Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ ЛИТОГО РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА ИЗ БЫСТРОРЕЖУЩЕЙ СТАЛИ
СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ ЛИТОГО РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА ИЗ БЫСТРОРЕЖУЩЕЙ СТАЛИ

СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ ЛИТОГО РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА ИЗ БЫСТРОРЕЖУЩЕЙ СТАЛИ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Способ упрочнения литого режущего инструмента из быстрорежущей стали включает насыщение из обмазки, содержащей, мас.%: ферротитан 50 - 60, карбид бора 20 - 30, краснокровяная соль 15 - 25, хлористый аммоний 2 - 3, и последующий трехкратный отпуск совместно с сульфидированием в герметичном муфеле в среде сульфата натрия при 550-570 °С в течение 1 ч. Перед насыщением из обмазки инструмент шлифуют, затачивают и подвергают цементации при 980 - 1020oС с выдержкой в течение 1,5 ч и охлаждением вместе с муфелем, состав обмазки разводят в этилсиликате до получения сметанообразной пасты, а в качестве ферротитана используют FeTi-75. При этом после нанесения пасты на поверхность инструмента и сушки производят нагрев в индукторе с токами высокой частоты при 1180 - 1250oС с выдержкой в течение 3 - 5 мин и охлаждение с подстуживанием в масле при температуре 60 - 80oС. Способ позволяет повысить теплостойкость и износостойкость поверхностных слоев режущего инструмента. 4 з.п. ф-лы, 1 табл.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2172360
Класс(ы) патента: C23C12/00, C23F17/00
Номер заявки: 99124227/02
Дата подачи заявки: 16.11.1999
Дата публикации: 20.08.2001
Заявитель(и): Открытое акционерное общество "Алтайский трактор"
Автор(ы): Субботин А.В.; Салманов Н.С.; Занозин А.А.
Патентообладатель(и): Открытое акционерное общество "Алтайский трактор"
Описание изобретения: Изобретение относится к химико-термической обработке, преимущественно к упрочнению литого режущего инструмента из быстрорежущей стали для повышения износостойкости и теплостойкости поверхностных слоев.
Известен способ химико-термической обработки литой быстрорежущей стали, заключающийся в борировании в расплаве следующего состава (мас.%) Na2B407 34-38; NaF 15-25; B4C 30-45; стеариновая кислота - 3-5. Ti - 2-3 (см. А.С. СССР N 1322111 "Состав для борирования стальных изделий"). Борирование производится в расплаве указанного состава при температуре 950-1000oC с выдержкой 4-6 часов. Далее производится термическая обработка, заключающаяся в закалке и отпуске при температуре 560oC три раза но одному часу. Толщина борированного слоя составляет 0,08-0,12 мм. Упрочняющие фазы на поверхности составляют бориды FeB и Fe2B.
Недостатками инструмента, упрочненного с использованием данного способа, является трудоемкость способа и хрупкость упрочненных слоев, которая способствует выкрашиванию режущих кромок инструмента.
Известен также способ газового титанирования с использованием порошка титана (см. "Химико-термическая обработка металлов и сплавов". Справочник под редакцией Л.С. Ляховича, Москва, "Металлургия", 1981 г.). Спеченные твердосплавные пластинки предварительно подвергаются цементации при температуре 950-1000oC в течение 0,5-1,0 час. Далее пластинки упаковываются в муфеле с порошком титана и сверху наполняются активированным углем. Насыщение производится при температуре 1050oC в течение 4 часов, охлаждение в муфеле, на воздухе. После такой обработки на поверхности образуется тонкий слой из карбидов титана толщиной 3-6 мкм. Микротвердость покрытий на спеченных твердых сплавах не превышает Hμ 28000 МПа.
Недостатками этого способа являются трудоемкость технологических операций цементации и титанирования и хрупкость поверхностных слоев, которые выходят из строя из-за выкрашиваний.
Ближайшим аналогом заявленного способа является способ упрочнения режущего инструмента из быстрорежущей стали, включающий цементацию в течение 7-8 часов, насыщение из обмазки, содержащей, мас.%: ферротитан 70, окись алюминия 27, хлористый аммоний 3, при 1050 - 1180oC в течение 5-6 часов и последующую термообработку - отжиг в среде твердого карбюризатора при 840 - 850oC в течение 4 часов, нагрев под закалку в соляной ванне до 860 - 880oC, закалка путем охлаждения режущей части инструмента в воде, а хвостовой - в масле (SU 1516507 A, 23.10.89, МПК4 C 23 C 12/00, формула, с.1, аб. 3 описания).
Техническим результатом заявленного изобретения является повышение износостойкости и теплостойкости поверхностных слоев режущего инструмента.
