Основные операции термической обработки

К основным операциям термической обработки режущих инструментов относятся: отжиг, нормализация, закалка и отпуск.

Отжиг. Эта операция применяется для снятия внутренних напряжений, снижения твердости и изменения структуры стали. В зависимости от того, какую цель преследует отжиг, устанавливают различные режимы его проведения: температуру и скорость нагрева, продолжительность выдержки, а также скорость охлаждения. Температура отжига углеродистой, легированной и высоколегированной стали принимается на 30— 40° С выше точки Ас2, потому что при этой температуре, называемой «первой критической точкой», происходят основные структурные изменения. При неполном отжиге, цель которого состоит в устранении внутренних напряжений, сталь с любым содержанием углерода нагревают до температуры 750—760° С.

Скорость нагрева при отжиге должна обеспечить равномерный нагрев всей садки. Для углеродистой и легированной сталей скорость нагрева не должна превышать 10 град/ч, а для быстрорежущих—50 град/ч. Время выдержки при отжиге обычно составляет в камерных печах —1—2 ч.

Охлаждение после отжига можно проводить по двум технологическим схемам:

1)   непрерывное охлаждение с печью до 500° С со скоростью 50 град/ч для углеродистой и 30 град/ч — для легированной и быстрорежущей сталей; дальнейшее охлаждение проводится на воздухе и скорость его может быть любой;

2)   изотермическая выдержка в интервале перлитного превращения. Изотермическая выдержка часто производится на 160° С ниже Aс1; практически изометрическая выдержка составляет 1—2 ч для углеродистой стали, 3—4 ч —для легированной и 3—8 ч — для быстрорежущей стали. После изотермической выдержки инструмент охлаждают до 500° С с печью, а далее на воздухе.

Режимы отжига по первой схеме приведены в табл. 99, а по второй — в табл. 100.

Улучшение заготовок. Для повышения режущих свойств фасонных инструментов, предназначенных для обработки твердых сталей, рекомендуется проводить предварительное улучшение заготовок по следующей технологии: закалка в масле с 1280° С для стали Р18 и с 1230° С— для стали Р9 (после предварительной;механической обработки); нормализация с нагревом до 840—860° С; низкотемпературная закалка с 920—950° С в масле; отпуск при температуре 670—720° С с выдержкой 2—3 ч для достижения твердости HRC 33—37 и хорошей обрабатываемости при чистовой механической обработке. Так как процесс улучшения удорожает стоимость инструмента, рекомендуется выполнять его только на заготовках, забракованных в состоянии поставки по твердости и структуре

 

Таблица 99

Режимы отжига углеродистых, легированных и быстрорежущих сталей

Основные операции термической обработки

Закалка. Это наиболее ответственная операция термической обработки инструмента. Вместе с отпуском она определяет стойкость инструмента и обеспечивает заданную твердость, износостойкость, теплостойкость и прочность режущего инструмента.

Основными условиями, влияющими на результаты закалки, являются температура окончательного нагрева и продолжительность выдержки.

Наиболее широкое распространение имеет нагрев в хлорбариевых ваннах, так как этот способ имеет следующие преимущества: интенсивность и равномерность нагрева; возможность местного нагрева инструмента; обработка длинного инструмента с минимальной деформацией; защита поверхности инструмента от окисления при нагреве.

Составы солей, рекомендуемые режимы подогрева и окончательного нагрева при закалке инструментов приведены в табл. 101. Выбор среды для охлаждения зависит от марки стали, требуемой твердости, формы и размеров инструмента.

 

Таблица 100

Режимы изотермического отжига инструментальных сталей

Основные операции термической обработки

 

В табл. 102 приведены закалочные среды, рекомендуемые при термической обработке инструмента.

Отпуск. Основная цель отпуска инструмента состоит в снятии внутренних напряжений и превращении остаточного аустенита в мартенсит. В табл. 103 приведены режимы отпуска углеродистых и легированных инструментальных сталей.

Отпуск инструмента из углеродистой и легированной стали следует проводить в расплавленных солях (табл. 104), так как после отпуска в масле следует продолжительная операция обезжиривания, а отпуск в печах с воздушной атмосферой не обеспечивает однородной твердости.

Лучший режим отпуска для быстрорежущих сталей — трехкратный с выдержкой по 1 ч. Если закалка инструмента проведена при нормальных условиях, превращение остаточного аустенита завершается в течение первых двух отпусков, а в процессе третьего отпуска происходит снятие напряжений во вновь образовавшемся мартенсите. После каждого отпуска охлаждение инструмента до температуры 20° С обязательно. Рекомендуемые режимы отпуска быстрорежущих сталей приведены в табл. 105.

 

Таблица 101

Составы некоторых солей, используемых для нагрева стали при термической обработке

Основные операции термической обработки

 

Таблица 102

Рекомендуемые закалочные среды для термической обработки режущего инструмента

Основные операции термической обработки

Продолжение табл. 102

Основные операции термической обработки

При м е ч а н и я:

1.    Инструмент сложной формы при наличии острых надрезов следует охлаждать в указанном составе до температуры мартенситного превращения, а затем переносить в подогретое масло.

2.    Инструмент нужно охлаждать в горячем масле до температуры ванны, а затем вместе с маслом со скоростью 20—40 град)ч до 40—50° С и с последующим отпуском при температуре 560° С.

 

Таблица 103

Режимы отпуска в зависимости от необходимой твердости

Основные операции термической обработки

 

Таблица 104

Рекомендуемые среды нагрева при отпуске инструмента

Основные операции термической обработки

Таблица 105

Режим отпуска быстрорежущих сталей

Основные операции термической обработки

Смотрите также