Технологія інструментального виробництва (стр. 12 )

Загартовування з подальшою обробкою холодом застосовують для більш повного розкладання аустеніту. При цьому загартоване технологічне оснащення додатково охолоджують нижче 0° С. Гартування з обробкою холодом виконують у такій послідовності: нагрів до температури загартовування, загартовування, додаткове охолоджування до температур нижче 0° С, відпуск.

Температуру нагріву під загартовування вибирають залежно від форми, розмірів, призначення і умов навантаження технологічного оснащення. Температура нагріву залежить від складу сталі. Вона залежить від положення критических точок Ас1 і Ас3 на діаграмі інтервалів гартівних температур залізовуглецевих сплавів.

Нагрів під загартовування проводять переважно в електропечах-ваннах у розплавах солей. Рідше застосовують печі опору, газові печі або установки ТВЧ.

Для безпечної роботи соляних ванн (усунення розбризкування розплавлених солей при завантаженні вологого або холодного інструмента) застосовують ступінчастий нагрів під загартовування. Інструмент з вуглецевої і легованої сталей підігрівають один раз для підсушування інструмента і скорочення часу остаточного нагріву, інструмент із швидкорізальної сталі підігрівають двічі: перший підігрів проводять для підсушування інструмента, другий - для запобігання його деформації в процесі загартовування.

Для великогабаритного складнофасонного інструмента застосовують третій підігрів (при 1050° С), після якого скорочується час остаточного нагріву при загартовуванні, а отже, зменшується зневуглецювання.

Перший підігрів при загартовуванні сталей Р12, Р18, Р18Ф2, Р18К5Ф2, Р14Ф4, Р10К5, Р9К5, Р9К10, Р6МЗ, У7, У7А, У8, У8А, У10, У10А, У12, У12А, Х12Ф1, Х12М, ХВГ, 9ХС проводять до температури 400 - 500°С, другий підігрів при загартовуванні сталей Р12, Р18, Р18Ф2, Р14Ф4, РЮК5Ф5, Р9К5, Р9КЮ, Р6МЗ - до 840 - 860°С, а сталей Х12Ф1, Х12М – 800 - 820°С.

Для попередження окислення і зневуглецювання, а також для зменшення викривлення і тріщиноутворення нагрівання і охолоджування технологічного оснащення, зокрема інструментів з вуглецевої сталі, проводять в соляних ваннах (виняток становлять окремі види інструмента, наприклад, довгі протяжки, для яких немає стандартних електричних ванн необхідного розміру). Щоб уникнути зневуглецювання поверхні технологічного оснащення в процесі нагріву, необхідно перевіряти хімічний склад солей, не застосовувати солі, що мають відхилення за складом від стандарту, або ТУ і періодично додавати у ванну розкислювачі (буру, борну кислоту, фтористий магній).

Вибір середовища для охолоджування залежить від марки сталі, необхідної твердості, форми, розмірів технологічного оснащення. За складом і властивостями всі гартівні середовища поділяються на чотири групи: вода і водні розчини, масла, розплавлені солі і луги, повітря.

Воду і водні розчини застосовують при загартовуванні технологічного оснащення і інструментів простої форми діаметром або товщиною від 8 до 12мм з вуглецевої сталі. Температуру води необхідно підтримувати приблизно 18 - 25°С. При температурі нижче 18°С збільшується швидкість структурних перетворень, що веде до тріщиноутворення. У разі підвищення температури води більше 25°С і забруднення її маслом різко знижується охолоджуюча здатність в інтервалі 550-6500 С, що веде до утворення м'яких плям на поверхні загартованого інструмента.

Відпуск

Відпуск - процес нагріву і витримки загартованої сталі при температурі на 20 - 30°С нижче критичної точки Аr1. Під час відпуску відбуваються перетворення мартенситу і залишкового аустеніту, внаслідок чого зменшуються внутрішня напруга і крихкість, підвищуються в'язкість і пластичність сталі.

Відпуску необхідно піддавати все загартоване технологічне оснащення, крім того, що пройшло ізотермічне загартовування. Залежно від необхідних температур відпуск проводять в масляних або селітрових ваннах, в печах з вимушеною циркуляцією повітря, а також у ваннах з розплавленим лугом (світлий відпуск). Відпуск технологічного оснащення з вуглецевої і легованої сталей слід проводити переважно в рідких середовищах, бажано в розплавлених солях. Для забезпечення якісного відпуску великогабаритного інструмента складної форми (фрез, довбачів, шеверів і т. п.) раціональніше проводити уповільнений нагрів у печах з переміщуваною повітряною атмосферою або з атмосферою пари.

Режими відпуску інструментальних сталей визначаються їх хімічним складом і необхідною твердістю. Охолоджування після відпуску може бути повільним, якщо сталь не здатна до відпускної крихкості. У протилежному разі охолоджування проводять швидко.

За умовами нагріву розрізняють високий, низький, середній, багатократний відпуск.

При високому відпуску, коли температура нагріву досить висока, сталь набуває сорбітної структури. Для конструкційної сталі температура сорбітизації знаходиться в межах 450 - 670°С. У процесі високого відпуску загартоване технологічне оснащення, охолоджене до температури нижче 300° С, не слід поміщати в печі з високою температурою, оскільки швидкий нагрів може призвести до розтріскування.

