Основы термической обработки - Крупицкий В.А.
Скачать (прямая ссылка):
Рис. 91. Схема термической обработки быстрорежущей стали.
Закалка. Инструменты из быстрорежущей стали закаливаются при очень высоких температурах: из стали марки Р18 - при 1270 - 1310°, а из стали марки Р9 - при 1220 - 1240°. После закалки изделия подвергаются многократному отпуску при температурах 550 - 560°. Схема термической обработки быстрорежущей стали представлена на рис. 91. Прежде всего выясним, чем вызывается столь высокая температура нагрева быстрорежущей стали при закалке? Ведь она превышает критическую температуру Aci на 400 - 450°, в то время как у большинстве инструментальных сталей она составляет Aci + 40±50°. Высокая температура нагрева нужна для того, чтобы растворить в аустените как можно больше карбидов и получить таким путем высоколегированный аустенит. При охлаждении такого аустенита получится высоколегированный мартенсит, содержащий значительное количество вольфрама, а также ванадий и хром. Такой мартенсит не претерпевает распада при нагреве до температуры 600°. Это и обусловливает красностойкость быстрорежущей стали.
97
Необходимо отметить, что даже при максимальной температуре нагрева (1300°) полного растворения карбидов в аустените не происходит, что видно из диаграммы на рис. 92. Если быстрорежущую сталь нагреть при закалке до температур 850 - 900° или даже 1100о, то она будет достаточно твердой, но не будет обладать свойством красностойкости.
Таким образом, для получения высокой красностойкости быстрорежущей стали температура ее закалки должна быть как можно выше. Однако существует определенная граница температур, выше которых нагревать быстрорежущую сталь становится опасным, так как начинаются интенсивный рост зерна и оплавление стали. Такой границей для стали Р18 является температура 1310°, а для стали Р9 — температура 1240°. Оптимальная температура закалки инструментов из быстрорежущей стали выбирается в зависимости от марки стали, а также формы и размеров инструмента. При закалке резцов из стали Р18, которые в дальнейшем подвергаются заточке, оплавление кромок не представляет большой опасности.
Поэтому такие интрументы можно нагревать при термической обработке до температур 1300 -1310°. При закалке фасонных резцов, фрез и сверл из этой же стали нагрев производят до
температур 1260 - 1280°, так как оплавление кромок здесь недопустимо. Красностойкость
инструмента в этом случае будет несколько ниже.
Инструменты из стали марки Р9 нагреваются при закалке до температуры на 40 - 50° ниже,
чем инструменты из стали Р18.
Режущие свойства инструмента из быстрорежущей стали зависят также от метода нагрева при закалке. Ввиду низкой теплопроводности быстрорежущей стали ее нагревают постепенно - в два, а иногда и в три приема. Сначала инструмент медленно
нагревают до температур 820 - 850°, а затем
переносят в другое нагревательное устройство, где быстро нагревают до температуры закалки. На ряде заводов распространен двойной нагрев инструмента до температуры 850° с промежуточной выдержкой при температурах 620 - 650°, что обеспечивает более равномерный нагрев и уменьшает опасность появления вредных внутренних напряжений. Мелкие инструменты нагревают до температуры 850° в соляной ванне, состоящей из 78% хлористого бария и 22% хлористого натрия. Массивные инструменты нагревают до температуры 850° в обычной камерной печи, электрической или пламенной.
Второй (окончательный) нагрев изделия до температуры закалки производят в соляной ванне
- расплавленном хлористом барии. Быстрый нагрев в этой ванне необходим потому, что при высоких температурах появляется опасность обезуглероживания стали. Для уменьшения обезуглероживания ванна должна быть хорошо раскислена. С этой целью в нее добавляют ферросилиций (раскисление производится кремнием). Фасонные инструменты, которые не подвергаются в дальнейшем шлифованию, перед загрузкой в ванну следует покрыть слоем
ЬЦЗОО
Фрезы
Диаметр (толщина), в мм
Рис. 93. Диаграмма для определения времени выдержки инструмента из быстрорежущей стали при температуре закалки.
Рис. 92. Количество нерастворившихся карбидов в стали Р18 в зависимости от температуры закалки.
98
буры. Необходимо помнить, что обезуглероживание - это опасный дефект, который может привести к браку уже готового инструмента. Большое влияние на свойства инструмента из быстрорежущей стали оказывает также продолжительность выдержки его при закалочной температуре. Чрезмерно длительная выдержка способствует появлению в стали крупнокристаллического излома и хрупкости. Недостаточная выдержка может привести к понижению красностойкости стали, так как в твердый раствор перейдет меньшее количество карбидов вольфрама. Чем выше температура закалки, тем меньше должна быть выдержка. При первом подогреве изделия (до температур 320 - 850°) в соляной ванне выдержка определяется из расчета 15-20 сек. на 1 мм толщины инструмента. Продолжительность выдержки при температуре закалки можно определять по диаграмме, представленной на рис. 93. Обычно дают выдержку из расчета 6-7 сек. на каждый миллиметр сечения инструмента. Контроль за нагревом осуществляется следующим образом. Инструмент приподнимается над зеркалом ванны на 1 - 2 сек. и осматривается. Нагрев можно считать законченным, если инструмент имеет цвет соли, т. е. станет слабо заметным на зеркале ванны. Необходимо иметь в виду, что увеличение времени выдержки оказывает такое же влияние на свойства инструмента, как и повышение температуры закалки.
