Вид термообработки режущего инструмента

Термическая обработка стали позволяет придать изделиям, деталям и заготовкам требуемые качества и характеристики. В зависимости от того, на каком этапе в технологическом процессе изготовления проводилась термическая обработка, у заготовок повышается обрабатываемость, с деталей снимаются остаточные напряжения, а у деталей повышаются эксплуатационные качества.

Технология термической обработки стали – это совокупность процессов: нагревания, выдерживания и охлаждения с целью изменения внутренней структуры металла или сплава. При этом химический состав не изменяется.

Так, молекулярная решетка углеродистой стали при температуре не более 910°С представляет из себя куб объемно-центрированный. При нагревании свыше 910°С до 1400°С решетка принимает форму гране-центрированного куба. Дальнейший нагрев превращает куб в объемно-центрированный.

Сущность термической обработки сталей – это изменение размера зерна внутренней структуры стали. Строгое соблюдение температурного режима, времени и скорости на всех этапах, которые напрямую зависят от количества углерода, легирующих элементов и примесей, снижающих качество материала. Во время нагрева происходят структурные изменения, которые при охлаждении протекают в обратной последовательности. На рисунке видно, какие превращения происходят во время термической обработки.

Изменение структуры металла при термообработке

Назначение термической обработки

Термическая обработка стали проводится при температурах, приближенных к критическим точкам . Здесь происходит:

• вторичная кристаллизация сплава;
• переход гамма железа в состояние альфа железа;
• переход крупных частиц в пластинки.

Внутренняя структура двухфазной смеси напрямую влияет на эксплуатационные качества и легкость обработки.

Образование структур в зависимости от интенсивности охлаждения

Основное назначение термической обработки — это придание сталям:

• В готовых изделиях:
• прочности;
• износостойкости;
• коррозионностойкость;
• термостойкости.

• В заготовках:
• снятие внутренних напряжений после

• литья;
• штамповки (горячей, холодной);
• глубокой вытяжки;

увеличение пластичности;

облегчение обработки резанием.

Термическая обработка применяется к следующим типам сталей:

1. Углеродистым и легированным.
2. С различным содержанием углерода, от низкоуглеродистых 0,25% до высокоуглеродистых 0,7%.
3. Конструкционным, специальным, инструментальным.
4. Любого качества.

Классификация и виды термообработки

Основополагающими параметрами, влияющими на качество термообработки являются:

• время нагревания (скорость);
• температура нагревания;
• длительность выдерживания при заданной температуре;
• время охлаждения (интенсивность).

Изменяя данные режимы можно получить несколько видов термообработки.

Виды термической обработки стали:

• Отжиг
• I – рода:

• гомогенизация;
• рекристаллизация;
• изотермический;
• снятие внутренних и остаточных напряжений;

II – рода:

полный;

неполный;

• Закалка;
• Отпуск:
• низкий;
• средний;
• высокий.

• Нормализация.

Температура нагрева стали при термообработке

Отпуск

Отпуск в машиностроении используется для уменьшения силы внутренних напряжений, которые появляются во время закалки. Высокая твердость делает изделия хрупкими, поэтому отпуском добиваются увеличения ударной вязкости и снижения жесткости и хрупкости стали.

1. Отпуск низкий

Для низкого отпуска характерна внутренняя структура мартенсита, которая, не снижая твердости повышает вязкость. Данной термообработке подвергаются измерительный и режущий инструмент. Режимы обработки:

• Нагревание до температуры – от 150°С, но не выше 250°С;
• выдерживание — полтора часа;
• остывание – воздух, масло.

2. Средний отпуск

Для среднего отпуска преобразование мартенсита в тростит. Твердость снижается до 400 НВ. Вязкость возрастает. Данному отпуску подвергаются детали, работающие со значительными упругими нагрузками. Режимы обработки:

• нагревание до температуры – от 340°С, но не выше 500°С;
• охлаждение – воздух.

3. Высокий отпуск

При высоком отпуске кристаллизуется сорбит, который ликвидирует напряжения в кристаллической решетке. Изготавливаются ответственные детали, обладающие прочностью, пластичностью, вязкостью.

Нагревание до температуры – от 450°С, но не выше 650°С.