При низькому відпуску температура нагріву обмежена необхідністю збереження високої твердості. Високохромові, інструментальні і швидкорізальні сталі нагрівають до 400 - 600°С.

Середній відпуск застосовують за необхідності зберегти пружні властивості у поєднанні з достатньою в'язкістю і проводять при температурі нагріву 350 - 480°С.

При багатократному відпуску процес нагріву, витримки і охолоджування повторюється кілька разів. Такий відпуск застосовують в основному для швидкорізальної сталі. При проведенні багатократного відпуску інструмента із швидкорізальної сталі необхідне обов'язкове охолоджування інструмента до 20°С (після кожного відпуску) на спокійному повітрі або струменем повітря, нагрітого до 20 - 25°С. Для охолоджування можна також використовувати водяний туман. Замінювати тривалий відпуск великим числом короткочасних відпусків при вищих температурах (наприклад, двократний відпуск по 30 хв при 5800С або двократний відпуск по 15 хв при 600°С) можна при термічній обробці інструмента із сталей типу Р9 і Р18.

У разі проведення відпуску у ваннах або в печах із газовою атмосферою необхідно дотримуватися таких вимог: не завантажувати інструмент на під печі, особливо якщо піч до завантаження працювала при вищих температурах; застосовувати спеціальні корзини або піддони, які ізолюють інструмент від прямого контакту з подом печі; при використанні рідких відпускних ванн підігрівати інструмент перед його завантаженням у ванну.

Відпуск технологічного оснащення проводять також і на колір мінливості, нагріваючи оснащення в печах, на електроплиті, в гарячому піску і т. п. Окисна плівка, що з'являється в результаті нагріву, набуває різних кольорів мінливості залежно від температури відпуску. Перед відпуском на один з кольорів мінливості необхідно зачистити деталь, зняти окалину, нагар масла та ін.

Температура відпуску залежить від складу сталі і необхідної твердості. Для отримання твердості не менше

НRС 59 - 60 відпуск проводять при температурі 150 - 250°С. Штампи для гарячого штампування з вуглецевої сталі, цанги і ударний інструмент відпускають при температурі 250 - 400°С. При цьому мартенсит перетворюється на троостит, твердість НRС знижується від 50 до 45, а пластичність підвищується

Вимірювальний інструмент високої точності діаметром або товщиною 15 - 20мм відпускають при 125 - 130° С протягом 24 -36 год, діаметром або товщиною більше 20мм - при125 - 130°С протягом 36 - 48 год.

Один тривалий відпуск можна замінити декількома короткочасними, але з сумарною тривалістю, що дорівнює зазначений вище. Двократний відпуск вимірювального інструмента проводять за такою схемою: перший відпуск при температурі 135 - 140°С протягом 1 - 2 год; другий - при 120 - 125°С протягом 1- 2 год. Другий відпуск інструмента при 120 - 130°С протягом 2 - 3 год застосовують для зняття напруги, викликаної шліфуванням.

Інструмент, який повинен мати високу твердість (НRС 58 - 60), відпускають при 150 - 200°С. У цьому випадку твердість знижується незначно. Відпуск при нижчих температурах (120 - 160°С) застосовують для вимірювального інструмента з метою зняття напруги після чорнового шліфування. Такий відпуск рекомендується проводити у підігрітій масляній ванні (старіння).

Додатковий відпуск після заточування і шліфування інструмента із швидкорізальної сталі вводять для підвищення його зносостійкості. Режим додаткового відпуску: температура нагріву 360 - 370°С, час витримки 2год, охолоджування на повітрі. Відпуск проводять у відпускній печі. Стійкість інструмента при цьому підвищується максимально в 1,5 раза.

Поліпшення

Поліпшення - процес, що складається із загартовування і подальшого високого відпуску при 500 - 700°С. Поліпшенню піддають сталі з метою необхідного поєднання міцності і в'язкості. Поліпшення технологічного оснащення з вуглецевої і легованої сталей проводять до загартовування і відпуску різальної частини, для швидкорізальної сталі і її замінників - після термічної обробки різальної частини.

Поліпшення легованих сталей виконують у такій послідовності:

- загартування в маслі (після попередньої механічної обробки) від температури 1290° С для сталей типу Р18 і від 1250°С для сталей типу Р9;

- нормалізація з нагрівом до 840 - 8600С;

- загартовування при 920 - 9500С;

- відпуск при 670- 720° С з витримкою 2 - 3год до отримання твердості НRС 33 - 37 і з метою досягнення хорошої оброблюваності при чистовій механічній обробці.

Для поліпшення структури і зменшення деформації при подальшій термічній обробці застосовують комбіновану термічну обробку - загартовування у маслі з подальшим відпуском. Такій обробці піддають заготовки для технологічного оснащення складної конфігурації, а також різьбовий інструмент після чорнової механічної обробки.

Старіння

Старіння сталі - процес відпуску сталі з метастабільною структурою в інтервалі температур 120 - 200°С або при кімнатній температурі. У процесі старіння відбувається зміна фізичних і механічних властивостей сталей, і структура набуває стабільнішого стану. Розрізняють старіння природне і штучне.

Природне старіння проводять при кімнатній температурі, але тривалий час.

Штучне старіння проводять при температурі до 2000С, але швидко.