1 2При охлаждении в воде и водных растворах. При охлаждении в масле и горячих средах.

При выборе технологии нагрева под закалку необходимо помнить, что инструментальные стали склонны к обезуглероживанию и окислению. Поэтому нагрев желательно выполнять быстро и с применением защитных атмосфер. Наиболее распространен нагрев в хорошо раскисленных соляных - ваннах. Высокая скорость нагрева в соляных ваннах может вызвать значительные внутренние напряжения, деформацию и образование трещин. Поэтому рекомендуется применять ступенчатый нагрев под закалку для крупногабаритного инструмента сложной формы особенно из легированных и быстрорежущих сталей, имеющих пониженную теплопроводность по сравнению с углеродистыми сталями. Время выдержки при нагреве должно обеспечивать сквозной нагрев инструмента до заданной температуры и полное завершение фазовых превращений.

Температуру и количество подогревов определяют, исходя из состава стали, размеров и конфигурации инструмента, а также с учетом технологических соображений. Рекомендуется назначать повышенные температуры подогрева (при одном подогреве) на 100-150 °С ниже температуры нагрева под закалку. Это позволяет уменьшить выдержку при окончательном нагреве, что в свою очередь понижает размер зерна аустенита и обезуглероживание. Режим нагрева с одним подогревом в основном используется для углеродистых и легированных сталей.

Для инструмента из быстрорежущих сталей нагрев ведется с двумя или тремя подогревами. Первый подогрев совмещается с сушкой и выполняется для инструмента, обрабатываемого в соляных ваннах. Это связано с тем, что загрузка влажных деталей ведет к выбросу (взрыв) расплава из печи- ванны. Этот подогрев выполняется при температурах 200-500 °С и ведется в электрических или газовых печах. Температура второго подогрева выбирается равной 600-650 °С, его назначение понижение термических напряжений при нагреве инструмента с расчетной толщиной более 20 мм. Третий подогрев выполняется при температурах 800-850 °С, он обязателен для инструмента всех размеров, так как обеспечивает понижение и термических, и фазовых напряжений в изделиях. Затем проводится окончательный нагрев до высоких температур.

Время нагрева под закалку определяется размерами инструмента, нагревающей средой и температурой нагрева, устанавливается, исходя из справочных данных, или расчетным методом. Выдержки при окончательном нагреве и подогревах могут быть определены, исходя из табл. 19. Для инструментов из углеродистых сталей нормы выдержки на 15-20% меньше приведенных в таблице.

Таблица 19

Нормы выдержки на 1 мм диаметра (толщины) при нагреве инструмента размером 3 - 75 мм из быстрорежущих сталей

Оборудование для нагрева	Выдержка (с/мм) при нагреве			до температур, °С
	750-900	950-1 100	1 250-1 300
Соляная ванна	25-30	12-15	8-10
Пламенная печь	-	-	10-12
Электрическая печь	70-90	-	-

Примечание. Для печей указано время выдержки при посадке в разогретую печь. Для высокотемпературных ванн приведены нормы выдержки для условий предварительного подогрева.

Охлаждение при закалке должно быть достаточно быстрым, чтобы предотвратить распад аустенита диффузионным путем и получить мартен- ситную структуру при минимальной деформации инструментов и отсутствии трещин. Выбор охлаждающей среды и способы охлаждения определяются в основном маркой стали. Рассмотрим эти способы.

Инструмент из углеродистых сталей с толщиной до 8 мм охлаждают в расплаве солей при 160-180 °С, при толщине более 8 мм охлаждают до 150200 °С в 5 %-ном водном растворе поваренной соли, а затем переносят в масло и выдерживают до полного охлаждения. При этом выдержку в горячей среде принимают равной выдержке при нагреве под закалку. Для крупного сложного по форме инструмента используют прерывистую закалку в двух средах: в воде до температурыМ_н с переносом в масло или горячий расплав с температурой 160-200 °С, затем на воздухе.

Для инструмента из легированных сталей охлаждение проводится при толщине до 20 мм в расплаве солей с температурой 160-240 °С в течение времени, равного выдержке при окончательном нагреве, далее на воздухе. При диаметре (толщина) инструмента свыше 20 мм охлаждение выполняется в масле.

Быстрорежущие стали закаливают ступенчато в горячих средах, реже в масле. Длинный стержневой инструмент охлаждают в масле до 200-250 °С и передают на правку с последующим охлаждением на воздухе. Остальной инструмент рекомендуется охлаждать ступенчато до 400-550 °С в соляной ванне, далее на воздухе. Инструмент с толщиной более 20 мм подстуживают на воздухе до 300-400 °С. затем передают на отпуск. При всех способах ступенчатой закалки время выдержки в горячих средах принимают равным времени окончательного нагрева инструмента под закалку.

Оптимальная структура быстрорежущих сталей после закалки мартенсит (60-65%), карбиды (5-20%) и остаточный аустенит (13-30%). Значительное количество остаточного аустенита связано с тем, что при комнатной температуре мартенситное превращение не заканчивается. Снизить количество остаточного аустенита до 5-8% можно обработкой холодом с охлаждением до-70 °С, но это сопровождается повышением уровня остаточных напряжений и опасностью возникновения трещин. Поэтому обработку холодом применяют ограниченно только для инструмента высокой точности (измерительный).

Отпуск инструмента проводится после удаления с поверхности остатков солей или масла. Рекомендуется очистку проводить в два этапа: первый - промывка в горячем (70-80 °С) водном растворе 10-15% каустической соды с добавлением жидкого стекла (0,15 % NaSiO₃); второй - пассивирование* в водном растворе NaNO₂(2 - 3 %) и Na₂CO₃(0,3 % ) обработка ведется в течение 3-5 мин при 70-80 °С.

Отпуск - это конечная операция, которая уменьшает хрупкость, повышает вязкость, уменьшает уровень остаточных напряжений Параметры отпуска определяются химическим составом стали, требуемой твердостью, которая зависит от назначения инструмента.

Инструменты из углеродистых и легированных сталей подвергают отпуску при температурах 140-200 °С (чаще при 150-180 °С) с последующим охлаждением на воздухе. Выдержка при отпуске инструментов определяется его температурой:

Сл.15. Технология термической обработки рессор и пружин. Закалка и отпуск пружин. Изотермическая закалка. Поверхностное упрочнение рессор 7

Сл.22. Термическая обработка режущего инструмента 13