Отжиг

Применение отжига позволяет получить однородную внутреннюю структуру без напряжений кристаллической решетки. Процесс проводят в следующей последовательности:

• нагревание до температуры чуть выше критической точки в зависимости от марки стали;
• выдержка с постоянным поддержанием температуры;
• медленное охлаждение (обычно остывание происходит совместно с печью).

1. Гомогенизация

Гомогенизация, по-иному отжиг диффузионный, восстанавливает неоднородную ликвацию отливок. Режимы обработки:

• нагревание до температуры – от 1000°С, но не выше 1150°С;
• выдержка – 8-15 часов;
• охлаждение:

• печь – до 8 часов, снижение температуры до 800°С;
• воздух.

2. Рекристаллизация

Рекристаллизация, по-иному низкий отжиг, используется после обработки пластическим деформированием, которое вызывает упрочнение за счет изменения формы зерна (наклеп). Режимы обработки:

• нагревание до температуры – выше точки кристаллизации на 100°С-200°С;
• выдерживание — ½ — 2 часа;
• остывание – медленное.

3. Изотермический отжиг

Изотермическому отжигу подвергаются легированные стали, для того чтобы произошел распад аустенита. Режимы термообработки:

• нагревание до температуры – на 20°С — 30°С выше точки ;
• выдерживание;
• остывание:

• быстрое – не ниже 630°С;
• медленное – при положительных температурах.

4. Отжиг для устранения напряжений

Снятие внутренних и остаточных напряжений отжигом используется после сварочных работ, литья, механической обработки. С наложением рабочих нагрузок детали подвергаются разрушению. Режимы обработки:

• нагревание до температуры – 727°С;
• выдерживание – до 20 часов при температуре 600°С — 700°С;
• остывание — медленное.

5. Отжиг полный

Отжиг полный позволяет получить внутреннюю структуру с мелким зерном, в составе которой феррит с перлитом. Полный отжиг используют для литых, кованных и штампованных заготовок, которые будут в дальнейшем обрабатываться резанием и подвергаться закалке.

Полный отжиг стали

• температура нагрева – на 30°С-50°С выше точки ;
• выдержка;
• охлаждение до 500°С:

• сталь углеродистая – снижение температуры за час не более 150°С;
• сталь легированная – снижение температуры за час не более 50°С.

6. Неполный отжиг

При неполном отжиге пластинчатый или грубый перлит преобразуется в ферритно-цементитную зернистую структуру, что необходимо для швов, полученных электродуговой сваркой, а также инструментальные стали и стальные детали, подвергшиеся таким методам обработки, температура которых не провоцирует рост зерна внутренней структуры.

• нагревание до температуры – выше точки или , выше 700°С на 40°С — 50°С;
• выдерживание – порядка 20 часов;
• охлаждение — медленное.

Закалка

Закалку сталей применяют для:

• Повышения:
• твердости;
• прочности;
• износоустойчивости;
• предела упругости;

• Снижения:
• пластичности;
• модуля сдвига;
• предела на сжатие.

Суть закалки – это максимально быстрое охлаждение прогретой насквозь детали в различных средах. Каление производится с полиморфными изменениями и без них. Полиморфные изменения возможны только в тех сталях, в которых присутствуют элементы способные к преобразованию.

Такой сплав подвергается нагреву до той температуры, при которой кристаллическая решетка полиморфного элемента терпит изменения, за счет чего увеличивается растворяемость легирующих материалов. При снижении температуры решетка изменяет структуру из-за избытка легирующего элемента и принимает игольчатую структуру.

Невозможность полиморфных изменений при калении обусловлено ограниченной растворимостью одного компонента в другом при быстрой скорости охлаждения. Для диффузии мало времени. В итоге получается раствор с избытком нерастворенного компонента (метастабильтный).

Для увеличения скорости охлаждения стали используются такие среды как:

• вода;
• соляные растворы на основе воды;
• техническое масло;
• инертные газы.

Сравнивая скоростной режим охлаждения стальных изделий на воздухе, то охлаждение в воде с 600°С происходит в шесть раз быстрее, а с 200°С в масле в 28 раз. Растворенные соли повышают закаливающую способность. Недостатком использования воды считается появление трещин в местах образования мартенсита. Техническое масло используется для закалки легирующих сплавов, но оно пригорает к поверхности.

Металлы, использующиеся при изготовлении изделий медицинской направленности не должны иметь пленки из оксидов, поэтому охлаждение происходит в среде разряженного воздуха.

