Способ восстановления изделий Советский патент 1983 года по МПК C21D9/22 

3

1, СПОСОБ ВОССТАНОВЛШИЯ ИЗДЕЛИЙ, преимущественно инструмента из быстрорежущих сталей, включающий выдержку при температуре насыщения для проведения нитроцементащис и охлаждение, отличающийся тем, гго, с целью повыщения прироста размеров, чистоты ловерхно. ги я износостойкости инструмента, выдержку ароизводят при давлении 0,1-50 мм рт. ст., а охлаждение - при давлении МО мм рт, ст. до 120-140°С, а затем в масле. ; 2. Слособ по п. 1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что выдержку Для проведения нитрс цементадю производят при 520-580С.

4J

о

00

Изобретение относися к химико-термической обработке металлив, в частности к способу восстановления режущего инструмента иэ быстрорежущих сталей с использованием низкотемпературной газовой нитроцементации, и может быть использовано в инструментальной и машиностроительной промышленности для восстановления размеров бывшего в эксплуатации и получившего износ по класснь.1м размерам ингтрумента.

Известен способ восстановления изношенного инструмента из быстрорежущих сталей путем нагрева до 520-580°С, выдержки в течение 1-4 ч и охлаждения на воздухе 1.

Однако данный способ недостаточно эффективен. Обеспечивая незначительный прирост размеров (1-3 мкм) за счет дополнительного превращения остаточного аустенита, способ дновременно вызывает снижение твердости и теплостойкости вследствие отпуска и уменьшения легированности мартенсита, а также окисление поверхности. Особенно это характерно для сталей Р6М5, Р6М5К5, Р9М4К8, Р8МЗК6С.

Наиболее близким к предложенному по технической сути и достигаемому результату является способ восстановления, включающий операции термофиксации и последующее насыщение поверхности легирующими элементами при температуре насыщения 2.

Известный способ обеспечивает повышение износос ойкости, но не приемлем по указанным режимам для обработки режущего инструмента с целью восстановления размеров, так как за 3-4 ч при 600°С инструмент получает отпуск в серщцевине до HRC- 58-60 (вместо HRC - 62-65 в исходном состоянии), т. е. становится неработоспособным весь слой выкрашивается на мягкий неработоспособной сердцевине в первые же минуты работы. На тонких режущих кромках происходит пригар, нарушение сплошности обмазки, затем окисление и разъедание поверхности, чистота рабочих поверхне.тей снижается на 2-3 класса. Проведение процесса при более низких температурах (520-580°С) совместно с использованием для насыщения газообразных сред устраняет указанные недостатки, но также в основном повышает износостойкость инструмента и неэффективно в части восстановления размеров, так как последнее идет только за счет устранения имевшихся недостатков начальной термообработки (неполный отпуск, остаточный аустенит в структуре) и дефектов заточки и увеличение размеров не превышает 2-3 мкм. В то же время в процессе нитроцементации происходит внутреннее и поверхностное окисление, частичное наводораживание диффузионного слоя, образование микропор в нем

и снижение чистоты поверхности, что при эксплуатации инструмента в первые же минуты резания ведет к истиранию поверхностного сло окислов и соответственно потере размера.

Целью изобретения является повышение прироста размеров чистоты поверхности и износостойкости инструмента.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу восстановления изделий, преимущественно инструмента из быстрорежущих сталей, включающему выдержку при температуре насыщения для проведения нитроцементации и охлаждение, выдержку производят при давлении 0,1-50 мм рт. ст., а охлаждение при давлении 1-10 - мм рт.ст до 120 140°С, а затем - в масле.

При этом выдержку для проведения нитроцементации производят при 520-580°С.

Насыщение и охлаждение изношенного инструмента при указанных условиях с одной стороны вследствие превращения остаточного аустенита в мартенсит, а с другой - за счет образования избыточных карбонитридов в поверхностном слое, а также вследствие увеличения тетрагональности мартенсита при повышении содержания углерода и азота в нем позволяет увеличить классные размеры на 525 мкм. Одновременно вакуумная нитроцементация, исключая окисление поверхности инструмента, предотвращая внутреннее окисление границ зерен, уменьшает эффект снижения ударной вязкости и прочности при изгибе, характерный для нитроцементации в обычных условиях. Это связано также с уменьшением зоны межзерной пограничной диффузии и зоны глобулярных избыточных карбонитридов и приводит вместе взятое к повышению эксплуатационных характеристик инструментаизносостойкости и вязкости при ударном, динмическом резании. Последующее охлаждение в вакууме до 120-140°С позволяет дополнительно повысить вязкость„за счет полного обезводораживания диффузионного слоя. Окончательное охлаждение в масле улучшает антифрикционные свойства за счет термического оксидирования и промасливания.

