11.3.7.2.Предварительная термическая обработка заготовок режущего инструмента

Отжиг. Отжигу подвергают заготовки инструмента после сварки, ковки, прокатки или штамповки, а также режущий инструмент, получивший при за­калке и отпуске неудовлетворительную структуру или недостаточную твердость.

Твердость после отжига должна быть не выше указанной в табл. 11.76. Применяе­мые в инструментальном производстве виды отжига и его режимы приведены в табл. 11.77 и на рис. 11.52.

Отжиг с непрерывным охлаждением и изотермический отжиг являются основ­ными видами отжига заготовки инструмента после ковки, штамповки, прокатки или сварки. Низкий отжиг применяют для заготовок из быстрорежущих сталей в тех случаях, когда предшествующий нагрев при горячей механической обработке или сварке происходит при относительно низких температурах и коротких вы­держках (например, при нагреве заготовок ТВЧ или сварке трением).

Ускоренный изотермический отжиг применяют перед повторной закалкой инструмента, не получившего в результате предшествующей термической обра­ботки необходимых свойств.

Сфероидизирующий изотермический и циклический ступенчатый отжиг применяют для получения в заэвтектоидных сталях среднезернистого перлита, обеспечивающего хорошую чистоту поверхности после обработки резанием.

Циклический бесступенчатый отжиг применяют для небольших заготовок или неправильно термически обработанного инструмента из быстрорежущей стали с целью ускорения процесса.

Предпочтительным является отжиг в защитной атмосфере, предохраняющий поверхность от окалинообразования и обезуглероживания, а также сокращаю­щий длительность процесса, поскольку заготовку или инструмент нагревают в от­крытом виде. При отсутствии защитной атмосферы в открытом виде нагревают только поковки и другие заготовки, имеющие достаточный припуск на последую­щую механическую обработку. Все остальные заготовки и инструмент уклады­вают в металлические коробки, в которые для предупреждения от обезуглерожи­вания при отжиге углеродистой и низколегированной стали засыпают отрабо­танный карбюризатор или смесь 85 % древесного угля и 10…15 % кальцинирован­ной соды, а при отжиге быстрорежущей стали — смесь 50 % свежей и 50 % быв­шей в употреблении чугунной стружки.

При отжиге в печах непрерывного действия (конвейерных и толкательных) заготовки в основном нагревают в открытом виде (редко в небольших коробках с упаковкой); время прогрева их до заданной температуры рассчитывают в за­висимости от толщины нагреваемого слоя заготовок и допустимого удельного времени прогрева; последнее обычно составляет для заготовок из углеродистой стали 1 мин/мм, из низколегированной стали — 1,5 мин/мм, из быстрорежущей стали — 2 мин/мм.

Время выдержки после прогрева заготовок и инструмента при указанных видах отжига составляет обычно 1…2 ч для углеродистых и 2…3 ч для быстроре­жущих сталей.

Общая продолжительность процесса, составляющая при изотермическом от­жиге для быстрорежущих и высокохромистых сталей 18…24 ч и для углероди­стых и низколегированных 14…18 ч, резко снижается при ускоренных способах отжига: при циклическом ступенчатом отжиге углеродистых сталей она равна 3…6 ч, при циклическом бесступенчатом отжиге быстрорежущих сталей в соляной ванне она, в зависимости от марки стали, уменьшается до 1,5…4 ч.

Высокий отпуск. Такой отпуск производят перед окончательной термической обработкой для того, чтобы снизить твердость, снять внутренние напряжения, появившиеся в процессе предшествующей холодной или горячей механической обработки и благодаря этому предотвратить значительную закалочную дефор­мацию инструмента.

В инструментальном производстве применяют два вида данной обработки (см. табл. 11.77). Первым из них является так называемый рекристаллизационный отжиг, заключающийся в медленном нагреве до 600…700 °С, выдержке в тече­ние 1…2 ч и охлаждении с печью, реже — на воздухе; этот отжиг применяют после холодной механической обработки инструмента, имеющего сложную форму или большое отношение длины к диаметру или толщине, с целью снятия наклепа, возникшего при обработке. Вторым видом является отпуск, осуществ­ляемый

Таблица 11.77

Виды и режимы предварительной термической обработки

заготовок инструмента

путем нагрева заготовок в соляной ванне при 760…780 °С в течение 15…30 мин и охлаждения на воздухе. Этот отпуск применяют для заготовок сверл диа­метром 16…50 мм из быстрорежущей стали, изготовленных методом секторного проката.

Он обеспечивает возможность последующей правки завитых заготовок без их поломки, но твердость снижает недостаточно: до НВ 293…311, что затрудняет последующую холодную механическую обработку.

Нормализация (см. табл. 11.77). Эту термическую операцию применяют к заго­товкам из стали У12А для метчиков и круглых плашек с целью улучшения их об­рабатываемости резанием и к заготовкам напильников из стали У13А для улуч­шения вида насечки и чистоты поверхности за счет происходящего при этом частичного устранения тонкой цементитной сетки по границам зерен и некото­рого повышения твердости заготовок.

Если же после нормализации твердость заготовок оказывается чрезмерно высокой, то для ее снижения до требуемого в данном случае уровня НВ 188…165 дополнительно проводят высокий отпуск при 600…650 °С.

Улучшение (см. табл. 11.77). Улучшение, как и нормализацию, применяют к заготовкам метчиков и плашек из стали У12А, чтобы достичь хорошей обрабаты­ваемости их резанием. Замена нормализации улучшением обеспечивает более полное и надежное устранение цементитной сетки и более равномерную твердость заготовок в партии. Иногда после закалки заготовок вместо высокого отпуска применяют сфероидизирующий отжиг, что способствует лучшей коагуляции кар­бидов.

Карбидный отпуск (см. табл. 11.77). Такой отпуск заключается в нагреве холод­нокатаной быстрорежущей стали до 720…760 °С и охлаждении в масле или воде перед холодной пластической деформацией. Он обеспечивает частичное растворе­ние мелкодисперсных карбидов, фиксируемое последующим быстрым охлажде­нием, что приводит к снижению предела текучести на 15…20 % и повышению пла­стичности. Карбидный отпуск применяют в целях улучшения обрабатываемости, устранения растрескивания этой стали, например, при холодной вырубке из нее заготовок тонких дисковых фрез или мелких (диаметром 4 мм) метчиков.

Методы контроля. Результаты предварительной термической обработки оценивают по твердости и микроструктуре. Твердость крупных заготовок изме­ряют по Бринеллю, мелких — по Роквеллу, шариком. Твердость сварных загото­вок определяют в зоне шва. Микроструктуру систематически контролируют только при отжиге заготовок заэвтектоидных сталей на зернистый перлит и на сварных заготовках в зоне шва; при остальных видах предварительной термической обра­ботки контроль микроструктуры — только периодический.