Способ химико-термической обработки быстрорежущих сталей Советский патент 1944 года по МПК C23C8/32 C23C8/76 

Для повышения стойкости в работе инструментов из быстрорежущих сталей известна их химико-термическая обработка путём нагрева в среде углерод- и азотсодержащих газов и твёрдых смесейОтличительнойособенностью

предлагаемого способа является то, что указанный нагрев производят после HopMavabHoft термической обработки инструмента.

Предлггаемый способ обработки сводится к следующему. Инструменты из быстрорежущих сталей предварительно проходят обычную термическую обработку па высокую твёрдость и механическую обработку, включая заточку, после чего опи подвергаются нагреву в среде углерод - и азотсодержащих газов и твёрдых смесей.

Температура обработки может колебаться от 500 до 580°, в зависимости от марки стали инструмента. Она соответствует тем пературе отпуска сталей на вторичную твёрдость после закалки (или па 5-10° ниже).

Рекомендуются температуры процесса:

для сталей марки РФ-1, Р, ЭИ-262, ЭИ-290 и им подобных 559-560°

для сталей марок ЭИ-184, ЭИ-172, Х12М и им подобных 540-550° При ведении процесса в газовой среде (разовое цианирование) могут быть использованы самые разнообразные углеродсодерл ащие газы, как то: светильный, коксовый, генераторньп, пиролизный ат нефтепродуктов (керосиновый, нефтяной), бутановый, пропановый и др. Смесь углеродсодержащих газов н аммиака целесообразно составлять с содержанием аммиака 20-40%. С успехом также иогут применяться синтетические газы, НЕлример, получаемые путём пропускания аммиака через раскалённый уголь и др.

Процесс газового цианирования инструментов люжет осуществляться в обычных термических печах с железным (лучше из жароупорной стали) муфелем. Последний должен быть снабжён герметическим затвором (крьщ1кой), а также трубками для (ПОДВОДЯ и отвода газов. Вполне удобными для ведения предлагаеiMoro процесса являются муфельные печи, предпазпачепные для газовой цементации и азотизации стали. Перед впуском в печь амладак .и углеродсодержащие гавы следует просушивать, папример, путём пропускания через хлористый кальций. Отходящие газы должны иши сжигаться, или в ыводиться из помещения наружу, они содержат аммиак И синильную кислоту. Выдержка при температуре газового процесса может колебаться от 30 мин. до 2 час., в зависимости от формы- и размеров инструмента. Мелкие резьбовые инструменты сле1дует выдержать от 30 до 60 мин.; Среднего размера фрезы, свёрла, дисковые резцы, отрезные резцы и т. п. - от 60 до 90 МИД., крупные фрезы и свёрла - от 90 до 120 мин. Чем меньше инструмент и сложнее режущая кромка, тем: короче выдержка, и иаоборот, тяжело нагруженный и крупный инструмент требует более длительной выдержки. Для ведения процесса в твёрдой среде (сухое цианирование) составляются смеси из древесного угля, кровяной соли, животных веществ (в натуральном или обугленном виде: рог, , копыто) и карбонатов. Смеси могут быть взяты различного состава. Хорошие результаты дают следующие смеси, расположенпые по нисходящей активности; Состав I Древесный уголь60-70% Кровяная соль40-30% Состав II Древесный уголь40-50% Животные вещества20-30% Кровяная соль15-20% Карбонаты15-20% Состав III Древесный уголь40-60% Животные вещества20-40% Кровяная соль20 - 25% Состав IV Доевесный уголь40-6По/о Животные вещества20-40% Кровяная соль,20-25% Древесный уголь (можно заменять опилкамп, коксом) и животные вещества применяются сухими, измельчёнными до размера зёрен 3- 7 мм iBi поперечнике. Инструменты со смесью упаковыаются в железные ящики, размером 100 X 200мм, причём слой смеи вокруг каждого инструмента .должен быть толщиной не менее 10-15 ММ. Ящики плотно накрываются крышками, обмазываются глиной и загружаются в печь для нагрева до температуры процесса. Выдержка при температуре процесса колеблется от I до 4 час., в зависимости от формы и размера инструмента. Резьбовые инструменты малого размера с щагом резьбы до 2мм В1ыдержи1вают1ся IVa-2чг:с., свёрла, развёртки и зенкеры среднего размера -2V2-3 .час., дисковые фрезЫ, круглые резцы, фрезы цилиндрические - 2-3 час., лопаточные резцы, крупные червячные и шлицевые фрезы - 3-4 часа. По окончании выдержки ящики выгружаются из лечи и охлаждаются на воздухе до темиературы 50-100 после чего они распаковываются и инструмент дашее охлаждается на воздухе. При1 нагреве инструментов в указанных газовых и твёрдых смесях происходит изменение состава, микроструктуры и свойспв поверх1ностного слоя стали. Твёрдость, красностойкость и сопротивление износу знадительно возрастают. Об изме,нении поверхностной твёрдости закалённых быстрорежущих сталей после обработки при 550° в смеси 60% древ1есного угля я 40% жёлтой кровяной соли можно судить по данным табл. 1. Таблица 7 Твёрдость по Виккерсу быстрорежущих сталей после «сухого цианирования