Задачей настоящего изобретения является повышение эффективности литого инструмента из быстрорежущей стали за счет уменьшения хрупкости режущих кромок инструмента и затрат на упрочнение.
Поставленная задача достигается тем, что способ упрочнения литого режущего инструмента из быстрорежущей стали включает насыщение из обмазки, содержащей ферротитан, карбид бора, краснокровяную соль и хлористый аммоний при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Ферротитан - 50 - 60,
Карбид бора - 20 - 30,
Краснокровяная соль - 15 - 25,
Хлористый аммонии - 2 - 3
и последующую термообработку - трехкратный отпуск совместно с сульфидированием в герметичном муфеле в среде сульфата натрия при 550 - 570oC в течение одного часа.
Режущие пластинки отливаются по выплавляемым моделям. Химический состав стали составляет в %: C - 0,84; W - 6,2; Mo - 5,4; Cr - 3,9 и V - 2,1, что соответствует стали Р6М5. После вырубки и очистки пластинки шлифуются и затачиваются с припусками 0,1 мм для окончательной обработки после цементации. Цементацию проводят в муфеле в среде древесного активированного угля при температуре 980 - 1020oC в течение 1,5 часа, охлаждение с муфелем на воздухе. Далее пластинки затачивают и шлифуют на окончательные размеры и обезжиривают в уайт-спирите или бензине и подвергают насыщению в обмазке. Состав обмазки содержит следующие ингредиенты (в мас.%):
Ферротитан - 50 - 60
Карбид бора - 20 - 30
Краснокровяная соль - 15 - 25
Хлористый аммоний - 2 - 3
Все эти ингредиенты разводят в этилсиликате до получения густой сметанообразной пасты. Полученную пасту наносят на шлифованные части пластинок слоем 2-5 мм и просушивают на воздухе до получения твердой корки. Подготовленные пластинки нагревают токами высокой частоты до 1180-1250oC с выдержкой в течение 3-5 мин и охлаждением с подстуживанием в масле при 60-80oC. Отпуск пластинок производят троекратно в муфеле в среде сульфата натрия с засыпкой древесного угля при 550-570oC в течение одного часа.
После такой обработки на поверхности пластинок образуется тонкий слой толщиной 3-5 мкм сульфида железа, играющий роль твердой смазки, а под ним - слой толщиной 10-15 мкм, состоящий из карбидов и нитридов титана, боридов железа. Микротвердость на поверхности не превышает 21500 МПа вследствие малой толщины слоя и частичного его продавливания, т.к. карбиды и нитриды титана обладают значительно более высокой твердостью.
Ускоренные стойкостные испытания пластин проводили при точении стали 50, скорости резания 90 м/мин, глубине резания 1,0 мм, подаче 0,08 мм/об. Критерием стойкости выбрано машинное время в минутах до катастрофического износа.
Как следует из приведенных в таблице данных, предлагаемый способ для упрочнения литого инструмента из быстрорежущей стали Р6М5 в процессе резания (упрочненных по режимам 2-9) обеспечивает в сравнении с пластинками из кованной быстрорежущей стали (режим 11) повышение стойкости в 4,5 и более раза в сравнении с пластинками из твердого сплава ВК8 (режим 12) уступают на 10-15%.
При использовании пасты с содержанием компонентов для упрочнения пластин по предлагаемому способу за заявленными пределами (составы 1 и 10) стойкость режущего инструмента снижается.
Формула изобретения: 1. Способ упрочнения литого режущего инструмента из быстрорежущей стали, включающий насыщение из обмазки, содержащей ферротитан и хлористый аммоний, и последующую термообработку, отличающийся тем, что насыщение проводят из обмазки, дополнительно содержащей карбид бора и краснокровяную соль, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Ферротитан - 50-60
Карбид бора - 20-30
Краснокровяная соль - 15-25
Хлористый аммоний - 2-3
а в качестве термообработки проводят трехкратный отпуск совместно с сульфидированием в герметичном муфеле в среде сульфата натрия при 550-570°С в течение 1 ч.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве ферротитана используют FeTi-75.
3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что перед насыщением из обмазки инструмент шлифуют, затачивают и подвергают цементации при 980-1020°С с выдержкой в течение 1,5 ч и охлаждением вместе с муфелем.
4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что указанный состав обмазки разводят в этилсиликате до получения сметанообразной пасты.
5. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что после нанесения пасты на поверхность инструмента и сушки производят нагрев в индукторе с токами высокой частоты при 1180-1250°С с выдержкой в течение 3-5 мин и охлаждение с подстуживанием в масле при температуре 60-80°С.