Способ опробывают при восстановлении различных видов инструмента - разверток, зенкеров из сталей Р6М5, Р9К5, Р9М4К8, Р6М5К5, использовавшихся для обработки деталей из сталей ЗОХГСА, 38ХС, 40ХНМА, Х17Н2, 2X13. Во всех случаях инструмент имеет исходную твердость HRC - 62-66 и предварительно эксплуатируется до степени износа за пределы минусового допуска. Измерение диаметра инструмента проводят с точностью до 0,001 мм до и после восстановительной обработки. Нитроцементанию проводят в вакуумной печи Ш20-ВИЦ с использованием триэтаноламшш с добавками щавелевокислого аммония, нитрата аммотия и ацетата аммония в качестве карбюризатора. Для охлаждения применяется вакуумное масло ВМ1, ВМ4. Эффективность способа оце нивается в сравнении с прототипом при использовании того же карбюризатора и одинак вых режимах обработки. Повышение вакуума в процессе выдержки ниже 0,1 (до 0,02-0,08) мм рт. ст. приводит к ухудшению свойств режущей поверхности не восстанавливаемых при последующем охлаждении даже до 100-120°С в вакууме более 1-10 мм рт. ст. Повышение давления в печи при нитроцементации до 80-100 мм рт. ст. приводит к повышению степени окисления, шероховатости рабочей поверхности и последующее охлаждение даже до комнатной температуры в вакууме мм рт. ст. не устраняет эти дефекты, недопустимые для высококлассных разверток. Пробные.варианты обрабожи с вакуумны охлаждением до 180-200°С не обеспечивают достаточного обезводораживания слоя (с присущими недостатками), а ниже 100-110 С снижают зффект примасливания поверхности и связанные с ним прирабатываемость инструмента, чистоту поверхности, отход стружки. Кроме того, востановление по предложенному способу дополнительно уменьшает тепловую поводку длинномерного инструмента ( 400 мм) на 30-40%. Пример I. Восстанавливают зенкеры диаметром 18 А из стали Р6М5К5 для обработки деталей из стали 40 ХНМА. Нитроцементацию ведут при 56Q°C при остаточном давлении в реторте печи 0,1 мм рт. ст. с под чей в течение 2-х часов 5-8 карЬюризатора. После чего прекращают подачу карбюри затора и осуществляют охлаждение до 140.°С, подавая воздух на реторту, при этом вакуум в печи возрастает до 210 мм рт. ст. После разгерметизации реторты окончательное охлаж дение проводят в масле ВМ1. После обработки на поверхности инструмента образовывается слой избыточных карбонитридов глубиной 6-9 мкм (при общем слое 40-60 мкм), а увеличение диаметра составляет 8-12 мкм, в то время как по прототипу слой карбидов составляет 3-5 мкм, а прирост размеров 4-6 мкм. Возрастают прочностные свойства инструмента - прочность при изгибе увеличивается на 12-13 кгс/мм ударная вязкость - на 0,2-0,3 кгсм/см-. Восстановленным инструментом обрабатывают 46 деталей, в то время как зенкерами, посстановленными iro прототи 84 ну, обрабатывают 16-18 деталей, после чего . они теряют остроту режущей кромки, заклинивают и выкрашиваются в детали вследствие рыхлости слоя и внутреннего окисления, вы- ходят из строя. Пример 2. Восстанавливают изношенные развертки диаметром 24A.J из стали Р9М4К8, используемые для обработки деталей из стали 35ХГСА. Развертки располагают вертикально в приспособлении. Нитроцементацию проводят в течение 1,5 ч при 570°С с расходом карбюризатора 45 см/ч, при этом давление в печи составляет 50 мм рт. ст. После насыщения вакуум повышают до мм рт. ст. и охлаждают при таком : давдении до 20°С, а затем после разгерметизации реторты инструмент переносят В бак с маслом ВМ1. В результате обработки на поверхности формируется слой избыточных карбонитридов глубиной 18-20 мкм (по прототипу 10-12 мкм), при этом увеличение размеров составляет 6-11 мкм, чистота рабочих поверхностей --VB - V 9 по сравнению соответственио с 2-4 мкм и 6- V Р обработке по прототипу. Крюме того, прочность при изгибе возрастает на 27-31 кгс/мм ударная вязкость - на 0,1-0,2 кгсм/см. Восстановленным инструментом обрабатывают 27 деталей, в то время как развертки, восстаиовленные по прототипу, после обработки 9- 15 деталей начинают выкрашиваться и теряют классный размер. Пример 3. Востанавливают зенкеры из ст. Р9К5 диаметром 27Аа. Приспособление с 10 зенкерами помещают в реторту печи, разогретую iio 580°С. Нитроцементагт ю ведут в течение 1 ч при давлении 30 мм рт.ст. и расходе карбюризатора 20 см/ч. После окончания подачи смеси вакуум возрастает до мм рт. ст. и инструмент охлаждают при таком давлении до 130°С, после чего реторту разгерметизируют и зенкеры переносят в масло ВМ4. В результате обработки на поверхности формируется слой избыточных карбонитридов глубиной 16-20 мкм (при общей глубине слоя 70-90 мкм), прирост размеров составляет 8-10 мкм, в то время как при восстановлении по прототипу слой избыточных карбонитридов составляет 7-10 мкм (при об-щей глубине 50-75 мкм), а размеры увеличиваются только на 2-6 мкм. Возрастает у восстановленного инструмента также и прочность при изгибе - на 22-2.3 кгс/мм. В 1сстановленными зенкерами обрабавывают 3. дет;итей против 8-12 деталей, обработанных ченк-ерами

510117084

восстановленными по прототипу. Чистота рабо- ;ты поверхности, улучшением антифрикционнй1х чей поверхности зенкеров после восстановления свойств.

на 1 класс выше, чем при обработке извест-Экономический эффект от использования

ным способом., предложенного способа при изготовлении разИспользование предложенного способа поз- , воляет повысить эффективность восстановления размеров в 1,7-2,1 раза с одновременным увеличением износостойкости в 1,8-3 раза, чисто5 верток, .зенкеров и фрез составляет 4170 р.

на II наименованиях инструмента. За счет повторного использования инструмента экономятся вольфрамо-молибденовые стали Р6М5, JP6M5K5, Р9М4К8.