книги / Термоциклическая обработка сталей и чугунов

единиц. Не случайно поэтому стойкость резцов из стали типа Р6М5 производства, например Франции, в 1,5 раза превышает стойкость резцов из отечественной стали Р18.

Итак, отжиг после сварки заготовок из быстрорежущих п конструкционных сталей не только требует значительных произ­ водственных затрат, но и существенно снижает качество гото­ вой продукции — инструмента. Необходима более совершенная технология предварительной термообработки сварных загото­ вок инструмента.

§ 5. Способ ускоренного термоциклического отжига сварных заготовок инструмента

Лабораторные исследования показали, что термоциклическая обработка литых сталей РЛ-1 и Р18 мало отличается от ТЦО на сверхмелкое зерно конструкционных сталей 45 и 40Х. По­ этому первоначально ТЦО сварных заготовок инструмента из сталей Р6М5 и 45 велась с ориентацией на литое состояние стали Р6М5, т. е. по режиму, показавшему удовлетворительные результаты применительно к стали РЛ-1. В дальнейшем, изме­ няя температуру нагрева и подстуживаиия, а также число тер­ моциклов (эксперименты проводились в лабораторных усло­ виях), было установлено, что при использовании скоростного печного нагрева оптимальный режим ТЦО сварных заготовок из сталей Р6М5 и 45 следующий: четырех-пятикратный быст­ рый нагрев до 800—810° С с последующим охлаждением на воздухе до 600° С; полное охлаждение с последнего нагрева— на спокойном воздухе.

В процессе ТЦО в структуре шва наблюдался распад метастабильных фаз с формированием структуры, аналогичной по

чительными особенностями структур сварных швов, прошедших ТЦО, в сравнении с отожженными являются более узкая фер­ ритная прослойка и более мелкие зерна микроструктуры ста­ ли 45.

Две партии заготовок, сваренных разными способами — тре­ нием и электрооплавлением — подвергались термической обра­ ботке. Половина заготовок (30 шт) прошли отжиг, а вторая часть — ТЦО. Заготовки, сваренные разными способами, име­ ли после отжига и ТЦО с печным нагревом разные показатели

обрабатываемости не было. Таким образом, лабораторные ис­ следования показали, что ТЦО сварных заготовок ииструмеи-

62

Т а б л и ц а 11

Механические свойства сварных соединений сталей Р6М5 и 45

та из сталей Р6М5 и 45 по описанному в данном параграфе режиму дает удовлетворительные результаты. Однако макси­ мальные значения твердости по Роквеллу (НКС) в зоне шва желательно иметь меньшими. Повышенная твердость в указан­

структур, подзакаленной при сварке зоны, идет медленно. Не­ обходимо увеличить скорость нагрева заготовок при ТЦО. Это­ го можно достичь, используя не печной нагрев, а нагрев в со­ ляных ванных.

Установлено, что оптимальным режимом ТЦО сварных за­ готовок инструмента с использованием нагревов в соляной ван­ не (50% ЫаС1 и 50% ВаС12) является четырехкратный нагрев

лнческом воздействии в материале сварного соединения из бы­ строрежущей и конструкционной стали восемь раз происходит довольно интенсивное а^у-превращение, что приводит под действием ряда факторов на структуршбразование при уско­ ренных перекристаллизациях к быстрому распаду ледебуритной эвтектики и подзакаленной структуры в сварных швах. Это резко снижает твердость в месте сварки. Относительно не­ большая температура нагрева и отсутствие выдержки при на­ гревах не повышает твердости быстрорежущей части загото­

вок.

Длительность термоцикла 3—5 мин для небольших партий заготовок и 15—20 мин для заготовок с общей массой в 100— 120 кг. Продолжительность термоциклической обработки в за­ висимости от массы термообрабатываемых изделий составляет от 15—20 до 60—100 мин. В сравнении с длительностью обыч-

63

<55

дач производственного опробования способа ТЦО была про­ верка применимости способа к заготовкам из различных сталей, а также практическая (производственная) оценка обрабаты­ ваемости резанием термоцнклнчески обработанных заготовок, Термоциклическую обработку заготовок с нагревами в соля­ ных ваннах первоначально проводили в термическом цехе не­ большими партиями — по 20—25 шт. вручную. В дальнейшем были изготовлены две промышленные партии сверл (диаметром 12 мм) в 10 000 и 1000 шт. Термоциклическая обработка этих партий заготовок производилась на полуавтоматической линии ТА-32, предназначенной для высокого отпуска сверл после про­ дольно-винтового проката. ТЦО заготовок на линии ТА-32 про­ изводилась в корзинах по 150—200 шт. в каждой (масса заго­ товок —100 кг). Из всех заготовок были изготовлены фрезеро­

ванные сверла.

