|
ФPAГMEHT УЧЕБНИКА. Исследования А. П. Гуляева показали, что остаточный аустенит в структуре быстрорежущей стали можно устранить частично или почти полностью не только нагреванием, но и сильным охлаждением стали до весьма низких температур, например в «сухом льду» — углекислом газе при температуре —(75-н80° С). В этом случае аустенит также превращается в мартенсит, в результате чего повышаются твердость и износоустойчивость инструмента. Необходимо применять обработку холодом сразу же после закалки до отпуска, так как выдержка закаленной стали при комнатной температуре и особенно ее отпуск делают остаточный аустенит более стойким.
В отечественной промышленности иногда применяются литые режущие инструменты из легированной стали. По своим режущим свойствам они мало уступают кованым инструментам из быстрорежущей стали; некоторые из них, например литые резцы из молибденованадиевой стали (0,7% С, 3,9% Сг, 1,28% V, 2,04% W и 8,1% Мо), подвергнутые после отливки отпуску с последующей обработкой при низкой температуре (в жидком воздухе), а также непосредственно в литом состоянии, показали более высокие режущие свойства по сравнению с коваными резцами из стали Р18. Литые инструменты дешевле кованых, так как при их изготовлении значительно сокращаются потери быстрорежущей стали на отходы, сводится к минимуму механическая обработка и устраняются трудоемкие операции (отжиг и закалка). Сообщается (VDI—Z. 1971, 113, N 13) о появлении быстрорежущей стали, изготовленной методом порошковой металлургии горячим прессованнем (1220° С) порошка, полученного из обычного расплава быстрорежущей стали в среде инертного газа, сжатого воздуха и водяного пара, и прессованием в вакууме смеси мелкозернистых порошков (1 мкм) исходных материалов. В последнем случае легко регулируется состав быстрорежущей стали при равномерном распределении мелких карбидов.
Методы повышения стойкости инструмента
В результате неудачной заточки инструмента вследствие перегрева происходит вторичная закалка его поверхности, при которой тончайший поверхностный слой приобретает мягкую аустенитную структуру. С помощью дробеструйной обработки этому слою можно вновь вернуть мартенситную структуру и тем восстановить необходимую поверхностную твердость. Но на практике чаще прибегают к специальной обработке инструмента, имеющей целью или удаление дефектного поверхностного слоя, или упрочнение поверхностного слоя различными средствами. Для удаления испорченного поверхностного слоя прибегают чаще всего к доводке инструмента и реже к травлению или электрохромированию.
О доводке, повышающей стойкость инструмента и выравнивающей его режущие кромки, подробнее будет сказано дальше. Доводка фасонного инструмента, имеющего сложный профиль, весьма затруднительна, и в таких случаях можно удалить дефектный слой травлением или электрополированием.
Травление заключается в том, что инструмент, предварительно обезжиренный, погружают на 10—15 мин в ванну с разбавленным раствором серной и азотной кислот и небольшим количеством медного купороса. После травления и последующей промывки инструмент нагревают до 50—160° С для удаления водорода, вызывающего хрупкость режущих кромок. Практикой установлено, что стойкость инструмента заметно повышается лишь при наличии достаточной первоначальной твердости (НВ 5> 250).
Электрополирование осуществляется следующим образом. В ванну с электролитом, содержащим раствор фосфорной и серной кислот, погружается инструмент и присоединяется к аноду источника постоянного тока. Катодом является свинцовая пластинка. При прохождении тока через инструмент и электролит происходит так называемое электролитическое травление, при котором быстрее растворяются выступы, следовательно, протравленная поверхность не только освобождается от дефектного слоя, но, кроме того, становится чище и ровнее, поэтому электролитическое травление называют электролитическим полированием.
Хромирование заключается в том, что поверхность инструмента покрывается тонким слоем хрома, обладающего высокой твердостью, износоустойчивостью, а также большой химической стойкостью. Для этого предварительно доведенный инструмент погружают в ванну со специальным электролитом, содержащим соли
хрома, н присоединяют его к отрицательному полюсу источника постоянного тока. Анодом служит свинцовая пластинка. Под воздействием тока соли хрома разлагаются, и на поверхности инструмента быстро (через несколько минут) образуется тонкий слой хрома толщиной в 2—10 мкм твердостью до HRC 70.
Производственный опыт показывает, что стойкость хромированных инструментов, снимающих тонкую стружку (сверл, разверток, протяжек, метчиков и пр.) увеличивается в 2—4 раза, а при резании мягких цветных металлов и сплавов — даже в 5—8 раз. При резании в тяжелых условиях, когда имеют место большие силы резания и высокая температура, не рекомендуется хромирование, так как с нагревом уменьшается твердость хрома и при температуре ~500° С она меньше твердости закаленной быстрорежущей стали. К тому же при значительных нагрузках происходит отслаивание хрома. В литературе отмечается эффективность нового метода упрочнения — соединения электролитического хромирования с обычной цементацией, в результате чего в поверхностном слое образуются карбиды хрома, глубоко проникающие в металл и прочно с ним связанные.
Более удачным по сравнению с гальваническим хромированием считается диффузионное газовое и твердое термохромирование. В отличие от гальванического хромирования, которое производится после закалки, заточки и доводки инструмента, диффузионное хромирование предшествует термической обработке инструмента. Оно дает весьма износостойкую поверхность, но процесс очень длителен и кропотлив. Правда, в последнее время рекомендуют ускорение этого процесса с помощью ультразвука.
Электроупрочнение режущего инструмента осуществляется с помощью специальной установки, представляющей собой разрядный контур с двумя электродами, из которых один (анод) является цементирующим веществом, а в качестве второго (катода) служит упрочняемый инструмент. Оно заключается в томг что участки передней и задней поверхностей инструмента, примыкающие к режущей кромке, насыщаются элементами электрода, а возможно и нитридами вследствие реакции обрабатываемого материала инструмента с ионизированным азотом воздуха, происходящей при разрядах. При этом образуется тонкий упрочненный слой в 20—60 мкм.
В качестве упрочнителей применяются твердые сплавы, графит, феррохром, отбеленный чугун и др. На графике, построенном по опытным данным автора (рис. 11), показана стойкость резцов, упрочненных различными элементами. Как видим, упрочнение повышает стойкость инструмента в 2—7 раз, причем наиболее устойчивые результаты дал упрочнитель Т15К6.
В литературе [101, 129] отмечаются положительные результаты высокотемпературной механической обработки (ВТМО) быстрорежущей стали. |
