Способ цементации изделий из низкоуглеродистых быстрорежущих сталей Советский патент 1992 года по МПК C23C8/22 

Изобретение относится к химико-термической обработке быстрорежущих сталей и может быть использовано при производстве металл орежущего инструмента и других изделий в машиностроительной и инструментальной промышленности.

Известен способ цементации быстрорежущих сталей в газовом карбюризаторе при 1150°С. При обработке по данному способу износостойкость изделий существенно, не повышается в связи с наличием в стали карбидной неоднородности, не устраняемой цементацией.

Наиболее близким к изобретению является способ цементации низкоуглеродиетой быстрорежущей стали при термоциклирова- нии в интервале температур 1100-1200°С в газовой смеси эндогаза и метана при одновременном изменению содержания метана в смеси от 0,5 до 5,0%; При цементации по указанному способу в диффузионном слое

формируются мелкодисперсные карбиды, объемная.доля которых непрерывно уменьшается от поверхности слоя к фронту перекристаллизации. . Вследствие этого твердость науглероженного слоя уменьшается от 63-74 HRC вблизи поверхности до 45-50 HRC у фронта перекристаллизации, Такое распределение твердости по диффузионному слою при эксплуатации изделий приводит к прогрессирующему износу.

Целью изобретения является повышение эксплуатационной стойкости изделий.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу, включающему диффузионное насыщение в газовой смеси, состоящей из эндогаза и 0,5-5,0% метана при температуре выше Асэ, насыщение проводят при температуре, определяемой по формуле

(Ci+1,5С2)+(840-860°С), где Ci - содержание вольфрама в стали. мас.%;

(/)

G

сл

00

со со

Са - содержание молибдена в стали, мас.%.

На фиг. 1 и 2 приведены графики, поясняющие способ.

Предлагаемая зависимость дает возможность взамен глобулярных карбидных выделений, традиционно известных для быстрорежущих сталей, получать втвердом состоянии при цементации волокнистые или иначе называемые пластиночно-стержне- вые специальные карбиды в аустенитной матрице (композит). Формирование аусте- нитно-карбидных композиционных структур (колоний) возможно в строго определенных температурно-концентраци- онных условиях. Необходимость соблюдения соотношения этих двух параметров установлена на основании исследования и анализа структур, получаемых при цементации низкоуглеродистых быстрорежущих сталей, таких как 02Р6М5, 02РЗМ2Ф2, Q2P9. Эти стали по содержанию легирующих элементов соответствуют стандартным быстрорежущим сталям, но содержат в исходном состоянии до 0,2% углерода.

Прим ер . Заготовки машинных метчиков Ml2 из низкоуглеродистой стали 02Р6М5 подвергали цементации в кипящем слое при различных температурах и количестве добавочного метана 0,4; 0,5; 2,5; 5 и 5.5%,

Диапазон температуры цементации стали 02Р6М5, рассчитанный по представленной формуле, обеспечивающий получение аустенитно-карбидных колоний, составил (6,45+1.5 - 5) + (840-860Н217-1237°С.

Поэтому для получения сравнительных данных цементацию осуществляли при температурах 1200, 1217, 1225, 1237 и 1250°С. Регулирование температуры осуществляли

с помощью высокоточного регулятора температуры ВРТ-3. Продолжительность цементации во всех случаях составляла 4 ч. Закалку заготовок осуществляли в масло с цементационного нагрева, после которой

проводили трехкратный отпуск при 560°С. Результаты испытаний, механические свойства и металлографический анализ метчиков М12 из стали 02Р6М5-приведен в таблице, из которой видно, что в интервале

температур, рассчитанных по представленной эмпирической зависимости, формируются аустенитно-карбидные колонии, которые обеспечивают максимальные эксплуатационные свойства изделий.

Формула из обретения Способ цементации изделий из низко- углеродистых быстрорежущих сталей, включающий диффузионное насыщение в

газовой смеси, состоящей из эндогаза и 0.5- 5,0% метана при температуре выше Асз. о т л имеющийся тем, что, с целью повышения эксплуатационной стойкости за счет образования волокнистого аустенитно-карбидного композита, насыщение проводят при температуре, определяемой по формуле

(С1-М,5С2) + (840 - 860°С), где Ci - содержание вольфрама в стали,

мас.%;

Са - содержание молибдена в стали. мас.%.

,41200

1217 1225 1237 1250

,5 . 1200 1217 1225 1237

1250

,5 1200

. 12t7

1225

1237

1250

,0 1200 1217 1225 1237 1250

,51 1200

1217 1225 1237 1250 .

работка по извест- Карбидная фаза глобулярной формы му способу (протип)

При всех температурах диффузионный слой состоит из аустенита

Карбидная фаза глобулярной формы Аустенитно-ка рбидные колонии Аустенитно-карбиднве колонии Аустенитно-карбидные колонии Аустенитно-карбидные колонии с полями аустенита

Карбидная фаза глобулярной формы Аустенитно-карбидные колонии Аустенитно-карбидные колонии Аустенитно-кзрбйдные колонии Аустенитно-карбидные колонии с полями аустенитэ

Карбидная фаза глобулярной формы Аустенитно-карбидные колонии Аустенитно-кзрбйдные колонии Аустенитно-карбидные колонии Аустенитно-карбидные колонии с полями аустенита .

Оплавление поверхности заготовок метчиков

Измерения не производили

Испытания не производили

15-20

2-3

1-3

2-3

8-12

17-19

2-4

3-5

3-4

8-11

17-18

2-3

i-4

2-5

8-15

9,6

110,2

115,0

111,4

27,4

40,1 114,2 120,8 125,6

зо,о

36,4

130,6

110,9 116,2

39,1

Измерения и испытания не производили

66,0

6-11

24,6

Изобретение относится к металлургии, а именно к химико-термической обработке быстрорежущей стали, и может быть использовано в машиностроительной и инструментальной промышленности. Целью изобретения является повышение эксплуатационной стойкости изделий из низкоуглеродистых быстрорежущих сталей за счет образования волокнистого аустенитнр-кар- бидного композита. Способ включает диффузионное насыщение в газовой смеси, состоящей из эндогаза и 0.5-5,0% метана при температуре, определяемой по формуле (С1+1,5С2Ж840-8600С), где Ci - содержание вольфрама стали, мас.%; Сг - содержание молибдена в стали, мас.%. Это позволяет повысить эксплуатационную стойкость инструмента в несколько раз. 2 ил., 1 табл.

Нагрев до 1125°С и выдержка в атмосфере с содержанием метана 3-3,5%, повышение температуры до 1175е и выдержка а атмосфере с содержанием метана 0,5%, снижение температуры до 1125°и выдержка в атмосфере -с содержанием метана 3-3,5% ft цикла). Продолжительность 6 и. Закалка 1220, трех-1 кратный отпуск при 5Ј0С.

Фиг.1

sw15

Вольфрамовый эк$и$алент мас.%