Чтобы полностью избавиться от аустенита, из-за которого у стали наблюдается высокая хрупкость, изделия подвергаются дополнительному охлаждению при температурах от — 40°С и до -100°С в специальной камере. Также можно использовать углекислую кислоту в смеси с ацетоном. Такая обработка повышает точность деталей, их твердость, магнитные свойства.

Если деталям не требуется объемная термообработка, проводится каление только поверхностного слоя на установках ТВЧ (токами высокой частоты). При этом глубина термообработки составляет от 1 мм до 10 мм, а охлаждение происходит на воздухе. В итоге поверхностный слой становится износоустойчивым, а середина вязкая.

Процесс закалки предполагает прогревание и выдержку стальных изделий при температуре, достигающей порядка 900°С. При такой температуре стали с содержанием углерода до 0,7% имеют структуру мартенсита, который при последующей термообработке перейдет в требуемую структуру с появлением нужных качеств.

Нормализация

Нормализация формирует структуру с мелким зерном. Для низкоуглеродистых сталей — это структура феррит-перлит, для легированных – сорбитоподобная. Получаемая твердость не превышает 300 НВ. Нормализации подвергаются горячекатаные стали. При этом у них увеличивается:

• сопротивление излому;
• производительность обработки;
• прочность;
• вязкость.

Процесс нормализации стали

• происходит нагрев до температуры – на 30°С-50°С выше точки ;
• выдерживание в данном температурном коридоре;
• охлаждение – на открытом воздухе.

Преимущества термообработки

Термообработка стали – это технологический процесс, который стал обязательным этапом получения комплектов деталей из стали и сплавов с заданными качествами. Этого позволяет добиться большое разнообразие режимов и способов термического воздействия. Термообработку используют не только применительно к сталям, но и к цветным металлам и сплавам на их основе.

Стали без термообработки используются лишь для возведения металлоконструкций и изготовления неответственных деталей, срок службы которых невелик. К ним не предъявляются дополнительные требования. Повседневная же эксплуатация наоборот диктует ужесточение требований, именно поэтому применение термообработки предпочтительно.

В термически необработанных сталях абразивный износ высок и пропорционален собственной твердости, которая зависит от состава химических элементов. Так, незакаленные матрицы штампов хорошо сочетаются при работе с калеными пуансонами.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Любой производственник, которому приходилось сталкиваться с вопросами обслуживания дереворежущего инструмента, знает, как иногда бывает сложно найти причины быстрого износа инструмента или его поломки.

На стойкость режущего инструмента и его длительную эксплуатацию без проблем влияют следующие факторы: качество сталей и материалов, из которых сделан инструмент, а также соблюдение технологии при его изготовлении; эксплуатация в соответствии с рекомендациями производителя; качественное сервисное обслуживание. Результатом несоблюдения этих условий является 90% проблем — поломок или выхода из строя режущего инструмента.

Как правило, производственники не любят признаваться в нарушении правил эксплуатации режущего инструмента и появление проблем оправдывают его низким качеством. Бывает, что поставщики, которые не хотят портить отношения с крупными клиентами, идут на замену инструмента без выяснения причин его выхода из строя. Но при повторении подобной ситуации рано или поздно клиент и поставщик прекращают сотрудничество. Ведь, как показывает практика, источник проблем надо искать на производстве клиента. Но на производстве это сделать сложнее, чем в компании — производителе режущего инструмента, так как у предприятий, эксплуатирующих инструмент, обычно нет необходимого оборудования и специалистов.

Крупные европейские инструментальные фирмы строго соблюдают технологии на своих производствах, много средств вкладывают в НИОКР и внедрение в производство новых видов дереворежущего инструмента, ревностно относятся к проблемам, которые выявляются при эксплуатации инструмента на предприятиях клиентов, и чаще всего заменяют инструмент без проблем, если обнаруживаются признаки некачественного изготовления, то есть заводской брак.
А при серьезных проблемах, например выходе из строя сразу нескольких инструментов, технические представители инструментальных фирм обязательно выезжают на производство и пытаются установить причины произошедшего, обследуют основное технологическое и заточное оборудование, проверяют соблюдение технологических режимов резания и другие факторы, которые могли стать причиной дефекта. Схема разрушения корпуса круглой пилы из-за неправильной (повышенной) твердости корпуса пилы приведена на рис. 1.

