Оптимальный режим термической обработки для резьбовых фрез из стали Р6М5

Структура стали Р6М5 после отпуска  приведена на рисунке 2.5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 Поверхностная  обработка

 

Для дальнейшего  повышения твердости, износостойкости  и коррозионной стойкости поверхностного слоя режущих инструментов применяют  такие технологические операции, как цианирование, азотирование, сульфидирование, обработку паром и другие технологии поверхностного упрочнения. Их выполняют после окончательной термообработки, шлифования и заточки инструментов.

Цианирование осуществляют при 550–570 °С в течение 5–30 мин в жидких средах и 1,5–3,0 ч в газовой атмосфере. Для жидкостного цианирования используют ванны с расплавами NaCN (90 или 50 %), Na₂CO₃ , NaOH (KOH). Газовое цианирование выполняют в смеси аммиака и науглероживающего газа.

Азотирование инструментов проводится при 550–660 °С продолжительностью 10–40 мин в атмосфере аммиака. Проводят также газовое азотирование в смеси 20 % аммиака и 80 % азота; последнее предпочтительней, так как в этом случае обеспечивается меньшая хрупкость слоя.

Сульфидирование проводят при 450–560 °С, продолжительностью от 45 мин до 3,0 ч в жидких расплавах, например 17 % NaCl, 25 % BaCl₂, 38 % CaCl₂, 3–4 % K₄Fe(CN)₆, в которые добавляют серосодержащие соединения FeS, Na₂SO₄, KCNS.

При обработке паром инструменты  помещают в герметичную печь и  выдерживают при 300–350 °С под давлением 1–3 МПа в течение 20–30 мин для удаления воздуха. Затем тепература повышается до 550–570 °С, проводится выдержка 30–60 мин, охлаждение в атмосфере пара до 300–350 °С, после чего подача пара прекращается. Заканчивается охлаждение в печи или на воздухе, затем инструмент немедленно подвергают промывке в горячем веретенном масле.

 

 

 

Заключение

 

Для фрез из стали Р6М5 были подобраны следующие режимы предварительной  и окончательной термической  обработки:

1. Изотермический отжиг:  температура отжига составила  870 ^оС и применялась для получения более высоких свойств. Продолжительность пребывания стали при 870 ^оС не должна превышать 10-15 часов. Затем сталь охлаждают со скоростью 30-60 ^оС/час до 720-750⁰С. Выдержка при 720-750 ^оС для выравнивая температуры и завершения перлитного превращения должна быть не менее 4-6 часов. После этого сталь охлаждают в печи до 600-650 ^оС со скоростью 40-50 ^оС/час, а затем на воздухе.

Структура отожженной быстрорежущей  стали – мелкозернистый (сорбитообразный) перлит и карбиды, мелкие эвтектоидные и более крупные первичные. Количество карбидов около 25 %. Твердость 23-25 HRC. Сталь с такой структурой хорошо обрабатывается резанием. Подавляющее количество легирующих элементов находятся в карбидной фазе. Для получения оптимальных свойств стали в готовом инструменте необходимо при термической обработке обеспечить максимальное насыщение мартенсита легирующими элементами.

2. Закалка с температур 1230-1250 ^оС.

Для предотвращения образования  трещин и деформации инструмента  из–за низкой теплопроводности стали нагрев под закалку проводят с подогревом в расплавленных солях 750-800 ^оС. Для защиты от обезуглероживания, окончательный нагрев также проводят в соляной ванне (78% BaCl₂+22% NaCl) c очень малой выдержкой примерно 5-6 минут.

Охлаждение от температуры  нагрева до 550-600 ^оС должно быть ускоренным для предупреждения выделения карбидов, снижающего красностойкость и механические свойства.

В качестве среды охлаждения фрез из стали Р6М5 были выбраны соли NaNO₃+NaNO₂ или NaOH+KOH при 225-300 ^оС с выдержкой 30-40 мин.

В результате такой выдержки сталь сохраняет в закаленном состоянии повышенное количество остаточного  аустенита: до 40-50%, кроме того, значительно  уменьшается деформация. Красностойкость  стали не изменяется.

После закалки структура быстрорежущей стали состоит из высоколегированного мартенсита, содержащего 0,3–0,4 % С, не растворенных при нагреве избыточных карбидов 15-20 %, и около 20–25 % остаточного аустенита. Последний снижает твердость, режущие свойства инструмента, ухудшает шлифуемость, и его присутствие нежелательно. Твердость после проведенной закалки составляет 62-65HRC.

3. Отпуска:  Нагрев до температуры отпуска осуществляют в расплавленных солях 50 % CaCl₂, 30 % BaCl₂ и 20 % NaCl. Охлаждение производится на воздухе. Структура стали после однократного отпуска состоит из 50% М+ 20-25% А_ост+15-20% Карбидной фазы. После второго отпуска количество остаточного аустенита уменьшается до 5-6 %, после третьего отпуска количество остаточного аустенита снижается до 1-2 %, что допустимо. Твердость отпущенной стали составляет 62 HRC.

Результатом проведенного анализа  термической явилось разработка технологической карты проведения термической обработки фрез из быстрорежущей  стали Р6М5 (см. приложение А).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список используемых источников

 

1. Новиков И.И. Теория термической обработки металлов. – М.: Металлургия, 1986 – 480с.
2. Геллер Ю.А. Инструментальные стали. – М.: Металлургиздат, 1961 – 512с.
3. Бернштейн М.Л. Том II. Справочник. Металловедение и термическая обработка стали. – М.: Металлургиздат, 1962 – 1656с.
4. Лахтин Ю.М. Справочник. Термическая обработка в машиностроении. – М.: Машиностроение, 1980 – 783с.
5. Мацкевич А.И. Металлы и металлообрабатывающие инструменты. Краткий справочник. – Одесса: Студия Негоциант, 2002 – 188с.