книги / Термоциклическая обработка сталей и чугунов

батываемости стали У10,„прошедшей заводской отжиг и термо­

мостью отожженной стали. Графики износа по задней грани резца из Т5К10 представлены на рис. 30. Резание производи­

53

§ 3. Термоциклическая обработка литых быстрорежущих сталей

Классической быстрорежущей сталью является сталь Р 18. Она хорошо воспринимает термическую обработку. В частно­ сти, отжиг ее дает стабильные результаты, но требует значи­ тельного времени и точного соблюдения температурного ре­ жима. Поэтому для первых экспериментов *по выявлению влия­ ния ТЦО на снижение твердости быстрорежущей стали была выбрана литая сталь Р18. С этой целью были отлиты образцы

роструктура литой стали Р18 приведена на рис. 31. В резуль­ тате проведенного исследования влияния термо-циклической обработки на структуру и твердость установлено, что оптималь­ ным режимом ТЦО литой стали Р18 является пятикратный на­ грев со скоростью 40—50° С в .минуту до температур 820— 850° С с последующим охлаждением со скоростью 100° С/мин (на воздухе) до температур 600—650° С. Окончательное охлаж­ дение до комнатных температур — иа воздухе.

При термоциклической обработке происходит полный рас­ пад ледебуритиой структуры с формированием структуры зернистого перлита. На рис. 32 показана микроструктура ли­ той быстрорежущей стали Р18 после ТЦО. Изменение твердо­ сти в процессе ТЦО литой (быстрорежущей стали Р18 видно из табл. 10.

Широко иопользуетоя для литого инструмента быстрорежу­

2,6% V, 3,0—4,0% Сг, 0,4—0,7% Мп, 0,2-0,4% 51.

Отжиг инструмента из стали РЛ-1 рекомендуется произво­

дить по следующему режиму:

— загрузка в печь при температуре не выше 500° С;

— нагрев до температуры 880±10°С со скоростью не более 1,6° С/мин;

55

лированной стали РЛ-1 приведена на рис. 33, а изменение твердости приведено в табл. 10.

Таким образом, на основании исследования по определению влияния ТЦО на снижение твердости литых быстрорежущих сталей Р18 и РЛ-1, можно сделать следующие выводы:

—термоциклическая обработка может быть применена вме­ сто традиционного отжига быстрорежущих сталей;

—режимы ТЦО непродолжительны и относительно просты,

они легко осуществимы как в лабораторных, так и заводских

условиях.

Термоциклическая обработка литых и горячекатаных бы­ строрежущих сталей может быть использована на металлурги­ ческих заводах, производящих быстрорежущие стали.

§ 4. Проблема отжига сварных заготовок инструмента

В настоящее время с целью экономии дорогостоящих быст­ рорежущих сталей режущий инструмент обычно изготавливают, предварительно сваривая заготовки из быстрорежущих сталей, например Р6М5 и конструкционных (углеродистых или низко­ легированных). Быстрорежущая часть заготовки предназнача­ ется для рабочей (режущей) зоны инструмента, а конструкци­ онная, например из стали 45, для хвостовиков сверл, фрез, мет­ чиков и т. п.

Сварка сталей производится двумя наиболее распространен­ ными способами: трением и электроконтактиым оплавлением. Сварной шов в месте соединения быстрорежущих и конструк­ ционных сталей обладает после сварки большой твердостью (до НЯС=62-н64), хрупкостью и практически не обрабатыва­ ется резанием. Большая твердость зоны сварного шва обуслов­ лена закалкой поверхностных слоев быстрорежущей части за­ готовки при охлаждении на воздухе с температур оплавления и появлением в микроструктуре шва ледебуритных игл — круп­ ных карбидных включений. Большая хрупкость зоны шва связа­ на с потерей пластичности сталью, перегретой при сварке до оплавления, и ускоренной кристаллизацией с последующей под­ закалкой. Такая микроструктура является неудовлетворитель­ ной не только для проведения механической обработки при из­ готовлении инструмента, но и для окончательной термообработ­ к и -зак ал к и и соответствующего отпуска. Дело в том, что если производить закалку сварного соединения, в структуре которо­ го. имеется ледебурит, то получаемая микроструктура мартен­ сита с иглами крупных карбидов тоже имеет неудовлетворитель­ ные свойства. В производственной практике часто сварные швы не подвергают закалке.

Отжиг сварных заготовок производят главным образом, что­ бы снизить твердость сварных швов — это улучшает их обраба­ тываемость. Однако одной из важных задач отжига, с точки зре­ ния устранения хрупкости зоны шва и повышения качества ин­

58

слойка. На рис. 34 показана микроструктура сварного соеди­ нения сталей Р6М5 и 45 после отжига в шахтных печах по принятой на Сестрорецком инструментальном заводе им. Во­ скова технологии. Толщина ферритной прослойки составляет после отжига 225—250 мкм. Сварные соединения после отжи­ га, имея значительную ферритную прослойку7, обладают пони­ женной прочностью. Эта низкая прочность шва обусловлена малой прочностью феррита и тем, что ферритная прослойка, находясь между более прочными частями заготовки, является естественным концентратором напряжений, локализующим пластическую деформацию и приводящим к хрупкому разруше­ нию— с малой работой разрушения при вязком изломе. Чаше всего сварной шов не подвергают закалке и поэтому его струк­ тура и отмеченные выше пороки сохраняются и в готовом ин­ струменте. В случае закалки ее влияние как концентратора напряжений (ослабленного места) резко увеличивается. Это приводит к частым поломкам инструмента по месту сварки как при его изготовлении и закалке (закалочные кольцевые трещи­ ны), так и в процессе правки и эксплуатации готового инстру­ мента.

Таким образом, отжиг, устраняя, одни недостатки в струк­ туре сварного соединения,, приводит к появлению новых, что является отрицательным моментом в технологии обычного от­ жига. Отжиг, как уже отмечалось, не сглаживает неоднород­ ность по углероду в зоне шва, а усиливает ее. Не устраняется и локальная неоднородность по вольфраму. Если в процессе оплавления свариваемых сталей произошло неоднородное сме­ шение расплава, то в местах, пересыщенных вольфрамом, от большого проникновения быстрорежущей стали, остается его избыток в виде соединений с углеродом (карбидов). Такая микроструктурная неоднородность (рис. 35) тоже является при­ чиной повышенной хрупкости сварных швов. Кроме указанных выше недостатков, отжиг после сварки заготовок инструмента приводит к дальнейшему слиянию и сфероидизацни карби­ дов в быстрорежущей части заготовки. В дальнейшем при за­

творение углерода в аустените идет менее интенсивно в срав­ нении с тем, как это происходит при мелких карбидах в стали Р6М5. Поэтому дважды отожженная (первый раз на металлур­ гическом заводе) быстрорежущая сталь, имеющая структуру по сорбитообразпого перлита, а крупнозернистого перлита, т. е. с более крупными карбидами округлой формы, после закалки н соответствующего трехкратного отпуска имеет в своей струк­ туре менее насыщенный углеродом и вольфрамом мартенсит,

СО