Способ обработки инструментальных сталей Советский патент 1979 года по МПК C21D1/78 

.40-58, а красностойкость для быстро режущих сталей не превышает HRC (&2Q°C, 4 ч) 48-52, Резкое изменение концентрации углерода и большо .переходной слой, содержащий до 1,2% С, склонный к росту зерна, веде к частому образованию трещин из-за высоких растягивающих напряжений при закалке и низкой прочности образующегося мартенсита. Более высокую износостойкость и теплостойкость поверхностного слоя обеспечивает способ термической обработки быстрорежущих сталей, взятый за прототип, включающий предварительную нитроцементацию, закалку от температуры, на 5-80°С ниже температуры плавления нитроцементованного слоя с последующим охлаждением сначала в соли гфи температуре,.на 150-200°С выше температуры начала мартенситного превращения сердцевины, в течение 5-30 мин, а затем - в жидком азоте при -1В6°С, возбуждаемом ультразвуком, а также многократный отпуск 3 В процессе нитроцементации в стали на глубине 0,2-0,3 мм образуется слой избыточных карбидов (до 50 вес. далее следует слой О,8-1,О мм с пост пенно убывающим содержанием углерода и карбидов, что обеспечивает после закалки и отпуска достаточно высокие эксплуатационные свойства инструмент работающез о при относительно невысо ких контактных нагрузках и разогреве рабочей поверхности до 600-640°С, но для инструмента, применяемого в условиях кратковременного разогрева до 1000-1200 С, .больших контактных нагрузок и всестороннего сжатия наличие такого слоя не обеспечивает высо кой износостойкости, теплостойкости и возможности многократного использования после переточки. При закалке некоторых видов инструмента указанны способом также возможно возникновени трещин переходному слою, связанное тем, что при сквозном прогреве до; температур закалки завремя нагрева в переходном слое вырастает зерно аустенита, а при охлаждении образуется крупноигольчатый мартенсит, который непрочен, хрупок, имеет пониженцую шлифуемость. Кроме того, способ относительно трудоемок, так как связан с дополнительным нЪгревом под закалку, а также с длительным охлаждением в жидком азоте и длительным многократным отпуском. Целью изобретения является повыше .ние износостойкости, теплостойкости, уменьшение хрупкости поверхностного слоя и упрощение процесса. Поставленная цель достигается тем, что при реализации способа обработки сталей, включающего высокотемпературную нитроцементацию, за калку и отпуск, нитроцементацию осуществляют при 940-980 С в течение 10-16 ч с последующим подстуживанием до температуры, на 20-60°С выше температуры начала перлитного превраще.ния, и нагревом под закалку до температуры, на 30-50 0 выше температуры начала плавления поверхностного слоя. При длительной (более 12 ч) и высокотемпературной (940-980с) нитроцементации создаются условия для образования внутри слоя избьлточных карбидов на границе карбонитридов и металлической основы первичного ледебурита.Образующийся глубокий слой избыточных карбонитридов и первичной ледебуритной эвтектики ТГ+М.С + при последующей закалке обеспечивают образование аустенита с высоким содержанием углерода и легирующих элементов, а при охлаждении - легированного мартенсита. Первичная ледебуритная эвтектика и дисперсные карбиды не только повышают степень легирования твердого раствора при закалке, но и являются основой, для образования 15-25% вторичного ледебурита. Наличие после охлаждения в структуре участков высоколегированного мартенсита, карбидов и вторичной эвтектики повышает теплостойкость слоя. С другой стороны, избыточные карбиды в слое препятствуют при закалке росту зерна аустенита и образованию сплошной сетки по границам зерен, уменьшают хрупкость слоя за счет образования скрытоигольчатого мартенсита в пределах зерна аустенита. Длительная высокотемпературная нитроцементация позволяет получить слой избыточных карбидов с резким переходом к сердцевине. Переходной слой получается очень тонким - 0,1- 0,3 мм, при кратковременном нагреве под закалку он успевает перегреться, зерно аустенита при этом не превышает 10-11 балла, что обеспечивает высокую вязкость подслоя и исключает образование трещин в нем. Подстуживание в предложенном способе направлено не только на упрощение процесса но и на подготовку структуры. В случае отсутствия подстуживания свойства слоя и сердцевины значительно ухудшанзтся. Образовавшиеся области вторичного ледебурита (15-25%), равномерно распределенные в слое, в силу наличия в них некоторого количества вязкого аустенита являются своеобразным демпфером в слое, поглощающем напряжения при эксплуатации инструмента в условиях разогрева и знакопеременных нагрузок. Ледебуритная эвтектика, характерная для литых быстрорежущих сталей, имеет низкую прочность и Пластичность. При обработке предложенным способом | оличество этой эвтектики сокращается, увеличивается дис