Рассмотрим основные факторы, оказывающие влияние на качество выпускаемого режущего инструмента.

Виды термической обработки стали для режущего инструмента

Свойства стали, подвергнутой термической обработке, зависят от ее химического состава, времени (или скорости) и температуры нагрева, времени выдержки при этой температуре и времени (скорости) охлаждения. В зависимости от режимов нагрева и охлаждения различают несколько основных видов термической обработки стали.

Отжиг. Этот процесс включает в себя нагрев стали до температуры фазовых превращений, выдержку при этой температуре и медленное охлаждение вместе с печью. Отжиг инструментальных сталей осуществляют для снижения их твердости с целью улучшения обрабатываемости на станках, снятия внутренних напряжений и подготовки структуры стали к другим видам термической обработки.

Нормализация. Ее производят почти так же, как и отжиг, но изделие охлаждают не вместе с печью, а на воздухе, то есть быстрее. Нормализацию применяют для исправления структуры перегретой стали, снятия внутренних напряжений и улучшения обрабатываемости. Этот процесс требует значительно меньше времени, чем отжиг.

Закалка. Это нагрев стали до температуры критического диапазона или выше, выдержка при этой температуре и последующее быстрое охлаждение. Закаливают сталь для повышения твердости, прочности и износостойкости. Исходной структурой при закалке является аустенит, который в зависимости от скорости охлаждения переходит в мартенсит, троостит или сорбит.

В зависимости от химического состава стали, формы, размеров и назначения дереворежущего инструмента применяют разные способы закалки:

• закалка в одной среде: инструмент, нагретый до температуры закалки, полностью охлаждается только в одной среде. Это самый простой и наиболее распространенный способ. Его недостаток в том, что при быстром охлаждении в инструменте возникают сильные внутренние напряжения, вызывающие коробление, а иногда и появление трещин. Такой способ закалки применяется для инструментов простой формы;
• закалка в двух средах: инструмент охлаждается в двух охладителях. Обычно сначала инструмент быстро охлаждают в воде до 350-450 °С, а затем погружают в масло до полного охлаждения. Период выдержки для инструментов средних размеров — 3-5 с. Момент переноса детали из воды в масло определяют по прекращению дрожания щипцов, которыми держат инструмент, или по исчезновению слабого звенящего звука, возникающего в результате интенсивного кипения воды вокруг детали, или по потемнению детали. Разновидность этого способа — закалка путем многократного погружения инструмента в воду с промежуточными выдержками (несколько секунд) на воздухе. Таким образом можно закаливать инструменты больших размеров, в основном из углеродистой стали.

Изотермическая закалка заключается в том, что инструмент, нагретый до температуры закалки, охлаждают в закалочной среде, постоянная температура которой 250-400 °С (отсюда и название «изотермическая закалка», то есть закалка при постоянной температуре), а затем на воздухе. Обычно горячая закалочная среда — расплавленная селитра KNO3 или нагретое до 150-180 °С минеральное масло. Изотермическая закалка позволяет резко понизить внутренние напряжения, а также риск коробления и образования трещин. Достоинством этого способа также является возможность рихтовки (корректировки незначительного коробления) инструмента сразу после его выгрузки из охлаждающей среды, так как температура инструмента в этот момент достигает нескольких сотен градусов и некоторое время он сохраняет пластичность. Применяется этот способ для инструментов, от которых требуются высокие твердость и вязкость, особенно важные для дереворежущих инструментов с малыми углами заточки (например, для корпусов алмазного инструмента).

Закалка с самоотпуском характеризуется тем, что процесс происходит в ходе нагрева инструмента. Инструмент, нагретый до температуры закалки, охлаждают в воде так, чтобы он прокалился на заданную глубину (контролируется по времени в зависимости от вида стали). Дальнейшее охлаждение осуществляется на воздухе. При этом за счет внутреннего тепла нагревается охлажденная часть инструмента под отпуск. При достижении требуемой под отпуск температуры (ее обычно определяют по цветам побежалости, появляющимся на зачищенной поверхности инструмента) инструмент опять погружают в воду до полного охлаждения. При изготовлении высококачественного инструмента, например круглых пил, которые эксплуатируются при скорости подачи свыше 100 м/мин., производители часто применяют несколько видов закалки.

