Способ термической обработки инструмента Советский патент 1983 года по МПК C21D9/22 C21D1/20 

Изобретвше относится к машиностроецщо, а вменво к способам объемной за калки инструментов. Известны способы термического упрочшшш, включающие нагрев инструмента до температуры аустенизации, закапку и отпуск tl Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является способ, включающий нагрев инструмента до температуры aycrev. ниэаиив, закалку с выдержкой при темпв ратуре начала мартенситного перемещения, окончательное охлаждение и отпуск 2. Недостатками известного способа я&.ляются неэффективность для крупногаба-. ритных инструментов, т.е. диаметром свыше 30 мм и из низколегированных с галей, невысокие предел упругости мате риала инструментов и твердость по сечению крупногабаритных инструментов, сложность регулирования процесса закалк в зависимости от габаритных размеров инструментов. Цель изобретения - повышение предела упругости материала и твердости. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу термической обработки инструмента, включающему нагрев до температуры закалки, выдержку, ступенчатую закалку, с выдержкой в акалоч ной среде при температуре начала мартен ситного превращения и отпуск, при ступенчатой закалке перед выдержкой, -инртрумент помещают в закалочную среду с температурой на 100-2ОО°С ниже на чала мартенситного превращения и выде{ живают в этой среде при повышении температуры закалочной среды до температу ры начала мартенситного превращения со скоростью прямо пропорциодалыюй скорости охлаждения инструмента. При этом ступенчатую закалку производят в закалочной среде, массу которой выбирают в пределах ) охл(нм-Чхл зо) () -.(Hw акл где С„ - удельная теплоемкость материала инструмента, Дж/кг-°С С - удельная теплоемкость охладителя, Дж/кг -С; С; -масса материала инструмента.к fcj - температура аустенизации, С - температура начала мартенситного превращения материала инструмента, °С; температура охладителя перед закалкой, Ъ. Способ осуществляют следующим образом. Перед термическим упрочнением выбирают температуру предварительного подогрева охладителя (tgxA ® интервале на 10O-20O fc ниже начала мартенситного превращения материала и устанавливают его массу. Установив массу, подогревают охладитель до выбранной температуры на 10О-200°С ниже начала мартенситного превращения. Инструмент нагревают до температуры ауст,еШ1зации и закаливают после гомогенизации в охладителе, который одновременно подогревают со скоростью пропорциональной скорости охлаждения инструмента до температуры начала мартенситного превращения его материала. Затем производят стабилизацию в течение 15 - 5О мин, окончательное охлаждение и отпуск. Пример. При изготовлении мат-, риц 0 150 150 мм из стали 6ХВ2С и с массой 15,5 кг температуру подогрева охладителя из цилиндрового масла принимают равной , а масса его составляет при этом SvvSJViW охл охл ) 0,57 -10 - 15,5(900-280) . „ --2 ;5 а О 3. ( 280-1ОО+10} -tJ-.oosr где С|ду/х - масса охладителя, кг; Q - масса инструмента, кг; Ьд, - температура аустенизации, С; температура начала мартенситного 1ревращеш1я; С; температура подогрева охладителя перед закалкой, С; С д. - удельная теплоемкость материала матрицы, Дж/кг , С; С -- удельная теплоемкость охладителя, Дж/кг °С. Матрицы ступенчато нагревают до 900°С, выдерживают 30 мин и закаливают в масле, нагревая одновременно его со до 275 - 285С. Стабилнзашпо при 275 - 285°С проводили в течение . 30 - 50 мин и окончательно охлаждали на воздухе. Скорость подогрева со 1ОО°С до 275 - 285°С, пропорциональная скорости охлаждемяя инструмента создавалась выбором массы охпадитепя. 31 Провеаенное упрочнение обеспечило для материала матриц твердость 45,5 - 47 и предел упругости (Sgj в 1440 - 1490, мн/м, когда по иэвест ,ному способу с закалкой в маспе при 28бС твердость составляла HRC 41 4 39 и предел упругости 124О 1140 мн/м. Эффект повышения предела упругости и расширения технологических воэможнос тей способа увеличением максимально до пустимых размеров термически упрочняем мого инструмента достигается предвари тельным подогрево 1 охладителя до температур на 1ОО - 2ОО°С ниже начала мартенситного превращения, выбором массы его в пределах () () () охл ( нм охл) со скоростью нагрева до температуры начала мартенситного превращения прям пропорциональной скорости охлаждения инструмента и стабилизацией в течение 15 - 5О мин. Выбор температуры предварителыюго подогрева охладителя на 1ОО - ниже начала мартенситного превращешга и массал его () %)(л() 47 () СОХА (t .обеспечивает максимально возможную скорость охлаждения инструмента в области малой устойчивости переохлажденного аустенита (65О - 45О°С). Изменение этого соотношения приводит к уменьшению градиента температур по сечению инструмента, что снижает предел упругости и твердость материала, поскопЕг ку пропорционально уменьшению массы охладителя увеличивается скорость его нагрева и наоборот. Увеличение времени стабилизации при температуре начала мартенситнсоч) превращения материала в струмента вызывает значительное падение его твердости и предела угфугосге иэ-за активации сегрегации атомов углерода и легирующих элементов в метаста(Н|ПЬНОм состоянии. Время стабилизации выбирается в пределах 15 - 50 мин в зависиморти от габаритных размеров инструментов Иопользование предлагаемого способа обеспечивает повышение предела упругооти материала до 35О мн/м 1фи незначительных остаточных напряжениях, расширь ние технологических возможностей способа со стабилизацией при температуре начала мартенситного превращения в результате увеличения максимально допустимых размеров сечения инструментов до 20Ох 20О мм, простоту исполнения способа упрочнения в результате наличия саморегулирования скорости охлаждения инструментов.

1. СГЮСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ИНСГГРУМЕНТА, включающий нагрев до температуры закапки, выдержку, ступенчатую эакапку с выдерж кой в закалочной среде при температуре начала мартенситного превращения и отпуск, отличающийся тем, что, с цепью повышения предела упругооти и твердости, при ступенчатой закалке перед выдержкой, инструмент помещают в закалочную среду с температурой на 10О-20О С ниже начала мартенситного превращения и выдерживают в этой при повышении температуры закалочной среды до температуры начала мартенсит ного превращения со скоростью прямог пропордирнапьной скорости охлаждения инструмента. 2. Способ по п. 1, отличающий с я тем, что ступенчатую закалку производят в закалочной среде, массу которой выбирают в пределах. мС.(с,) ХА()У м(o.-tнм) охл V нм охл ) 9 удельная теплоемко (И удельная теплоемкость материала инструмента, Дж/кг о охл удельная теплоемкость охладителя, Дж/кг. °С; g - масса материала упрочняемого S инструмента, кг; tg - температура аустенизации; °С; t.,.. - температура начала мартенситнон го превращения материала инструмента, С; охл температура охладите пя перед закалкой, ° С.