і відпуск, при цьому з метою підвищення зносостійкості інструменту гомогенізуючу обробку здійснюють двоступенево при температурах 1270-1280 °C та 1310-1320 °C в зневуглецюючому середовищі, а потім проводять високотемпературну цементацію (Авт. св. СРСР № 850703, МПК С 21 D 9 / 22, опубл. 1981). Недоліками даного способу є недостатня зносостійкість інструменту, що обумовлена формуванням в приповерхневому шарі глобулярних карбідів, а також висока температура гомогенізуючої обробки. Задачею корисної моделі є підвищення стійкості та опору зношуванню приповерхневих шарів литого ріжучого інструменту зі швидкорізальної сталі. Технічний результат - отримання природних композиційних матеріалів, що являють собою двофазні аустеніто-карбідні колонії, спрямовані нормально основній та допоміжній сторонам литого різального інструменту. Зазначена задача корисної моделі вирішується тим, що в способі комплексної обробки литого металорізального інструменту, згідно з корисною моделлю, перший етап зневуглецюючого відпалу здійснюють при температурі 1030-1060 °C, на другому етапі температуру відпалу підвищують до 1190-1220 °C, а високотемпературну цементацію здійснюють при температурах, що відповідають фазовому перетворенню фериту приповерхневого шару одночасно в аустеніт та карбід М6С, відповідно до діаграми стану FeW(Mo)-C, а також завдяки тому, що для швидкорізальної сталі з підвищеним вмістом вольфраму в межах 9-18 % перед цементацією здійснюють нікелювання. Процес зневуглецювання литих швидкорізальних сталей доцільно проводити в два етапи: перший етап проводиться при температурі 1030-1060 °C з метою усунення в приповерхневому шарі евтектики і отримання тугоплавкої оболонки на поверхні зразків, другий етап проводиться у твердо-рідкому стані при температурі 1190-1220 °C, що дозволяє отримати чисто феритну структуру на поверхні. Таке зневуглецювання є підготовчим етапом для подальшої цементації поверхні інструменту. Завдяки цементації литої швидкорізальної сталі згідно запропонованих параметрів в приповерхневому шарі інструменту здійснюється спільний (кооперативний) ріст аустеніту і карбіду М6С при вихідному однофазному феритному стані. В результаті формуються структури, подібні евтектичним або евтектоїдним, що складаються з бікристалітних утворень, в яких кристали взаємно розгалужені один в одному. Структура природного двофазного композиту, рівномірно зміцненого по всьому дифузійному шару карбідними волокнами, забезпечує отримання поверхні матеріалу, що має високу твердість і опір зносу. В швидкорізальній сталі з підвищеним вмістом вольфраму в межах 9-18 % при температурі цементації на поверхні інструменту утворюється окисна плівка, імовірно WO3. Даний оксид є не проникним для вуглецю, що робить неможливим процес цементації. Оксид вольфраму відновлюється вуглецем при високих значеннях вуглецевого потенціалу атмосфери у газовому середовищі, при цьому поверхня пересичується вуглецем, що призводить до її оплавлення, що не припустимо. У зв'язку з цим, перед цементацією доцільно нікелювати вироби з метою захисту поверхні від окислення. Приклад 1. Для здійснення заявленого способу комплексної обробки литого металорізального інструменту отримують заготовки під прохідні різці методом точного лиття зі сталі Р18 з хімічним складом: 0,85 % С, 18 % W, 4,1 % Сr, 2,2 % V. Зневуглецювання заготовок проводять у дві стадії: обробка 1,5 години при 1030-1060 °C, потім підвищують температуру до 1190-1220 °C і витримують 2 години. В результаті зневуглецюючого відпалу в приповерхневому шарі утворюється шар фериту товщиною 1,8-2 мм. Потім проводиться нагрів заготовки до температур вище плавлення евтектики і надання остаточної форми інструменту за допомогою штампування. 1 UA 71705 U 5 10 Отримані зневуглецьовані різці піддають нікелюванню в сірчанокислому електроліті (сірчанокислий нікель (NiSO4 • 7H2O) - 300 г/л, двохлористий нікель (NiСl2 • 6Н2О) - 45 г/л, борна 2 кислота (Н3ВО3) - 38 г/л), показник рН=1,4-4,5, катодна щільність струму іk=2,5-10 А/дм при температурі електроліту 45-65 °C протягом 30-40 хв. Далі здійснюють високотемпературну цементацію в газовому середовищі при температурі 1230-1240 °C з витримкою протягом 4 годин. Потім проводять гартування з цементаційного нагріву і відпуск при 540-550 °C протягом 1 години. Приклад 2. Аналогічний прикладу 1, але прохідні різці виготовляють зі сталі Р6М5 з хімічним складом: 0,85 % С, 5,5 % W, 5,9 % Мо, 4,2 % Сr, 2,1 % V. Температура цементації для сталі Р6М5, згідно діаграми стану Fe-Мо-С, складала 1170-1180 °C. Результати випробувань дослідних різців наведені в таблиці. Таблиця Матеріал Твердість, HRc Прототип Прохідний різець зі сталі Р18 виготовлений за запропонованою технологією Прохідний різець зі сталі Р6М5 виготовлений за запропонованою технологією 15 62-63 Знос при Стійкість інструменту, продовженні обробки хв. 35 хв., мм 40,2 0,42 65-66 0,22 64-65 Виробничі випробування показали отриманого матеріалу у виробництво. 115,4 110,1 0,31 позитивні результати, планується впровадження ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 25 1. Спосіб комплексної обробки литого металорізального інструменту, що включає двоступеневу гомогенізуючу обробку в зневуглецюючому середовищі і високотемпературну цементацію, який відрізняється тим, що високотемпературну цементацію здійснюють при температурах, що відповідають фазовому перетворенню фериту приповерхневого шару одночасно в аустеніт та карбід М6С, відповідно до діаграми стану Fe-W(Mo)-C. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що перший етап зневуглецюючого відпалу здійснюють при температурі 1030-1060 °C, на другому етапі температуру відпалу підвищують до 1190-1220 °C. 3. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що для швидкорізальної сталі з підвищеним вмістом вольфраму в межах 9-18 % перед цементацією здійснюють нікелювання. 30 Комп’ютерна верстка Л.Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2