Термічну обробку зварного інструменту.
Швидкорізальної сталь застосовують для різноманітних інструментів, що працюють при високих швидкостях різання (різців, свердел, фрез і ін.). Основна перевага швидкорізальної сталі полягає в тому, що вона володіє красностойкостью, т. Е. Не втрачає твердість при великих швидкостях різання, коли ріжучий край інструменту розігрівається до 600 ° С. При цьому в темряві стає помітним її світіння темно-карсним кольором. Найбільшого поширення на заводах отримали три марки швидкорізальної сталі: Р9, Р12 і Р18. Поряд з ними застосовують стали, в яких дорогий вольфрам частково замінений молібденом, кобальтом та ін. Р9Ф5, Р9К5, Р6М5 та ін. Буква Р в позначенні марки стали взята з слова rapid (рапід), що в перекладі з англійської означає швидкий.
Сталь Р12 при однаковій в порівнянні зі сталлю Р18 теплостойкости і шліфована в той же час має меншу карбідної неоднорідністю і більш високою пластичністю. До того ж вона забезпечує значну економію вольфраму (30%).
У зв'язку з високою вартістю швидкорізальної сталі інструмент з розміром більше 10 мм в перетині економічно більш вигідно виготовляти звареним: ріжучу частину - з швидкорізальної сталі, а хвостову, т. Е. Державка, - з вуглецевої сталі 40-45 або низьколегованої 40Х. Обидві частини з'єднуються за допомогою стикового зварювання.
Швидкорізальна сталь відноситься до високолегованих сталей, і тому після прокатки або кування охолодження її навіть на спокійному повітрі викликає підвищення твердості. Це ускладнює обробку різанням при виготовленні інструментів. Для зниження твердості і підготовки структури до загартування проводять відпал. Хороші результати дає ізотермічний отжиг, який в порівнянні зі звичайним вимагає менше часу і в той же час дозволяє отримати більш однорідну структуру.
Температура гарту стали Р9 становить 1220- 1240 ° С, а стали Р18 - 1270- 1290 ° С. При загартуванню інструментів порівняно простої форми, таких як різці, встановлюють температуру ближче до верхньої межі, а при загартуванню фасонного інструменту - ближче до нижнього. Хоча зазначена температура значно вище критичних точок для даних сталей, проте такий високий нагрів необхідний для більш повного розчинення карбідів в аустените. Завдяки цьому аустеніт насичується легуючими елементами, без чого не можуть бути отримані необхідні властивості після гарту.
Швидкорізальна сталь має низьку теплопровідність, тому щоб уникнути тріщин інструмент порівняно невеликих розмірів і нескладної форми, як, наприклад, різці, плашки і ін. Спочатку підігрівають в одній печі до 800 ° С, а потім переносять в іншу піч, де відбувається остаточний нагрів до закалочной температури. Інструмент складної форми з розмірами перетину більше 30 мм слід підігрівати 2 рази; перший - до температури 400-600 ° С, а другий - до 800 ° С.
Щоб уникнути обезуглероживания і окислення нагрів краще проводити в соляних печах-ваннах. Тривалість витримки в таких ваннах при закалочной температурі повинна бути мінімально необхідною. Орієнтовно вона встановлюється з розрахунку 8-9 с на 1 мм найменшою товщини або діаметра інструмента.
Для гарту інструментів з швидкорізальної сталі застосовують такі способи:
1) охолодження в маслі до 150-200 ° С і подальше охолодження на спокійному повітрі; щоб уникнути тріщин можна перед зануренням інструменту в масло подстужівать його на повітрі до 900-1000 ° С; цьому відповідає помаранчевий колір випромінювання;
2) охолодження в струмені вентиляторного повітря; застосовується для дрібного інструменту;
3) охолодження в селітряних ванні з температурою 450-500 ° С і подальше охолодження на повітрі; застосовується для інструменту складної форми (фрез, протяжок), при цьому зменшується викривлення.
Дієвим засобом щодо попередження тріщин і зменшення викривлення є так звана високоступенчатая гарт. Вона являє собою ступінчасту загартування в ванні з температурою, підвищеною в порівнянні зі звичайною (600-675 ° С). Витримка в такій ванні дається до 30 хв.
Для видалення з поверхні інструменту солі і масла, що залишаються після гарту, проводиться промивка в водному розчині каустичної соди, а для запобігання іржавіння після такого промивання - пассивирование шляхом обробки в гарячому розчині нітриту натрію з добавкою кальцинованої соди.
Температура нагріву під загартування повинна бути витримана з максимально можливою точністю. Якщо був допущений незначний перегрів, то утворюється підвищена кількість залишкового аустеніту, і твердість виявиться зниженою. Для отримання нормальної твердості можна обережно підвищити температуру відпустки. Якщо ж був допущений недогрев, то це виявиться в підвищеної твердості після гарту. Якщо після відпустки твердість буде знижуватися, то це підтверджує недогрев, і інструмент треба перезакаліть. Перед повторної загартуванням обов'язково слід проводити відпал. Цим ні в якому разі не можна нехтувати, інакше інструмент після остаточної термічної обробки буде крихким, а стійкість його знизиться у декілька разів.
Термічна обробка стали Р6М5 має деякі особливості. Тривалість нагрівання під загартування (1230 ° С) повинна бути на 25% більше, ніж для сталі Р18, при цьому необхідно вживати заходів щодо захисту від обезуглероживания шляхом розкислення ванн бурою або фтористим магнієм. Режим відпустки: 1-й - при 350 ° С, 2-й і 3-й - при 560-570 ° С по 1 ч. Для інструментів, які працюють без ударного навантаження, з метою підвищення твердості і теплостійкості рекомендується 2-3-кратний відпустку при 540-550 ° С.
Термічну обробку зварного інструменту необхідно проводити з таким розрахунком, щоб при переході від робочої частини до місця стику з хвостовиком твердість плавно знижувалася до HRC 50-55. Це потрібно для зменшення крихкості в місці зварювання. З цією метою інструмент завантажують у ванну так, щоб місце зварювання не доходила до дзеркала ванни на 15-20 мм. Робочу частину і хвостовик гартують окремо.
Для підвищення стійкості і антикорозійних властивостей інструменту проводять додатково ціанування і обробку парою. Ціанування проводять низькотемпературне рідинне або газове на шар глибиною 0,01-0,03 мм. Стійкість ціанірованного інструменту підвищується в 1,5-2 рази.
Обробка паром створює на поверхні інструменту тонку (2-5 мкм) плівку окису заліза Fe3 O4. В результаті цього запобігається приварювання стружки до поверхні інструменту, підвищується стійкість його на 25-30% і поліпшується зовнішній вигляд: поверхня набуває красивий темно-синій колір.
Обробка паром може бути проведена в герметично закривається шахтної печі типу цементаціонной. Її можна поєднати з відпусткою. При відпустці в атмосфері пара очищений сухий інструмент в кошиках завантажують в піч з температурою 350-370 ° С і витримують протягом приблизно 1 год до повного прогріву садки. Після цього для витіснення повітря в піч подається сухий пар, перегріту до 300-400 ° С. Через 20- 30 хв, температуру печі підвищують до робочої (550- 570 ° С) і дають звичайну при такій відпустці витримку (45-60 хв). Тиск пара підтримується надлишкове (в межах 0,1-0,3 ат). Це запобігає підсосу повітря в піч.
Для отримання стабільних високих властивостей при термічній обробці ріжучого інструменту, а також для забезпечення високої продуктивності на вітчизняних заводах впроваджуються напівавтоматичні та повністю автоматизовані агрегати безперервної дії.