Отпуск. Этот процесс заключается в нагревании закаленной стали до температуры ниже фазовых превращений, в результате чего характеристики стали приближаются к равновесному состоянию. За счет вызова распада мартенсита закалки на ферритоцементитную смесь при отпуске снижаются остаточные напряжения и повышается пластичность стали наряду с некоторым снижением твердости.

Отпуск стали выполняют сразу же после закалки. Чем выше температура отпуска, тем ниже твердость стали.

Низкий отпуск выполняется при 150-300 °С, твердость и внутренние напряжения стали снижаются незначительно. Низкий отпуск в термообработке режущего инструмента применяют в тех случаях, когда требуется высокая твердость (59-60 HRC), например, при изготовлении ножей лущильных и рубительных машин, некоторых ножевых валов и головок. Отпуск при более низкой температуре (120-150 °С) называют старением.

Средний отпуск выполняется при 300-500 °С. При такой температуре внутренние напряжения и твердость инструмента заметно снижаются, а пластичность повышается. Применяется средний отпуск для инструментов, требующих значительной прочности и упругости при твердости 45-50 HRC (например, для инструментов, работающих при ударной нагрузке: пил для раскроя мороженой древесины, стандартных ножей и фрез для продольно-фрезерных станков).

Высокий отпуск выполняется при 500-600 °С. Твердость стали снижается до 30-35 HRС. При высоком отпуске избегают посадки инструмента в печь с высокой температурой, так как закаленный инструмент при быстром нагреве может растрескаться. Высокий отпуск выполняют, например, на зубчатых венцах круглых пил, предназначенных для работы при скорости подачи более 50 м/мин. В зависимости от того, какой температуры нужно достичь, инструмент при отпуске нагревают в масляных или селитровых ваннах. Выдержка при температуре отпуска зависит от диаметра или толщины изделия: при толщине до 20 мм она составляет 1 ч, а при толщине 20-40 мм — 1,5-2 ч. После отпуска инструмент обычно охлаждают на воздухе.

Применение на заводах (как правило, небольших) одного и того же вида отжига, нормализации, закалки и отпуска для разных режущих инструментов (пил, ножей, фрез), предназначенных для обработки разных материалов (плит, древесины и композитных материалов), может привести к снижению стойкости инструмента, а также к его полному или частичному разрушению в процессе работы.

При появлении проблем в процессе эксплуатации инструмента необходимо выявить их причины и понять, как их избежать в дальнейшем. Очень важно проверить твердость стали как корпуса, так и режущих элементов — зубьев (резцов) дереворежущего инструмента. Зная основные правила конструирования инструмента и его требуемую твердость по результатам замеров на производстве у покупателей инструмента, можно сделать выводы и выработать необходимые рекомендации.

Рекомендуемые границы твердости при изготовлении режущего инструмента из инструментальной стали, а также корпусов, оснащенных пластинками твердого сплава:

• низкая твердость — 40-47 HRС (для пил, подверженных пластической деформации: разводу, плющению, для корпусов пил, оснащенных твердым сплавом);
• средняя твердость — 52-57 HRC (для инструмента небольших размеров, например концевого: сверл, фрез, как правило, до 15 мм диаметром);
• высокая твердость — 57-61 HRC (для насадных фрез и ножей, включая те, на которые напаян твердый сплав).

Оборудование для измерения твердости сталей

Есть три способа измерения твердости сталей при механических испытаниях: упругого отскока; вдавливания (внедрения); царапания.

В производстве режущего инструмента используется множество разных металлов и их сплавов с разнообразными механическими свойствами. В настоящее время существует около трех десятков методов испытания твердости, относящихся к перечисленным выше способам измерения твердости, причем каждый имеет вполне определенную область применения. Можно выделить несколько наиболее распространенных методов, основанных на одних и тех же принципах.

Под твердостью материала понимают его способность сопротивляться пластической или упругой деформации при внедрении в него более твердого тела (индентора).

Этот вид измерений твердости не связан с разрушением металла и, кроме того, в большинстве случаев не требует приготовления специальных образцов.

Все методы измерения твердости можно разделить на две группы в зависимости от вида движения наконечника (индентора): статические и динамические. Наибольшее распространение получили статические методы определения твердости.

Статическим методом измерения твердости называется такой способ, при котором индентор медленно и непрерывно вдавливается в испытуемый металл с определенным усилием. К статическим методам относят измерение твердости по Бринеллю, Роквеллу и Виккерсу.

