Спосіб термічної обробки швидкорізальної сталі

Реферат: UA 87067 U UA 87067 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до машинобудування, зокрема до зміцнюючих технологій, а саме до області термічної обробки. Відомий спосіб термічної обробки швидкорізальної сталі, що включає гарт, обробку холодом, при якому інструмент охолоджують до температури -80 °C, та однократний відпуск при 560 °C [Гуляев А.П. Металловедение. - Μ.: Металлургия, 1986. - С. 366]. Істотним недоліком цього способу є значне зростання напружень при обробці холодом, що підвищує короблення, та можливість утворювання тріщин у інструменті. Крім того, до недоліків можна віднести використання дорогого рідкого азоту. До цього додається необхідність безперервного пониження температури, оскільки всяка затримка або зупинка охолоджування в інтервалі перетворення "аустеніт-мартенсит", що вже розвивається, зменшує ефект обробки холодом. Навіть вилежування загартованої сталі при кімнатній температурі чинить сильний стабілізуючий вплив на аустеніт. З цієї причини обробка холодом практично не застосовується. Найбільш близьким до способу, що заявляється, є спосіб, що включає гарт від температури 1220-1290 °C (залежно від марки сталі) і потрійний відпуск, кожний протягом 1 години, при температурі 560 °C. [Мозберг Р.К. Материаловедение. - М.: Высшая школа, 1991. - С. 341]. Після гарту в структурі сталі, поряд з легованим дрібногольчатим мартенситом і карбідами, залишається близько 25-30 % залишкового аустеніту, який різко знижує експлуатаційні характеристики інструменту. Відпуск при температурі 560 °C зменшує кількість залишкового аустеніту і в результаті триразового відпуску протягом трьох годин його кількість знижується до 1,2-2 %; твердість сталі досягає 64-65 HRC. Проте реалізація цього способу обробки дуже дорога, оскільки пов'язана з великими енергозатратами на обробку. У основу корисної моделі поставлено задачу удосконалення існуючого способу термічної обробки, в якому шляхом використання нових технологічних прийомів досягається інший характер перетворення аустеніту у мартенсит з атермічного на вибуховий, що приводить до зменшення кількості аустеніту без тривалих відпусків і складних технологічних процесів при значному скороченні часу обробки і енерговитрат. Поставлена задача вирішується тим, що у відомому способі термічної обробки швидкорізальної сталі, що включає гарт і відпуск, відповідно до корисної моделі, після гарту деталі піддають електрогідроімпульсному навантаженню, а потім здійснюють однократний відпуск. Пропонований спосіб здійснюється наступним експериментальним чином: вироби з швидкорізальної сталі піддають гарту від температури 1250-1280 °C з охолоджуванням в струмені повітря або масла. Після гарту ці вироби піддавалися електрогідроімпульсному навантаженню з параметрами: ємність конденсаторів складала 16 мкф, число імпульсів - 150200, напруга - 10-20 кВ. Це привело до структурних змін, а саме до зниження напружень на міжфазних границях мартенсит-аустеніт. Після цього вироби з швидкорізальної сталі піддавалися однократному відпустку при температурі 520-540 °C протягом 1 години. В результаті твердість виробів склала 62-65 HRC, а кількість залишкового аустеніту - 1,5-2 %. Електрогідроімпульсне навантаження полягає в дії ударної хвилі, що виникає при електричному розряді в рідкому середовищі, наприклад у воді, на оброблювану деталь. При цьому відбувається швидке (протягом декількох мкс) вивільнення запасеної в конденсаторах електроенергії. Іскровий розряд іонізує рідину передавального середовища і тим самим створює ударну хвилю і газові міхури з підвищеним в них тиском. Ударна хвиля, проходячи по металу, спричиняє мікропластичну деформацію. Оскільки кількість імпульсів достатньо велика, то і кількість відбитих хвиль велика. В результаті взаємодії падаючих і відбитих хвиль відбувається зниження напружень на міжфазних границях мартенсит-аустеніт. Це приводить до того, що при подальшому відпуску при температурі 520-540 °C і охолоджуванні відбувається інтенсивне перетворення залишкового аустеніту на мартенсит за типом мартенситного вибуху, для якого особливо характерна автокаталітичність - утворення однієї пластини мартенситу викликає появу поруч нових пластин. Причиною автокаталітичності вважають поле пружних напружень в кромках зростаючих пластин мартенситу. Спосіб реалізований таким чином: після гарту у маслі з температури 1280 °C частина зразків із сталі Р18 піддавалася електрогідроімпульсному навантаженню у воді при електричному розряді між двома електродами. Ємність конденсаторів складала 16 мкф, напруга - 10 кВ, 20 кВ та 30 кВ число імпульсів - 50, 100, 150, 200, 250 та 300. Зразками служили готові вироби - свердла діаметром Ø 15 мм. Свердла були виготовлені по стандартній методиці - литво, кування і відпал при 860-880 °C. Контролювався рівень залишкових напружень методом магнітної пам'яті метала. Для кількісного 1 UA 87067 U 5 оцінювання рівня концентрації залишкових напружень визначали коефіцієнт інтенсивності Кін, 2 А/м , зміни магнітного поля Нр по формулі: Кін=|ΔНр|/Lк, де ΔНр - різниця поля Нр між двома точками контролю; Lк - відстань між точками контролю. Визначали Кін0 - до гідроімпульсного навантаження та Кіні - після гідроімпульсного навантаження, де і - кількість імпульсів. По відношенню m=Кіні/Кін0 визначали зміну рівня напружень. Результати експериментів наведені у таблиці. Таблиця Зміна рівня напружень, m U=10-20 кВ 0,9 0,65 0,45 0,44 0,44 0,46 U=30 кВ 1 1,1 1,2 1,25 1,27 1,3 Кількість імпульсів, і 50 100 150 200 250 300 50 100 150 200 250 300 10 15 20 25 Дані свідчать, що максимальне зниження рівня залишкових напружень спостерігається при напрузі U=10-20 кВ та кількості імпульсів 150-200. Подальше збільшення кількості імпульсів не є ефективним. При напрузі U=30 кВ виникає підвищення рівня напружень. Це можна пояснити 2 тим, що енергія імпульсів при U=30 кВ у дев'ять разів вище, ніж при U=10 кВ (W=CU /2), що приводить до появи великої кількості дефектів кристалічної будови і зміцнення металу. Після електрогідроімпульсного навантаження свердла були піддані однократному відпуску при температурі 520-560 °C. Оцінкою кількості залишкового аустеніту служив вимір намагніченості насичення після гарту і після електрогідроімпульсної обробки і відпуску. Виміри показали, що після гарту кількість залишкового аустеніту складала 28-30 %; після електрогідроімпульсної обробки і однократного відпуску - 1,5-2 %. Твердість свердел склала 64 HRC. Таким чином, пропонована технологія приводить до інтенсифікації перетворення залишкового аустеніту в мартенсит при подальшому однократному відпуску. При цьому міра деформації при електрогідроімпульсній обробці мінімальна і не перевищує 0,001 %. Проведені промислові випробування шляхом свердління отворів в деталях із сталі 55 показали, що час експлуатації практично однаковий для свердел, підданих стандартній термічній обробці (гарт і трикратний відпуск) і оброблених запропонованим способом. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 Спосіб термічної обробки швидкорізальної сталі, що включає гарт сталі, відпуск, який відрізняється тим, що після гарту деталі піддають електрогідроімпульсному навантаженню, а потім здійснюють однократний відпуск. Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков 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