СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ БЫСТРОРЕЖУЩИХ СТАЛЕЙ Российский патент 1994 года по МПК C23C8/42 C25D11/34 

Изобретение относится к металлургии, а именно к термической обработке быстрорежущих сталей.

Известен способ химико-термической обработки легированных сталей в расплаве буры со ступенчато возрастающей анодной поляризацией до 1200 мВ при 1050-1220 К.

Однако его продолжительность сравнительно велика и достигает 6 ч.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату, выбранным в качестве прототипа, является способ термической обработки стали, легированной хромом и алюминием, при котором упрочняющую обработку проводят в обезвоженном борсодержащем солевом расплаве при 1050-1220 К, пропуская в течение 1,5-3,0 ч анодный ток по двум режимам, обеспечивающим потенциал образца 0,12-0,27 В на первой стадии и 0,80-1,63 В - на второй.

Обработка сложнолегированных быстрорежущих сталей указанными способами не всегда дает хорошие результаты. Наличие вольфрама и молибдена при повышенном содержании углерода, особые требования к режущим свойствам усложняют осуществление термического воздействия на металл. Так, повышенные температуры обработки по известным способам усиливают выделение карбидов из твердого раствора, что приводит к ухудшению режущих свойств сталей, в частности, к уменьшению прочности, вязкости и твердости. Поведение быстрорежущих сталей при анодной поляризации в солевых расплавах также имеет характерные особенности, например, при меньших потенциалах начинается формирование оксидной пленки и выделение газообразного кислорода. Поэтому необходимо дополнительное уточнение режимов термо-электрической обработки быстрорежущих сталей с целью максимального увеличения микротвердости их поверхностного слоя толщиной 50-90 мкм и повышения режущих свойств.

Увеличение микротвердости поверхностного слоя достигается поляризацией образцов стали в солевом расплаве в течение 1,5-2,5 ч в одну стадию при потенциале от 0,12 до 1,20 В и температуре 823-1190 К с последующим охлаждением на воздухе. В качестве расплава в зависимости от температуры обработки можно использовать, например
обезвоженную буру с 0,2-0,5% оксида железа (II) /2/,
10-50% фтористого натрия с 30-40% буры, остальное - фторборат натрия /3/,
нитрат натрия и другие известные соляные ванны /4/.

В отличие от прототипа в предлагаемом способе уменьшены нижняя и верхняя границы температурного и поляризационного интервалов, исключена двустадийность процесса. Термообработка при температурах от 1024 до 1190 К возможна лишь в частных случаях, когда инструмент из быстрорежущей стали эксплуатируется при нежестких режимах резания, т. к. он обладает несколько пониженными прочностью и вязкостью сердцевины при повышенной твердости поверхностного слоя.

Превышение 1190 К приводит к заметному увеличению радиуса скругления режущих кромок, что требует дополнительной доводки инструмента.

Результаты осуществления предлагаемого способа приведены в таблице. Образцы стали представляли собой параллелепипеды массой 20-41 г. К ним крепили токоподводы из стали 20. Расплав, описанный в источниках /2/ или /3/, помещали в корундизовый тигель и нагревали в печи сопротивления мощностью 10 кВт и рабочим объемом 3 дм³.

После достижения температуры термообработки в расплав погружали образец стали и два электрода (сравнения и вспомогательных), необходимые для задания и поддержания требуемого потенциала с помощью потенциостата П-5848. После получасовой выдержки фиксировали потенциал обрабатываемого образца, который принимали за начало отсчета, и анодно поляризовали образец при указанных в таблице потенциале и продолжительности. После этого потенциостат отключали, образец извлекали из печи и охлаждали на воздухе.

Из таблицы видно, что предлагаемый способ термической обработки быстрорежущих сталей Р18, Р6М5, Р6М5К5 позволяет повысить микротвердость поверхностного слоя на 23-57% (образцы 1-6). Отклонение от рекомендованных интервалов температуры и поляризации (образцы 7 и 8) дает незначительное упрочнение (2-4% ). Термическая обработка стали Р18 по способу-прототипу повышает микротвердость поверхностного слоя на 14% , что менее эффективно по сравнению с результатами предлагаемого способа. Кроме того, у образцов 7 и 9 значительно возрастает радиус скругления режущих кромок и приходится прибегать к доводке инструмента, что уменьшает толщину упрочненного слоя. Упрочнение образца 8 связано с превращением остаточного аустенита при отпуске и экономически не эффективно.

В результате предлагаемой термообработки дополнительно возрастает коррозионная стойкость стали, уменьшается износ режущего инструмента. (56) Авторское свидетельство СССР N 1761812, кл. C 23 C 8/10, 1992.

Авторское свидетельство СССР N 535374, кл. C 23 C 9/10, опублик. 1976.
Смольников Е. А. , Жданова Ф. И. Соляные ванны для термической обработки изделий. М. : Машгиз, 1963. - 108 с. с ил.

Сущность изобретения: быстрорежущие стали подвергают анодной поляризации в солевом расплаве в течение 1,5 - 2,5 ч при потенциале от 0,12 до 1,20 В и температуре 823 - 1190 К с последующим охлаждением на воздухе. 1 табл.

СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ БЫСТРОРЕЖУЩИХ СТАЛЕЙ, включающий нагрев, анодную поляризацию в солевом расплаве в течение 1,5 - 2,5 ч и охлаждение на воздухе, отличающийся тем, что поляризацию проводят в одну стадию при потенциале от 0,12 до 1,20 В и температуре 823 - 1190 К.