Способ термической обработки стали Советский патент 1985 года по МПК C21D9/22 C21D1/78 

со

00 СО

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано в инструментальной промышленности при изготовлении различных видов режущего и штампового инструмента.

Известен способ термической обработки стали, включакмдий двойную закалку на мартенсит, которьй при обработке деталей и инструмента из низколегированных инструментальных сталей недостаточно зффективен в отношении достижения высоких характеристик износостойкости в связи с отсутствием сохранения высокой степени дефектности кристаллической структуры после первой закалки 1.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ термической обработки стали, включающий двойную закалку и отпуск, при котором нагрев под первую закалку осуществляют до температуры вьше установленной для данной стали, после чего производят отпуск, Способ термической обработки стали 40Х осуществляют в следующей последовательности и при следукщих режимах: температура первой закалки ЮЗО-ИЗО С, промежуточный отпуск при 400-440 в течение 1 ч, температура второй закалки 850-870°С, отпуск при 350570 0, в зависимости от требуемой

твердости изделий 2.

Обеспечивая конструкционным сталям значительное повышение прочностных свойств ( возрастает на 8-14% путем структурных изменений преимущественно роста плотности дислокаций известный способ не может быть использован для инструментальных стале так как промежуточный отпуск при известных значениях среднего отпуска не обеспечивает максимального исполь зования-эффекта повышения дефектност кристаллической структуры в легированных сталях. Это объясняется тем, что температурный интервал рекристаллизации и карбидовыделения при промежуточном отпуске для указанных сталей находится в области более высоких температур. Окончательный отпуск при 350-570 0 не обеспечивает при обработке инструментальных сталей максимальной твердости, являкяцейся одной из ведущих характеристик износостойкости инструмента.

Цель изобретения - повышение износостойкости низколегированных инструментальных сталей..

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу термической обработки стали преимущественно низколегированной инструментальной, включающему первую закалку при температуре 1050-Ч150С, промежуточный отпуск, вторую закалку при температуре, принятой для данной стали, и окончательньй отпуск, промежуточный отпуск проводят при 600-660 с.

Окончательный отпуск проводят при 160-200°С.

Проведение первой высокотемпературной закалки,.значительно превьипающей температуру закалки для данной марки стали, обеспечивает образование больщой плотности дислокаций .в структуре. Промежуточный отпуск при 600-660°С создает термически устойчивую ячеистую (полигональную) субструктзфу, в результате чего вторичная закалка происходит в условиях наследственности параметров субструктуры и ее термической устойчивости, обеспечивая тем самым сохранение максимальной дефектности кристаллического строения закаленной стали..

Закрепив в процессе второй закалки максимально высокий уровень дефектов кристаллической решетки и способствуя повьЕцению прочностных и эксплуатационных характеристик, предъявляемых к конструкции и инструменту, окончательньй отпуск инструментальной стали проводят в интервале 160-200°С для получения значений твердости,характерных для режущего и штампового инструмента.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.

Инструмент из стали типа У8, 9ХС, ХВГ нагревают в соляной ванне до 1100-1150°С со скоростью 100150°С/1-1ин и проводят закалочное охлаждение в масле. После закалки осуществляют отпуск при бОО-ббО С, при этом время выдержки зависит от сечения и выбирают его в соответствии с общетехническими нормами.

Вторую закалку инструмента осуществляют путем нагрева в соляной ванне до 840-870°С, т.е. при температуре , обычно используемой при нагреве указанных сталей под закалку (Ас 30-50°С), и проводят закалочноеохлаждение в масле. Окончательный отпуск осуществляю при на твердость HRC 62-63 и при ISO-ZOO C на твердость HRC 60-62. Пример. Резщ) из сталей 9ХС и ХВГ подвергают термической обработке в следующей последовательности. Первую закалку заготовок провод с предварительным нагревом до в соляной ванне NaCl, окончательньй нагрев до - в соляно ванне BaCl2. Время нагрева берут из расчета 0,5 мин на 1 мм сечения изделил при :Нагреве до и 0,25 ми на 1 мм сечения при нагреве до 1150 Закалку стали 9ХС проводят с охлаждением в масле, стали ХВГ - с охлаж дением на воздухе. Исследуют темпер туру в интервале 1000-1200°С. После первой закалки проводят промежуточньй отпуск в печи с воздушной атмос ферой при температурах 600 (9ХС) и (ХВГ). Проверяют также температуру выше и ниже указанного интервала. Инструмент, прошедший первичную закалку в интервале температур 1050 .C и промежуточный отпуск в интервале 600-660 С, имеет наиболее высокие показатели износостойкости. Температуру нагрева под вторую закалку выбирают согласно принятым нормам. Резцы нагревают до 8АО°С с последующим, охлаждением в масле. Окончательньй отпуск при в те чение одного часа обеспечивает твер дость стали 9ХС HRC 63 и стали ХВГ HRC 63. При температуре окончательного отпуска 200°С твердость стали 9ХС составляет HRC 61, а стали ХВГ HRC 62. Осуществление окончательного отпуска по известному способу (350-570°С) обеспечивает инструменту твердость HRC 56-41. В качестве контрольных используются резцы из той же стали, которые подвергают термообработке по стандартным режимам (закалка при 840°С, отпуск при 160°С в течение часа), а также режимам известного способа, т.е. двойной закалке и промежуточному отпуску при 440°С. В этом случае первая закалка проводится с температурой нагрева 1150°С, промежуточный отпуск при 440с в течение часа, вторая закалка с температурой нагрева 840°С, окончательный отпуск при 160С час. Осуществление окончательного отпуска при 350-570°С обеспечивает инструменту твердость HRC 56-41, что значительно ниже требуемой твердости для обрабатываемого инструмента. Во всех случаях для стойкостных испытаний берут инструменты с твердостью HRC 63. Стойкость инструмента, термически обработанного по предпагаемог режиму, возросла в 1,8-2,0 раза по сравнению со стойкостью инструмента, термически обработанного по стандартной технологии. По сравнению со стойкостью инструмента, прошедшего двойную закалку с промежуточным отпуском при 440°С, стойкость инструмента возросла в 1,2-1,3 раза, уменьшилась энергоемкость способа На 20-25%. Анализ результатов стойкостных испытаний стали 9ХС и ХВГ, термообработанных по различным режимам, показывает, что предлагаемый способ обеспечивает технико-экономический эффект в результате повьш1ения эксплуатационных характеристик, в -том числе повышения износостойкости режущего и штампового инструментов в 1,5-3 раза, унификации оборудования для термической обработки как конструкционных, так и инструмен- . тальных сталей и сокраще.ния расхода дефицитных (легирующих) материалов, сроков переналадки металлорежущего и другого обрабатывгиощего оборудования. Способ может быть использован для обработки специальных сталей.

1. СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ СТАЛИ преимущественно низколегированной инструментальной, включающий первую закалку при температуре 1050-1150 С, промежуточный отпуск, вторую закалку при температуре, принятой для данной стали, и оконча. тельный отпуск, отл и ч а ющи йс я тем, что, с целью повЕЛпения износостойкости стали, промежуточный отпуск проводят при 600-660 С. 2. Способ ПОП.1, отличающий с я тем, что окончательный отпуск проводят при 160-200С. г