При динамическом испытании контролируется величина отскока испытательного инструмента от поверхности испытываемого образца. К динамическим методам относят определение твердости по Шору и Польди.

Твердомеры бывают стационарные и переносные. В инструментальной промышленности России наибольшее распространение получили несколько методов определения твердости: по Бринеллю, Роквеллу, Виккерсу, Шору, Польди и др.

В технической литературе твердость обозначается буквой Н (от англ. hardness — твердость). Следом за буквой Н всегда пишется одна или две буквы, обозначающие метод испытания твердости, например: НВ — твердость по Бринеллю; HRA, HRB, HRC — твердость по Роквеллу (по шкалам А, В и С); HV — твердость по Виккерсу; HSD — твердость по Шору; HP — твердость по Польди; Нµ — микротвердость и т. д.

В настоящее время наряду с механическими методами определения твердости стали получили распространение и другие методы, например, ультразвуковые. Твердомеры для определения твердости стали ультразвуковым методом целесообразно использовать для измерения тонкостенного режущего инструмента (толщина стали до 6 мм), например, для измерения корпусов пил, причем эти приборы можно устанавливать в труднодоступных местах, в частности на пильных шпинделях. На рис. 2 и 3 показаны переносной и стационарный твердомеры.

Стоимость стационарных твердомеров довольно высока — несколько сотен тысяч рублей, поэтому для предприятий (особенно небольших и средних) целесообразно приобретать портативный (переносной) твердомер, например универсальный. Подобный прибор (его стоимость не больше 100 тыс. руб.) позволяет с помощью динамической и ультразвуковой систем измерения определять твердость любого инструмента (от пил и ножей до насадных фрез).

Тарированные напильники

Есть и простой, дешевый и довольно надежный метод измерения твердости корпуса инструмента — с использованием так называемых тарированных напильников.

Тарированные напильники предназначены для качественного определения твердости закаленных деталей инструмента и стальных корпусов режущего инструмента по шкале твердости C Роквелла и шкале твердости Виккерса. Подобные напильники используются для установления, например, твердости режущих инструментов (пил, ножей и фрез, а также их зубьев и т. п.) и других объектов, твердость которых измерить иным способом невозможно. Тарированные напильники применяются, в частности, для определения твердости внутренних полостей насадных фрез и пил, концевого инструмента, краев (углов) изделий, а также межзубной впадины и зубьев пил и фрез, корпусов ножей.

Порядок работы

Начните с черного напильника (HRC65) и проведите им по контролируемой поверхности инструмента. Если на ней осталась царапина, твердость поверхности ниже HRC65. Если после проведения голубым напильником (HRC60) по поверхности инструмента на ней не осталось царапин, значит, напильник мягче поверхности и твердость поверхности изделия от HRC60 до HRC65. Если же голубой напильник оставляет царапину, используйте тёмно-зеленый (HRC55), затем светло-зелёный (HRC50) и далее, до тех пор, пока напильник не станет проскальзывать по поверхности изделий без царапин (то есть пока твердость поверхности инструмента не будет выше твердости напильника).

Качественная (приближенная) твердость поверхности инструмента находится в интервале между твердостью царапающего и проскальзывающего напильника.

В процессе эксплуатации острота зубьев тарированного напильника должна периодически проверяться аналогично проверке зубьев обычных напильников.

Не рекомендуется восстанавливать затупленные тарированные напильники химическим способом, как это делается с обычными напильниками. По мере износа тарированные напильники следует менять.

11.3.7.1. Стали, применяемые для режущего инструмента

В инструментальном производстве технологические процессы термической обра­ботки режущего инструмента и оборудование для их осуществления выбирают с учетом химического состава используемой стали, вида инструмента, способа его изготовления и характера производства (единичного, серийного, массо­вого).

В табл. 11.76 приведены стали, наиболее часто применяемые при изготовлении режущего инструмента и указаны требования к их твердости в состоянии поставки.

Стали, применяемые для режущего инструмента

Р18, Р12, Р9, Р6М5, Р6М5Ф3,

Р6М5К5, Р9К5, Р9К10, Р12Ф3,

Р18К5Ф2, Р10К5Ф5, Р9М4К8

Р9М4К6С (ЭП722) Р12М3Ф2К8 (ЭП657)

ХВГ, Х12М, Х12Ф1, 6Х6В3МФС

Составы сталей Р12Ф4К5, Р8МЗК6С и Р12МЗФ2К8 приведены в справочнике.