Об изменении поверхностной твёрдости закалёиных быстрорежущих сталей после обработки при 550- 560 в смеси аммиака и различиых углеродсодержащих газов можно судить по данпым табл. 2.

Таблица 2

Твёрдость по Виккерсу быстрорежущих

сталей после газового цианирования

при 550 с выдержкой 2 часа

Таблица 3

Сравнительная стойкость дисковых резцов

Благодаря повышению твёрдости поверхиостного слоя стали, резко возрастает стоик-ость инструментов в работе. После обработки в смеси светильного газа (75%) и аммиака (25%) дисковые, пазовые и отрезные резцы показывают повышение стойкости более чем в два раза. Фрезы и зенкеры повышают стой,кость в три-четыре раза. Цилиндрические и хвостовые резьбовые фрезы дают повышение стойкости в пять-шесть раз.

После обработки в твёрдых смесях стойкость инструментов также возрастает в два-четыре и более раза. Например, дисковые резцы диаметром 65 мм и толш;иной 12,8 м.м из стали ЭИ-262 после обработки в смеси 60% древесного угля и 40% жёлтой соли Т1ри 560° с выдержкой 2 час. показали следующую стойкость ПО углеродистой стали (табл. 3).

Резьбовые фрезы диаметром 40 мм с шагом резьбы 2,0 .мм после обработки при 560° с выдержкой IVa- 2 час. в с.меси 60% древесного угля и 40% жёлто солв повышают стойкость в пять-шесть раз.

Обработка инструментов ло предлагаемому способу может быть совмеш ена с отпуском инструментов, идуш:пм после закалки. Если отпуск повторяется несколько раз (многократный), то химико-термическую обработку инстру:.м€нтов в газовых и твёрдых смесях следует совмеш,а1ть с последней операцие отпуска.

Инструменты, затачиваемые со стороны одной pa6o4eii грани (передней или задней), сохраняют вььсокие свойства и после переточки, поэтому они не нуждаются в повторной химико-термической обработке после каждой заточки. Инструменты, затачиваемые по обеим рабочим граням, нуждаются в повторной обработке после каждой заточки.

Предлагаемые процессы обработки инструментов отличаются простотой и доступностью для любого метал-тообрабатывающего завода. Выполнение их не связано с личной опасностью для обслуживаюш,его персонала.

Предмет изобретения

Сиособ химико-термической обработки инструментов из быстрорежущих сталей иутём нагрева в твёрдой или газовой среде, содержащей

азот и углерод, отличающийс я тем, что указа.иный нагрев при 500-580° нроизЕОдят после нормальной термическОй обработки инструменто13.