Технологический процесс окончательной термической обработки

Окончательная термическая обработка режущих инструментов заключается в трехступенчатой закалке и трехкратном отпуске.

Процесс закалки состоит в медленном нагреве инструмента, для предохранения от возникновения значительных внутренних напряжений, делается два подогрева. Первый производится в нагревательном колодце до температуры 500°С и второй - в соляной ванне до температуры 850°С.

При подогреве до 800-850°С из исходной структуры перлит + карбиды образуется структура аустенит + карбиды. Но аустенит при данной температуре малолегированный, т.к. основная масса карбидов находится вне твердого раствора. Для увеличения легированности аустенита производится окончательный нагрев до высокой температуры (закалки). Закалка производится в высокотемпературной соляной ванне до 1300°С.

Необходимость быстрого нагрева связана со способностью быстрорежущей стали легко окислятся при высоких температурах. Структура при 1000-1300°С аустенит + карбиды, т.е. такая же как и при 850°С но в связи с тем, что при нагреве в данном температурном интервале происходит растворение карбидов, аустенит при 1300°С получается значительно более легированным.

Полного растворения карбидов при нагреве до максимальной температуры не происходит, и крупные первичные карбиды остаются вне раствора. Выдержку при высокой температуре делают очень незначительную, только такую, которая необходима для прогрева рабочего объема инструмента.

Охлаждение нагретой быстрорежущей стали производиться в масляном закалочном баке. Охлаждение в масле делает инструмент более стойким в работе.

При охлаждении (закалке) происходит распад аустенита с образованием мартенсита. Но не весь аустенит распадается, а часть его (25-30%) сохраняется в виде остаточного аустенита. Поэтому структура после закалки представляет собой мартенсит закалки + карбиды + остаточный аустенит. Образующийся мартенсит настолько мелко игольчатый, что по внешнему виду структура закаленной быстрорежущей стали кажется состоящей только из аустенита и карбидов. Образование мартенсита при закалке происходит в определенном температурном интервале. Температуры начала (М_н) и конца (М_к) мартенситного превращения понижаются с повышением температуры закалки. При закалке от температуры выше 1100°С точка М_к располагается при температурах ниже нуля.

) Технология окончательной термической обработки фрезы дисковой.

первый подогрев инструмента производится в нагревательном газовом колодце до температуры 500°С. Продолжительность нагрева 35 мин

второй подогрев производится в соляной ванне до температуры 800-850°С. Продолжительность нагрева 15 мин

окончательный нагрев осуществляется в высокотемпературной соляной ванне до температуры 1210-1230°С. Продолжительность нагрева и выдержки 15 мин

охлаждение в масле

очистка инструмента.

Для стали 11М5Ф проводят закалку с трехступенчатым подогревом до температуры 1210-1230^оС. Высокая температура закалки проводится для более полного растворения вторичных карбидов и получения при нагреве аустенита, высоколегированного хромом, молибденом и ванадием.

При трехкратном подогреве стали 11М5Ф, обеспечивается более равномерный прогрев стали и возможность предотвращения образования трещин.

Структура стали 11М5Ф после закалки представляет собой высоколегированный мартенсит, содержащий 0,3-0,4% нерастворенных-избыточных карбидов и остаточного аустенита примерно 28-34%. Остаточный аустенит понижает режущие свойства стали, и поэтому его присутствие в готовом инструменте не допустимо.

) Технология окончательной термической обработки сверла

Режущая часть:

первый подогрев инструмента производится в нагревательном газовом колодце до температуры 500°С. Продолжительность нагрева и выдержка 30 мин

второй подогрев производится в соляной ванне до температуры 800-850°С. Продолжительность нагрева и выдержка 10 мин.

окончательный нагрев производится в высокотемпературной соляной ванне при температуре 1200-1230°С. Продолжительность нагрева и выдержки 8-9 мин

охлаждение в масле

очистка инструмента.

Хвостовая часть:

погружение в электрическую соляную ванну СВГ-2.3.5/8,5 нагретую до температуры 820-840°С. Выдержка при температуре нагрева 15 мин.

охлаждение в 5% водном растворе NaCl до 150-200°С.

охлаждение на воздухе.

) Технология окончательной термической обработки для метчика

Режущая часть:

первый подогрев инструмента производится в нагревательном газовом колодце до температуры 500°С. Продолжительность нагрева и выдержка 30 мин

второй подогрев производится в соляной ванне до температуры 800-850°С. Продолжительность нагрева и выдержка 10 мин

окончательный нагрев производится в высокотемпературной соляной ванне при температуре 1200-1230°С. Продолжительность нагрева и выдержки 8-9 мин

охлаждение в масле

очистка инструмента.

Хвостовая часть:

погружение в электрическую соляную ванну СВГ-2.3.5/8,5 нагретую до температуры 820-840°С. Выдержка при температуре нагрева 15 мин.

охлаждение в 5% водном растворе NaCl до 150-200°С.

охлаждение на воздухе.

При нагреве инструментов нужно принимать все меры против обезуглероживания стали, которое в данном случае может быть очень сильным из-за высокой температуры нагрева. Поэтому соляные ванны должны быть хорошо раскислены.

