Основы термической обработки - Крупицкий В.А.
Скачать (прямая ссылка):
95
Глава XII.
ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА БЫСТРОРЕЖУЩЕЙ СТАЛИ. ХАРАКТЕРИСТИКА БЫСТРОРЕЖУЩЕЙ СТАЛИ.
Быстрорежущая сталь отличается от всех других инструментальных сталей тем, что изготовленный из нее инструмент может работать при больших скоростях резания, не теряя своей твердости. В процессе резания происходит разогрев режущей части инструмента. Чем производительнее работает инструмент, тем выше температура разогрева режущей кромки инструмента. Углеродистые, а также большинство легированных инструментальных сталей не могут быть использованы для инструментов, работающих при больших скоростях резания. Это объясняется тем, что при температурах 250 - 300° указанные стали начинают терять свою высокую твердость вследствие изменения структуры - перехода мартенсита в троостит. Замечательным свойством быстрорежущей стали является ее высокая красностойкость, т. е. способность сохранять высокую твердость и режущую способность при нагреве до 550 - 600°. Это свойство выделяет быстрорежущую сталь из числа всех других инструментальных сталей.
Быстрорежущая сталь была изобретена в 1900 г. Ее появление сыграло огромную роль в развитии машиностроения: появились новые мощные быстроходные станки и автоматы, резко поднялась производительность механических цехов. Красностойкость быстрорежущей стали определяется в основном двумя факторами: химическим со ставом стали и ее термической обработкой. Быстрорежущая сталь имеет сложный химический состав. В табл. 14 приведен химический состав быстро, режущей стали марок Р18 и Р9. Цифра в марке указывает примерное содержание в стали вольфрама (в процентах).
Таблица 14. Химический состав быстрорежущей стали.
Марка стали Содержание элементов (в %)
углерод вольфрам ванадий хром
Р18 0,70 - 0,80 1 ю о 1-1,4 3,8-4,4
Р9 0,85 - 0,95 8,5-10,0 2-2,6 Ъо 1
Наиболее важным легирующим элементом быстрорежущей стали является вольфрам, который почти целиком находится в виде карбидов, обеспечивающих красностойкость стали. Значение хрома состоит в том, что он сильно понижает критическую скорость закалки стали. При содержании в быстрорежущей стали около 4% хрома она становится самозакаливающейся, т. е. закаливается даже при охлаждении на воздухе. Чтобы придать быстрорежущей стали высокие режущие свойства, ее подвергают термической обработке по специальному режиму, который значительно отличается от режима термической обработки инструментальных сталей.
ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА БЫСТРОРЕЖУЩЕЙ СТАЛИ.
Отжиг. При тепловой обработке быстрорежущей стали следует всегда иметь в виду две важные ее особенности: низкую теплопроводность и самозакаливаемость. Из-за указанных свойств быстрорежущая сталь после прокатки и ковки может иметь неблагоприятную структуру и свойства, в частности повышенную твердость и значительные внутренние напряжения. Поэтому заготовки из быстрорежущей стали после горячей механической обработки непременно подвергают предварительной термической обработке - отжигу. Целью отжига быстрорежущей стали являются: снятие вредных внутренних напряжений, возникших в процессе ковки; улучшение обрабатываемости стали на станках; подготовка структуры стали для последующей закалки. Отжиг быстрорежущей стали производится при температурах 850 - 900°. Следует избегать излишне высокой температуры отжига и
96
длительной выдержки стали при температуре отжига, так как при этом в аустените растворяется повышенное количество карбидов, распад аустенита при охлаждении задерживается, и сталь получает повышенную твердость. Ввиду низкой теплопроводности быстрорежущей стали нагрев ее должен производиться медленно и равномерно. Заготовки рекомендуется загружать в нагретую до температуры 200 - 300° печь и дальнейший нагрев до температуры отжига осуществлять со скоростью 150 - 200° в час. Охлаждать заготовки после отжига следует также медленно. До температуры 650° их охлаждают в замазанной печи с закрытыми шиберами, а дальнейшее охлаждение до комнатной температуры можно производить и на воздухе. Для предохранения стали от обезуглероживания заготовки иногда отжигают в плотно закрытых ящиках, наполненных какой-либо нейтральной средой (чистая чугунная стружка, чистая зола и т. п.). На машиностроительных заводах при небольшом количестве заготовок применяют изотермический отжиг по следующему режиму. Заготовки нагревают до температуры 880 - 900°, выдерживают при этой температуре
непродолжительное время, затем охлаждают до температуры 720 - 730° или переносят в другую печь, имеющую такую температуру, и выдерживают при указанной температуре 2 -3 часа (до полного распада аустенита в феррито - цементитную смесь). Окончательное охлаждение заготовок можно производить на воздухе. Однако во избежание излишних внутренних напряжений до температуры 400 - 450° лучше охлаждать их с печью, а затем уже на воздухе. Процесс изотермического отжига протекает значительно быстрее, чем обычный отжиг. После отжига структура быстрорежущей стали состоит из сорбита и карбидов. Твердость ее составляет Н« = 217 - 241. Отожженные заготовки затем подвергаются механической обработке, при этом по режущим кромкам и посадочным местам оставляются припуски на шлифовку. Изготовленный инструмент подвергают окончательной термической обработке — закалке и отпуску.
