Известны различные способы термической обработки быстрорежущих сталей, которые по технической сущности и достигаемым результатам имеют примерно однозначные показатели. В частности, включающие в себя двухступенчатый подогрев, подстуживание, окончательный нагрев под закалку и собственно закалку, вторую ступень подогрева проводят при температуре от Ас1 до Ас1+20º С, а подстуживание — в течение 5…20 сек. на воздухе.
Незначительный перегрев инструмента при втором подогреве выше точки Ас1 приводит к образованию обедненного аустенита, испытывающего при последующем подстуживании частичное — превращение, сопровождающееся фазовым наклепом.
Недостатком данного способа термической обработки является укрупненное аустенитное зерно (не мельче № 10-11 по ГОСТ 5639-82) и разнозернистость структуры после термической обработки.
Поэтому, с целью повышения стабильности размера зерна, уменьшения разнозернистости и измельчения карбидов, были разработаны способы термической обработки инструмента из быстрорежущей стали, которые включает в себя первый подогрев до температуры выше Ас1,второй подогрев до температуры окончательного нагрева под закалку, выдержку после каждого подогрева 15 сек. на 1 мм толщины, охлаждение после каждого подогрева до температуры выше Аr1 (или ниже Аr1 ) последующий нагрев под закалку, выдержку при температуре закалки и последующее охлаждение в масле.
В результате многократного нагрева происходит измельчение зерна, что связано с многократными фазовыми переходами.
Многократный нагрев приводит к изменениям структуры, которые связаны не только с перераспределением дефектов, но и химических элементов. При многократных нагревах карбиды достаточно полно растворяются в твердом растворе, а при последующем охлаждении выделяются преимущественно по границам зерен. Такое распределение элементов приводит к стабилизации границ зерен и уменьшению их подвижности.
При большом же количестве термоциклов, когда карбиды укрупняются, они уже не могут служить барьерами для движения границ, т.е. происходит дестабилизация.
Поэтому для быстрорежущих сталей число термоциклов составляет 2 или 3.При одном термоцикле и закалке в масле зерно измельчается недостаточно и не происходит стабилизации границ, не устраняется разнозернистость. Увеличение числа термоциклов более 4 или 5 вызывает укрупнение карбидов и дестабилизацию структуры.
Предложены следующие способы термический инструмента из быстрорежущей стали, а именно:
1.Первый подогрев до температуры выше Ас1, охлаждение до температуры ниже Аr1,второй подогрев до температуры окончательного нагрева под закалку, охлаждение до температуры выше Аr1.
2.Первый подогрев до температуры выше Ас1 ,второй подогрев до температуры окончательного нагрева под закалку, охлаждение после каждого подогрева до температуры ниже Аr1.
3.Первый подогрев до температуры Ас1+30º С, охлаждение на воздухе до 600º С., второй подогрев до температуры окончательного нагрева под закалку, охлаждение до температуры Ас1+30º С.
4.Первый подогрев до температуры Ас- 50º С ,охлаждение до520º С, второй подогрев до температуры окончательного нагрева под закалку, охлаждение до Аr1- 50º С.
После проведения термической обработки по приведенным режимам, были проведены металлографические исследования микроструктур. Было установлено, при термической обработке происходит измельчение карбидов, повышается стабильность зерна, уменьшается разнозернистость. При этом стойкость инструмента увеличивается на 30…40%.
Таким образом, повышение служебных свойств инструмента происходит за счет получения после термической обработки однородной мелкозернистой структуры с мелкодисперсной карбидной фазой, за счет стабилизации границ зерен ,уменьшения их подвижности. Рекомендуется оптимальный режим термической обработки: первый подогрев до температуры выше Ас1 (ниже Ас1) с выдержкой 15 сек. на 1мм толщины, охлаждением до температур выше Аr1 (ниже Аr1 ) выдержкой 15 сек.на 1 мм толщины, нагревом под закалку и закалкой в масле.
Евгений Колягин