Термическая обработка инструмента, изготовляемого из заэвтектоидной стали

01.06.2018
Основные особенности термической обработки инструмента, изготовляемого из стали с высоким содержанием углерода марок ХГ, X, 9ХС, У12 и т. п., заключаются в следующем.

1. В процессе термической обработки надо обеспечить минимальное изменение в размерах измерительного инструмента; после закалки и отпуска сталь получает структуру мартенсита, дающего высокие твердость и износоустойчивость, но обладающего максимальным объемом по сравнению с другими структурными составляющими стали. Последние по возрастанию удельного объема можно расположить в следующий ряд:

аустенит —> перлит —> сорбит —> мартенсит.


Поэтому деформация измерительного инструмента в процессе закалки будет меньше, если сталь будет иметь перед закалкой исходную структуру сорбита, а не перлита.

Создание такой структуры обеспечивает, кроме того, получение при механической обработке высокой чистоты поверхности, что для точного измерительного инструмента является особенно важным.

2. Мартенсит закаленной заэвтектоидной стали в течение длительного времени при комнатной температуре превращается в менее напряженный кубический, что вызывает изменение объема стали и искажение размеров инструмента («естественное старение стали»). Для предупреждения этого процесса и сохранения размера инструмента в период его службы необходимо проведение специальной термической обработки, называемой «старением», при которой превращения мартенсита происходят при нагреве ускоренно. После такой обработки размеры инструмента стабилизуются, а изменения размеров, происшедшие при старении, снимаются при последующей окончательной доводке инструмента.

3. После закалки и отпуска измерительный инструмент проходит шлифовку, которая может создать значительные напряжения в поверхностном слое в результате нагрева, вызывающие иногда образование шлифовочных трещин. Для снятия этих напряжений измерительный инструмент должен пройти специальный отпуск после шлифовки, обычно объединяемый с операцией старения.

Таким образом последовательность операций при термической обработке измерительного инструмента рекомендуется следующая:

1. Отжиг поковок, если инструмент изготовляют ковкой или штамповкой (структура после отжига — мелкозернистый перлит).

2. Черновая механическая обработка.

3. Первая закалка: температура нагрева дается на 10—20° более высокая, чем это указано в табл. 33 для соответствующих марок стали, для лучшей перекристаллизации карбидов и измельчения их. После закалки инструмент немедленно передают для отпуска.

4. Высокий отпуск с нагревом до 650—700° и выдержкой 1—2 часа. После такого отпуска сталь получает сорбитовую структуру, что обеспечивает лучшую чистоту поверхности при последующей механической обработке.

5. Чистовая механическая обработка.

6. Вторая (окончательная) закалка: режим обработки применяется, аналогичный указанному в табл. 33 для соответствующих марок стали; после закалки инструмент немедленно передают для отпуска.

7. Низкий отпуск с нагревом в интервале 150—170° в масляной ванне и выдержкой в течение 1—4 час. в зависимости от размеров инструмента. Этот отпуск необходим для снятия части внутренних напряжений, образующихся после закалки, и для уменьшения опасности возникновения сетки мелких поверхностных трещин при шлифовке.

8. Шлифовка.

9. Старение инструмента.

10. Окончательная доводка.

Старение инструмента производят в интервале температур 120—170° с продолжительной выдержкой, которая зависит от следующих факторов:

а) температуры нагрева — чем выше температура старения, тем меньше продолжительность выдержки: она колеблется от 6—36 час. (в случае напрева при 160—170°) до 100—120 час. (в случае нагрева при 120—130°); нагрев при старении выше 160—170°, например, в интервале 180—200°, не рекомендуется, так как он, наряду со снижением твердости, может создать заметный распад аустенита, что вызовет более значительные объемные изменения в инструменте, усложнит последующую доводку и создаст условия для дальнейшего распада аустенита и самопроизвольного изменения объема инструмента в процессе его эксплоатации; целесообразнее производить старение в интервале 160—170°, что позволяет применить менее длительные выдержки;

б) класса точности, по которому изготовляется данный инструмент; чем большая точность требуется от инструмента, тем большей должна быть продолжительность выдержки;

в) размера инструмента — прогрев до температуры старения проходит медленно, так как эти температуры невысоки, поэтому для крупного по размерам инструмента необходима значительно большая выдержка.

Ввиду того, что старение производят после шлифовки инструмента, нагрев надо вести в масляных ваннах для лучшей защиты поверхности инструмента.

В табл. 50 приведены рекомендуемые нормы выдержки в зависимости от размеров инструмента: менее продолжительные выдержки можно применять для инструмента IV и V классов точности, а более длительные из указанных в табл. 50 — для инструмента более высокой точности.

Стойкость измерительного инструмента в эксплоатации значительно возрастает (примерно в два-три раза), если он после старения проходит хромирование, так как тонкий слой металлического хрома значительно повышает его износоустойчивость.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: