Способ термической обработки инструмента Советский патент 1980 года по МПК C21D9/22 

I

Изобретение относится к термической обработке инструментальной оснастки, преимущественно матриц для горячего гидродинамического выдавливания.

Известен способ термической обработки рабочей части готового инструмента из быстрорежущих и штамповых сталей путем карбонитрации в расплаве соляной смеси, состоящей из цианида натрия, цианата калия, углекислого натрия и углекислого калия с выдержкой при температуре устойчивости аустенита (порядка 570°С) в течение 90 мин 1.

Однако при ди(|)фузионном способе слой насыщения азотом и углеродом мал и составляет для режущего инструмента толщину порядка 10-90 мк, а сердцевина остается неупрочненной. Поэтому происходит снижение сопротивления .термической уеталости поверхностного слоя, в результате чего образуется сетка разгарных трещин, служащих впоследствии очагами образования линейных трещин в металле. При этом насыщенный слой перестает быть предохраняющим панцирем от разупрочнения металла и происходит постепенное смятие разупрочняющегося слоя, так называемая текучесть металла под воздействием больщих нагрузок в высокотемпературных условиях. Если учесть, что периодичность выдавливания деталей в среднем составляет 20-30с, то насыщенный рабочий сЛой быстро нагревается за счет передачи тепла, образованного в результате больщих трений и от непосредственного соприкосновения с раскаленной заготовкой.

Известен также способ обработки глубоким холодом, включающий закалку с последующим ударным погружением инструмента в жидкую среду (например жидкий азот),с температурой порядка (-150°С)-(-269°С), выдержку в ней в течение 5-30 мин, охлаждение на воздухе до полного таяния инея на поверхности и отпуск в неокислительной среде при 200-250°С в течение 1-1,5 ч 2}.

Недостаток этого способа применительно к матрицам из быстрорежущих и штамповых сталей в том, что не обеспечивается красностойкость последних, так как матрицы для горячего гидродинамического выдавливания, все время работают в непусредственном контакте с раскаленным до 1100- 1150°С металлом, а это является причиной распада твердого раствора мартенсита быстрорежущей и штамповочной сталей, коагуляции дисперсных фаз унрочнителей, выделившихся при предшествующем отпуске, в результате происходит разупрочнение поверхностных слоев металла.

Цель изобретения - повышение красностойкости рабочей поверхности матриц для горячего гидродинамического выдавливания из быстрорежуших и штамповых сталей и увеличение их долговечности.

Поставленная цель достигается тем, что после закалки перед обработкой холодом матрицы подвергают отпуску при температуре изотермической выдержки в щелочи и охлаждают в масле до температуры неполного превращения остаточного аустенита, а после обработки холодом проводят двухкратный отпуск при температуре разложения остаточного аустенита, предшествуюшей механической обработке, после которой проводят карбонитрацию при температуре отпуска с последующей обработкой глубоким холодом и отпуском в щелочи при температуре изотермической выдержки.

Пример. Матрицы, изготовленные из стали Р18 или из стали 4Х4ВМФС (штамповой), закаливают с 1270°С, подвергают изотермической выдержке в течение 2 мин в щелочи (смесь из 70°/о равных частей хлористо. го бария.и хлористого натрия и 30% хлористого кальция) при температуре порядка 450°С, а затем дополнительно охлаждают в масле до 200°С-300°С, после чего сразу же переносят в ванну с жидким азотом (-196°С) и выдерживают их в течение 60 мин. Таким образом осуществляется закалка серцевины матриц за счет значительных сжимающих усилий, возникающих в результате неравного удаления точек наружной поверхности от середины. После обработки холодом нагревают матрицы на воздухе и проводят последовательно двухкратный отпуск при температуре разложения остаточного аустенита (560°С) в течение 60 мин каждый и охлаждают на воздухе, после чего матрицы готовы для механической обработки. Механической обработкой доводят окончательные размеры матриц. Готовые матрицы подвергают карбонитрации, т. е. опускают в ванну с расплавом циановокислого калия (можно циановокислого натрия) при те.мпературе устойчивости мартенсита равной в данном случае температуре отпуска, т. е. 560°С в течение 60 мин. За счет диффузии атомов азота и углерода поверхностный слой насышается карбидами и нитридами вольфрама и хрома, тем самым пoвыuJaeтcя износостойкость наружных поверхностей наряду с сохранением упрочненной серцевины. Затем матрицы переносят в среду жидкого азота

и выдерживают в течение 60 мин для закрепления ранее полученных свойств. По истечении времени достаточного для полного оттаивания, матрицы подвергают отпуску при 450°С в течение 60 мин в шелочной панне, охлаждают на воздухе п промывают в

горячем 5-10%-ном водном растворе кальцинированной соды. Испытуемые матрицы работали в течение двух смен без перебоев, при этом сетка разгарных трешин и трешины по сердцевине отсутствуют, обезуглераживание рабочего слоя матрицы не наблюдается за счет увеличения теплостойкости и разгаростойкости насыщенного рабочего слоя, что не достигалось при обработке глубоким холодом, а также карбонитрацией.

Формула изобретения

. Способ термической обработки инструмента, преимущественно матриц, включаюшнй закалку, последующую обработку холодом при ударном погружении в жидкую среду, отпуск в безокислительной среде и механическую обработку, отличающийся тем, что с целью повышения эксплуатационной стойкости матриц, их подвергают изотермической

закалке в щелочи, охлаждению в масле до

200--300°С, 3 после обработки холодом проводят двухкратный отпуск, механическую обработку, карбонитрацию с последующей обработкой холодом и отпуском. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что двухкратный отпуск матриц из сталей Р18 и 4Х4ВМФС проводят при 560°С, а окончательный - в. щелочи при 450°С.

Источники информации, принятые во внима1П1е при экспертизе . Авторское свидетельство СССР № 221586, кл. С 23 С 9/00, 1965.

2. Авторское свидетельство СССР № 485161, кл. С 21 D 9/22, 1972.