Выдержка при температуре закалки обеспечивает растворение в аустените частиц карбидов в пределах их растворимости и прогрев рабочего объема инструментов. При выдержке происходит увеличение зерен аустенита и увеличение количества растворенных карбидов.

Охлаждение проводится в масле, но перед этим необходимо подстудить на воздухе до температуры 900-1000^оС (желтый цвет каления) и после этого опустить в масло. При охлаждении в масле без подстуживания могут получиться закалочные трещины. Охлаждение в масле осуществляется до температуры 150-200^оС, после чего закаленный инструмент вынимают из закалочного бака и дают остыть на спокойном воздухе.

После закалки быстрорежущая сталь должна быть обязательно подвергнута отпуску. При нагреве до 100-200°С уменьшается степень тетрагональности мартенсита. В интервале 300-400°С наблюдается снижение твердости, что объясняется снятием внутренних напряжений, возникших в процессе закалки.

При дальнейшем повышении температуры отпуска твердость повышается, достигая максимума при 550°С.

По сравнению с твердостью после закалки твердость после отпуска при 550°С получается более высокой. Эта максимальная высокая твердость способна сохранятся при последующих нагревах во время работы инструмента и обусловливает его теплостойкость.

В результате отпуска происходит превращение остаточного аустенита в мартенсит.

Характерной особенностью отпуска быстрорежущий стали, является то, что полученный в результате закалки остаточный аустенит превращается в мартенсит не при нагреве и не при выдержке при отпуске, а во время охлаждения. Такой характер превращения носит название вторичной закалки быстрорежущей стали. Мартенсит отпуска (полученный при распаде остаточного аустенита при отпуске) отличается от мартенсита закалки тем, что в результате распада остаточного аустенита образуется не первичный мартенсит, а вторичный, кроме того, в связи с обеднением остаточного аустенита легирующими элементами образующейся мартенсит будет также менее легирован по сравнению с мартенситом закалки. В связи с большой устойчивостью остаточного аустенита лучший результат в отношении более легкого и полного его распада с получением более высоких режущих свойств дает трехкратный отпуск.

1) Технология отпуска фрезы дисковой:

- двухкратный нагрев производится в печи шахтной электрической СШЗ - 6.6/7 до температуры 580°С. Продолжительность каждого отпуска 20 мин.

охлаждение на воздухе.

Стандартный отпуск безвольфрамовой быстрорежущей стали двухкратный при температуре 520^оС по 1 часу. Однако использование многократного отпуска с выдержкой по 1 часу (плюс время, необходимое для прогрева садки) с обязательным охлаждением между отпусками до нормальной температуры в производственных условиях усложняет цикл термообработки. С целью сокращения цикла рекомендуется провести высокотемпературный сокращённый отпуск. Для стали 11М5Ф применяем двухкратный отпуск при температуре 580^оС и продолжительность каждого отпуска 20 мин. При таких отпусках достигается более высокая вторичная твёрдость, сопротивление изгибу, улучшается шлифуемость за счёт меньшей шероховатости поверхности по сравнению с этими характеристиками после стандартных отпусков.

Технология отпуска сверла

Режущая часть:

трехкратный нагрев производится в печи шахтной электрической СШЗ - 6.6/7 до температуры 540-560°С. Продолжительность каждого отпуска 1-1,5 ч

охлаждение на воздухе.

Хвостовая часть:

нагрев до температуры 450-500°С в электродной селитровой ванне. Продолжительность отпуска 30-40 мин

охлаждение на воздухе.

Технология отпуска метчика

Режущая часть:

трехкратный нагрев производится в печи шахтной электрической СШЗ - 6.6/7 до температуры 540-560°С. Продолжительность каждого отпуска 1-1,5 ч

охлаждение на воздухе.

Хвостовая часть:

нагрев до температуры 450-500°С в электродной селитровой ванне. Продолжительность отпуска 30-40 мин

охлаждение на воздухе.

 

 

ВЫВОДЫ

 

В результате прохождения практики получены навыки:

применения безопасных приёмов обслуживания оборудования и приборов лаборатории, использования индивидуальных средств защиты, первичных средств тушения пожара;

работы в изготовлении образцов для металлографических исследований; работы с оборудованием и приборами; в проведении испытаний для определения свойств материала;

применения полученных теоретических знаний к решению конкретных задач в условиях реального производства;

использования научно-технической литературы и информации;

безопасной работы на технологическом оборудовании.

 

 

 

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

 

1. Луганские локомотивы: люди, годы, факты. Кол. авторов: - Луганск, 1996. - 403 с. (в полит.), - вкладки - 40 с.

. Гуляев А.П. Металловедение. М.: Металлургия, 1978. - 646 с.

. Золоторевский В.С. Механические свойства металлов. М.: Металлургия, 1983. - 352 с.

. Лившиц Б.Г., Крапошин В.С., Линецкий Я.Л. Физические свойства металлов и сплавов. М.: Металлургия, 1980. - 320 с.

. Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий. Справочник. / М.: Машиностроение, 1986. - 484 с.

. Райцес В.Б., Литвин В.М. Техника безопасности в термических цехах. К.: Техника, 1988. - 160 с.