Способ обработки инструмента из быстрорежущей стали Советский патент 1982 года по МПК C21D9/22 C21D1/78 

1

Изобретение относится к изготовлению инструмента из быстрорежущих сталей,; в частности к обработке инструмента, прошедшего окончательную механичео кую обработку после закалки и отпуска.

Известно применение низкоти«1перату1. ных процессов химикотермкческой обработки (при 550-56СУс) режущего инструмента КЗ быстрорежущих сталей после закалки, отпуска и окончательного шл& фования с заточкой jTlJ.

Указанные спосо&л повышают износостойкость инструмента, но одновременно приводят к повышению хрупкости поверх ностного слоя. Это связано с образоваН)1ем в слое хрупкой поверхностной зоны, содержащей избыточные Е j фазы и особенно с хговышенной хрупкостью по г гранипам зерен вследствие более высокой Еонцеютрации хрупких фаз.

Известен способ снижения хрупкости азотированного слоя, заключающийся в .. разбавлении аммиака азотом или аргоном 2.

Однако применение этого способа удорожает и усложняет процесс, не изменяя при этом сопротивления износу и незначительно снижает хрупкость.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является способ обработки инструмента из быстрорежущих сталей, включающий закалку; отпуск, механическую обработку, нитроцементаиию при 55О«О580°С в течение 6-8 ч, после чего производят механическую обработку по р&жущим граням на глубину О,02-Ю,03 мм 31.

Применение этого способа также зна

15 читдльно усложняет и удорожает процесс обработки режущего инструмента из быстрорежущие сталей вследствие применения ВейкуумноТго отпуска и дополнительной окончательной механической обработки,

20 увеличивает время нитроцементации до 6-8 ч.

