СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ИНСТРУМЕНТА ИЗ БЫСТРОРЕЖУЩЕЙ СТАЛИ В СОЛЯНЫХ ВАННАХ Российский патент 2015 года по МПК C21D9/22 C21D1/46 

Изобретение относится к области термической обработки быстрорежущей стали и может найти применение в машиностроении при термической обработке в соляных ваннах инструмента, например сверл.

При нагреве под закалку вследствие высокой температуры и окислительной атмосферы происходит обезуглероживание поверхностного слоя стали, что приводит к уменьшению твердости, а значит, и к снижению стойкости инструмента в работе. Кроме того, обезуглероженный слой способствует появлению трещин на детали.

Обезуглероживание тем сильнее, чем выше температура, больше время выдержки и агрессивней среда нагрева. Для уменьшения обезуглероживания нагрев производят в защитной среде или в расплаве соли. Расплав соли вследствие взаимодействия его с окружающей атмосферой, материалом футеровки, нагреваемым металлом стареет, насыщаясь веществами, активными по отношению к углероду, и теряет свои защитные свойства, что приводит к появлению обезуглероженного слоя на поверхности инструмента. Известны способы, восстанавливающие защитные свойства расплава соли.

Известен способ термической обработки инструмента из быстрорежущей стали, при котором осуществляют нагрев под закалку в соляном расплаве, при этом в расплав добавляют раскислитель (Авторское свидетельство №298664 от 28.11.1969, МПК C21D 1/46 опубл. 16.03.1971.).

Недостатками данного изобретения является недостаточная эффективность раскислителя, сложность и большая трудоемкость его приготовления.

Известен способ термической обработки инструмента из быстрорежущей стали, при котором осуществляют предварительный нагрев инструмента на воздухе, промежуточный нагрев инструмента в первом соляном расплаве, окончательный нагрев инструмента во втором соляном расплаве, последующее охлаждение и отпуск, при этом первый расплав является раскислителем для второго (Авторское свидетельство №1303624 от 26.04.1985, МПК C21D 9/22 опубл. 15.04.1987.).

Наиболее близким является способ термической обработки инструмента из быстрорежущей стали при нагреве в соляных ваннах, при котором инструмент погружают в расплав соли, нагревают до температуры термообработки и затем охлаждают, при этом расплав соли в ванне раскисляют титаном (Патент GB 762518, МПК C21D 1/46 опубл 28.11.1956.).

Недостатком данного способа является то, что в качестве титанового раскислителя используют титановый порошок. Частицы титанового порошка, имея малые размеры, активно раскисляют расплав сразу после введения, но быстро теряют свою активность. Обезуглероживающая активность расплава соли будет колебаться от минимального значения, непосредственно после введения порошка в расплав, до максимального значения перед введением новой порции порошка. Поэтому нет гарантии, что поверхность инструмента, особенно острые его кромки, не обезуглеродятся в процессе нагрева и не снизят свою твердость после закалки.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение качества поверхности обработанных деталей благодаря повышению эффективности действия титана по раскислению расплава, особенно качества поверхности острых кромок инструмента с сохранением их высокой твердости.

Технический результат достигается тем, что способ термической обработки инструмента из быстрорежущей стали при нагреве в соляных ваннах, при котором инструмент погружают в расплав соли, нагревают до температуры термообработки и затем охлаждают, при этом расплав соли в ванне раскисляют титаном.

Новым является то, что раскисляют слой расплава, контактирующий с инструментом, для чего перед погружением в расплав соли инструмент упаковывают в титановую фольгу, так что расстояние между титановой фольгой и поверхностью инструмента не более 5 мм.

Способ осуществляется следующим образом.

После подготовки соляной ванны для нагрева инструмент упаковывают в титановую фольгу. Крупный инструмент упаковывают в титановую фольгу каждый отдельно. Мелкий инструмент упаковывают в фольгу вместе с приспособлением, в котором они загружаются в ванну. Титановая фольга располагается на расстоянии не более 5 мм от защищаемой поверхности детали. С увеличением расстояния защитные свойства титановой фольги снижаются.

Затем инструмент в титановой фольге погружают в соляную ванну для нагрева. В ходе нагрева титановая фольга активно раскисляет ту часть расплава соли, которая непосредственно контактирует с поверхностью инструмента. Высокое качество раскисления обеспечивается большим соотношением площади фольги к объему соли, а так же тем, что за время выдержки инструмента в расплаве титановая фольга не снижает своей активности. Инструмент нагревают в соляной ванне до температуры термической обработки (например, закалки) и затем охлаждают.

В результате осуществления данного способа термической обработки инструмента при нагреве в соляных ваннах обеспечивается повышение качества поверхности обрабатываемых деталей благодаря повышению эффективности действия титана по раскислению расплава, особенно качество поверхности острых кромок инструмента с обеспечением их высокой твердости. Это достигается благодаря тому, что раскисляют слой расплава, контактирующий с инструментом, для чего перед погружением в расплав инструмент упаковывают в титановую фольгу, так что расстояние между титановой фольгой и поверхностью инструмента не более 5 мм.

Пример осуществления способа

Сверла диаметром 1,5 мм из стали Р18 загружают в специальную корзину и оборачивают ее титановой фольгой толщиной 0,1 мм в один слой. Фольгу закрепляют проволокой, корзину загружают в соляную ванну с температурой расплава 860°С и выдерживают в течение 8 мин. Далее корзину переносят на окончательный нагрев в соляную ванну с температурой расплава 1280°С и выдерживают в ней 4 мин. Затем сверла подвергают отпуску, после чего извлекают их из корзины. Обезуглероженный слой на сверлах после такой обработки не обнаружен.

Изобретение относится к области термической обработки и может найти применение в машиностроении. Для повышения качества поверхности деталей благодаря повышению эффективности действия титана по раскислению расплава, особенно качества поверхности острых кромок инструмента с сохранением их высокой твердости, осуществляют погружение инструмента в расплав соли, нагревают его до температуры термообработки и затем охлаждают, при этом расплав соли в ванне раскисляют титаном. Новым является то, что раскисляют слой расплава, контактирующий с инструментом, для чего перед погружением в расплав соли инструмент упаковывают в титановую фольгу, так что расстояние между титановой фольгой и поверхностью инструмента не более 5 мм. 1 пр.

Способ термической обработки инструмента из быстрорежущей стали, включающий погружение инструмента в ванну с расплавом соли, раскисление расплава соли титаном, нагрев инструмента до температуры термообработки и охлаждение, отличающийся тем, что осуществляют раскисление слоя расплава, контактирующего с инструментом, путем упаковки инструмента перед погружением в расплав соли в титановую фольгу с обеспечением расстояния между титановой фольгой и поверхностью инструмента не более 5 мм.