11.3.7.2.Предварительная термическая обработка заготовок режущего инструмента

Отжиг. Отжигу подвергают заготовки инструмента после сварки, ковки, прокатки или штамповки, а также режущий инструмент, получивший при за­калке и отпуске неудовлетворительную структуру или недостаточную твердость.

Твердость после отжига должна быть не выше указанной в табл. 11.76. Применяе­мые в инструментальном производстве виды отжига и его режимы приведены в табл. 11.77 и на рис. 11.52.

Отжиг с непрерывным охлаждением и изотермический отжиг являются основ­ными видами отжига заготовки инструмента после ковки, штамповки, прокатки или сварки. Низкий отжиг применяют для заготовок из быстрорежущих сталей в тех случаях, когда предшествующий нагрев при горячей механической обработке или сварке происходит при относительно низких температурах и коротких вы­держках (например, при нагреве заготовок ТВЧ или сварке трением).

Ускоренный изотермический отжиг применяют перед повторной закалкой инструмента, не получившего в результате предшествующей термической обра­ботки необходимых свойств.

Сфероидизирующий изотермический и циклический ступенчатый отжиг применяют для получения в заэвтектоидных сталях среднезернистого перлита, обеспечивающего хорошую чистоту поверхности после обработки резанием.

Циклический бесступенчатый отжиг применяют для небольших заготовок или неправильно термически обработанного инструмента из быстрорежущей стали с целью ускорения процесса.

Предпочтительным является отжиг в защитной атмосфере, предохраняющий поверхность от окалинообразования и обезуглероживания, а также сокращаю­щий длительность процесса, поскольку заготовку или инструмент нагревают в от­крытом виде. При отсутствии защитной атмосферы в открытом виде нагревают только поковки и другие заготовки, имеющие достаточный припуск на последую­щую механическую обработку. Все остальные заготовки и инструмент уклады­вают в металлические коробки, в которые для предупреждения от обезуглерожи­вания при отжиге углеродистой и низколегированной стали засыпают отрабо­танный карбюризатор или смесь 85 % древесного угля и 10…15 % кальцинирован­ной соды, а при отжиге быстрорежущей стали — смесь 50 % свежей и 50 % быв­шей в употреблении чугунной стружки.

При отжиге в печах непрерывного действия (конвейерных и толкательных) заготовки в основном нагревают в открытом виде (редко в небольших коробках с упаковкой); время прогрева их до заданной температуры рассчитывают в за­висимости от толщины нагреваемого слоя заготовок и допустимого удельного времени прогрева; последнее обычно составляет для заготовок из углеродистой стали 1 мин/мм, из низколегированной стали — 1,5 мин/мм, из быстрорежущей стали — 2 мин/мм.

Время выдержки после прогрева заготовок и инструмента при указанных видах отжига составляет обычно 1…2 ч для углеродистых и 2…3 ч для быстроре­жущих сталей.

Общая продолжительность процесса, составляющая при изотермическом от­жиге для быстрорежущих и высокохромистых сталей 18…24 ч и для углероди­стых и низколегированных 14…18 ч, резко снижается при ускоренных способах отжига: при циклическом ступенчатом отжиге углеродистых сталей она равна 3…6 ч, при циклическом бесступенчатом отжиге быстрорежущих сталей в соляной ванне она, в зависимости от марки стали, уменьшается до 1,5…4 ч.

Высокий отпуск. Такой отпуск производят перед окончательной термической обработкой для того, чтобы снизить твердость, снять внутренние напряжения, появившиеся в процессе предшествующей холодной или горячей механической обработки и благодаря этому предотвратить значительную закалочную дефор­мацию инструмента.

В инструментальном производстве применяют два вида данной обработки (см. табл. 11.77). Первым из них является так называемый рекристаллизационный отжиг, заключающийся в медленном нагреве до 600…700 °С, выдержке в тече­ние 1…2 ч и охлаждении с печью, реже — на воздухе; этот отжиг применяют после холодной механической обработки инструмента, имеющего сложную форму или большое отношение длины к диаметру или толщине, с целью снятия наклепа, возникшего при обработке. Вторым видом является отпуск, осуществ­ляемый

Виды и режимы предварительной термической обработки