Кроме того, инструмент, обработанный по этому способу имеет недостаточную износостойкость вследствие неблагопрв ятвого воздействия микрорельефа поверх вости на процесс трешш при работе иен струмента. К недостатку следует также отнести повышенную хрупкость границ зерен по сравнению с гвпом зерна. Целью изобретения является уменьш вие хрупкости, повышение износостойкое ти, и повышение чистоты рабочих поверх ностей инструмента. , Поставленная цель достигается тем, что согласно способу обработки инструмента, включающему закалку, Бтпуск, механическую обработку и хвмико.-терм ческую обработку при 550-580с, перед химико-термической обработкой производят поверхностную пластическую дефор мапию. Причем глубину поверхностной деформации устанавливают не менее толщины диффузионного слоя, а деформацию npi юводят индентором, колеблющимся с ультразвуковой частотой при амтшитуде колебаний 5-60 мкм путем нанесения ячеистого рельефа. В процессе поверхностной пластичео- кой деформации поверхности происходит изменение ее микрорельефа. Имеющийся после шлифования рельеф полностью изменяется. Устраняются так называемы гребешки, снижается высота микронеровностей. В .процессе многочисленных ударов индентора, колеблющегося с улы развуковой частотой, по поверхности на вей образуются ячейки, приблизительно копируюоше форму индентора. Последовательное пе земещение индентора по всей обрабатываемой поверхности образует ячеистый рельеф. Для получения ячеистого рельефа амшштуда колебаний индентора должна находиться в пределах 5-6О мкм, а перемещения индентора относительно обрабатываемой поверхности должны обес печивать непрерывное заполнение ячейками всей площади поверхности. Уменьшение хрупкости поверхностного слоя происходит за счет увеличения радиусов крившны вершин и впадин микронеровностей, наряду с уменьшением их вы Увеличение радиуса кривизны вершин микронеровностей способствует снижению в них концентраций диффундирующих элементов, тем самым уменьшая количество образующихся хрупких фаз. Увеличение радиуса впадин микронеровностей устраняет конценграгоры напряжений В процессе поверхностной пластической деформации происходит измельчение зерна с одновременным дроблением блоков. При последующей химико-термической обработке происходит более равномерное насыщение поверхностных объемов мета; ла насыщающим элементс( за счет резкск. го возрастания количества путей улу шенной диффузии (границы зерен и блоков). Также уменьшаются размеры выделяющихся хрупких . Повышение износостойкости происходит в результате увеличения опорной поверхности, контактирующей с обрабатываемым изделием, увеличения твердости поверхностного слоя за счет иаклепа и вьзделения более дисперсных фаз в процессе химико-термической обработки, а также за счет уменьшения числа микросколов поверхностного слоя, вызывак щих катастрофический износ. Сформированный на поверхности ячeиctый микрорельеф обеспечивает лучшее удержание смазки, что также способствует уменьшению износа. Способ апробируют при юготовлении калибрующих шлицевых прошивок и шлоцевых протяжек, изготовленных нз стали Р6М5. Пример. Калибрующие шлицевые прошивки из стали РвМ5 после закалки от ±225°С и трехкратного отпуска при 56О°С по 1 ч шлифуют по наружному диамЬтру в окончательный размер 60,2Омм. Твердость поверхностного слоя составляет 63 HRC. После этого калибрующие зубья прошивок обрабатываются по наружному диаметру сферическим индентором 0 5 мм, колеблющ1ыся с частотой 18 кГц и амплитудой 15 мкм, устанс ленном в резпедерхсателе токарного станка. Линейная скорость перемещения поверхности прошивки относительно индентора ЗО м/мин, поперечное перемещение 0,О9 мм/об. Упрочненные прошивки подвергаются газовой нитроцементации при в течение 2 ч, при этом глубина слоя составляет 40 мкм, микротвердость поверхностного слоя соответствует 1044- 1098 кгс/ммЯ Стойкость прошивок соотавляет .810 деталей. Иэ1Ч товдяют и обрабатывают партию прошивок из стали Р6М5 по режимам прототипа: закалка от 1225°С и отпуск Зр X 560 1 ч. Твердость составляет 63 63 HRC. После термообработку прошивки шлифуют в размер по наружному диаметру 60,24 мм, а затем подвергают газовой нитропементатл при 56О®С в печи IJW5 в течение б ч. Затем проводят отпуск при в вакууме 4 10 мм рт.ст в течение 7О мин. На поверхности образуется спой с ; микротвердостью «946-1002кгс/мм Топшииа споя составляет. 100 мкм. После нитроцементации и отпуска прошивки подвергают окончательной механической дюодке до размера 6О,20 мм. Стойкость прошивок составляет 330 детал:ей. Таким образом, стойкость по предложенному варианту по сравнению с прототипом возростает в 2,4 раза. Стойкость прошивок из стали Р6М5, подвергнутых закалке и отпуску на тве1 дость 63 HRC составляет 200 деталей. Анал113 поверхностей наноса, испытанных прошивок показывает, что обработанные по предложенному способу не имеют следов хрупкого разрушения, в то время как прошивки, обработанные по режиму прототипа, имеют хрупкое выкрашивание диффузионного слоя на площади 4О% рабочих поверхностей. Формула изобретения 1. Способ обработки инструмента из быстрорежущей стали, включающий закал666 ку, отпуск, механическую обработку и химико-термическую обработку при 550580 С, отличающийся тем, что, с целью повышения эксплуатацио. ной стойкости инструмента, перед химикотермической обработкой производят поверхностную пластическую деформацию. 2.Способ по п. 1, отличающий с я тем, что поверхностную пластическую деформацию производят на глубину не менее толщины слоя диффузионного насыщения. 3.Способ по п. 1, отличающийся тем, что поверхностную плас тичвскую деформацию проюводят инде1ьторрм, колеблющимся с ультразвуковой частотой при амплитуде колебаний 5160 мкм. 4.Способ поп. 1, отличающий с я тем, что пластическую дефо мацию производят путем нанесения, ячеистого рельефа. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Геллер Ю.А. Инструментальные стали. М., 1975, с. 493-503. 2.Лахтнн Ю.М. и др. Азотирование стали. М., Машиностроение, 1976, с. 119. 3.Авторское свидетельство СССР 765379, кл. С 21 D 9/22, 1980.