Опыт изготовления инструмента из заготовок, подвергнутых ТЦО вместо отжига, показал, что ТЦО значительно производи­ тельнее отжига, а обрабатываемость заготовок удовлетворитель­ ная, так как не вызвала каких-либо затруднений в условиях производства.

Оценка качества готового инструмента, прошедшего ТЦО вместо отжига, производилась не только контролерами ОТК, но и сотрудниками центральной заводской лаборатории завода. Кроме того, эксперименты по определению стойкостных свойств сверл опытно-промышленной партии и аналогичных сверл, изготовленных по существующей технологии (с отжигом), по­ казали несколько большую твердость и износостойкость. Изве­ стно, что в исходном состоянии, т. е. перед окончательной тер­ мической обработкой (закалкой и трехкратным отпуском), твердость НВ стали Р6М5 должна быть не более 2550 МПа, а

обычно имеет твердость Н Я С = 62-*-64, а последующий тройной отпуск повышает твердость до Н Я С = 65.

Практически металлургические заводы поставляют сталь Р6М5 с более низкой твердостью. Это отрицательно сказыва­ ется на свойствах готового инструмента, а отжиг после свар­ ки усугубляет это отрицательное влияние, еще больше снижая твердость быстрорежущей стали. Так, одна партия сварных сверл была изготовлена из стали Р6М5, имевшей в состоянии поставки НВ=2230 МПа=223 кгс/мм2. Заготовки из этой ста­ ли, сваренные со сталью 45, были подвержены ТЦО так, что нагревались и охлаждались только сварные швы и сталь 45. Часть же заготовок отжигалась по заводской технологии. При отжиге твердость снизилась до НВ=2070-^-2120 М Па=207н- ч-212 кгс/мм2.

Готовый инструмент (сверло), прошедший различную пред­ варительную термическую обработку, имел и разную твердость.

66

сварного шва, н-о и повышением твердости его режущей части. Повышение качества инструмента при замене отжига термоцикличеокой обработкой — один из важных'.показателей эф­

фективности ТЦО.

При проведении ТЦО на линии ТА-32 производилось хроно­ метрирование процесса и другие наблюдения с целью определе­ ния возможности термоцикличеокой обработки в автоматиче­

технология термоциклического отжига сварных заготовок инст­ румента (в корзинах по 150—200 шт.).

Термоциклический отжиг сварных заготовок инструмента з условиях массового производства рекомендуется производить на специальной автоматической линии ТЦО.

Исследования по применению метода термоциклической об­ работки к сварным заготовкам инструмента позволили сделать следующие выводы:

—оптимальным режимом ТЦО является четырехкратный нагрев в соляной ванне до температуры 810±5°С с последую­ щим охлаждением на воздухе до 650° С (охлаждение до 20° С с последнего нагрева на воздухе);

—процесс ТЦО может быть автоматизирован;

—ТЦО дает значительное сокращение длительности произ­

водственного цикла;

— в результате ТЦО, применяемой вместо отжига, улучша­ ется качество готовой продукции (инструмента) вследствие

67

Г ЛАВА V

ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНАЯ ТЕРМОЦИКЛИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА СТАЛЕЙ

§ 1. Циклическая электротермическая обработка (ЦЭТО) углеродистых и низколегированных конструкционных сталей

закалкой большой прочности с сохранением удовлетворитель­ ной пластичности (1|);>20-г-30%). При использовании много­ кратной закалки (многократность термического воздействия) п электронагрева был разработан способ циклической электро­ термической обработки (ЦЭТО) конструкционных сталей [59].

третий и последующие циклы изотермических электрозакалок. Последний термоцикл — обычная электрозакалка. Схема ре­ жима ЦЭТО показана на рис. 37. Термоциклической обработ­ ке по описанному режиму подвергались проволочные образцы диаметром 2,0 мм и длиной 225 мм. Исследуемые материалы: сталь 40 ХН и сталь 40 ХНМ.

Для проведения ЦЭТО была создана специальная уста­ новка с электроконтактным нагревом образцов проволоки. Экспериментальные исследования влияния ЦЭТО на механиче­

характеристик механических свойств сталей, обработанных по режиму ЦЭТО и способом двойной электрозакалки, показало, что максимальное значение прочности при ЦЭТО незначи­ тельно превышает прочность при двойной закалке, в то время как пластичность увеличивается. Относительное сужение ста­

69

ли 40ХН при ЦЭТО иа 30% больше, чем после двойной электрозакалки. В сравнении с «печной закалкой ЦЭТО дает еще более ощутимые преимущества. Предел прочности возра­

получаемых ЦЭТО и ВТМО, позволяет сделать вывод о том, что ЦЭТО значительно повышает механические характеристики стали (как прочности, так и пластичности) в сравнении с обыч­ ной закалкой независимо от исходного состояния материала.

70