220 И выше 0,7-1.
Для сохранения высокой твердости (>HRC60) используют отпуск при 140-180 °С, отпуск при 180-200 °С снижает твердость до HRC58, поэтому его применяют редко. Быстрорежущий инструмент подвергают чаще всего трехкратному отпуску при 560-580 °Сс выдержкой по 1 ч с обязательным охлаждением после каждого отпуска на воздухе до 20 °С, иначе в структуре остается неотпущенный мартенсит. Назначение трехкратного отпуска снизить количество остаточного аустенита до 2-3 %, который резко ухудшает режущие свойства инструментов, а также уменьшить внутренние напряжения и повысить вязкость и прочность. В результате отпуска твердость стали практически не изменяется или незначительно возрастает за счет распада остаточного аустенита и дисперсионного твердения мартенсита (рис. 43).
* Пассивирование - химическая обработка в растворе, при которой на поверхности инструмента образуется искусственная пленка, предохраняющая от атмосферной коррозии.
Рис. 43. Влияние числа отпусков при 560°С, 1 ч на твердость, количество остаточного аустенита и прочность стали Р18
Структура отпущенной быстрорежущей стали представляет собой мартенсит отпуска и карбиды без видимых участков остаточного аустенита, границы зерен практически не наблюдаются.
Отпуск следует проводить по возможности сразу после закалки. Это связано как с опасностью возникновения трещин, так и со стабилизацией остаточного аустенита при выдержке более 3-5 ч при комнатной температуре, в результате чего превращение остаточного аустенита при отпуске замедляется. Общая длительность трех отпусков может достигать 15-24 ч, что не позволяет применять их в единых поточных линиях термической обработки инструмента. Поэтому на практике в массовом и крупносерийном производстве, где используются автоматизированные агрегаты, рекомендован к применению кратковременный отпуск при более высоких температурах 580-600 °Сс выдержкой 10-20 мин.
Стойкость инструмента из быстрорежущих сталей можно повысить обработкой паром. В результате такой обработки на поверхности образуется пористый оксид, удерживающий смазку при эксплуатации. Инструмент помещают в герметичный муфель шахтной печи нагревают до 550-600 °С, выдерживают 30-60 мин в атмосфере перегретого пара и охлаждают до 300-350 °С, после чего прекращают подачу пара и охлаждают инструмент на воздухе с последующей немедленной промывкой в горячем масле.
Отпуск для снятия шлифовочных напряжений обязателен для всех сталей, если инструменты после шлифования не цианируют или не оксидируют. Такой отпуск снимает напряжения, способствует превращению аусте-нита, образовавшегося при шлифовании, и в зависимости от условий шлифования повышает стойкость инструмента (рис. 44). Температуры отпуска 350-400 °С, выдержка 30-60 мин и 150-160 °С, 2-3 ч для деталей высокой точности (измерительный инструмент).
Контроль качества инструмента проводится при выполнении закалки, когда проверяются все технологические параметры процесса. Качество закалки инструмента выборочно контролируется микроструктура (размер зерна аустенита), твердость, состояние поверхности (отсутствие разъедания и оплавления, трещин).
Макроструктуру оценивают по излому. Излом должен быть ровный, матово-серый, мелкозернистый. Присутствие блесток свидетельствует о наличии крупного зерна и нафталинистом изломе. Причинами образования крупного зерна служат низкая степень горячей деформации или высокая температура ее окончания (1 050-1 100 °С).
Объем контроля качества закалки зависит от устойчивости технологического процесса и характера производства. В единичном и мелко серийном производстве необходимо контролировать детали каждой партии (садки). В массовом производстве объем контроля составляет 2-3 изделия в смену.
Приемочный контроль качества инструмента должен предусматривать проверку всех параметров, оговоренных чертежом и техническими условиями на термическую обработку, включая визуальную проверку наружных дефектов и качества очистки поверхности, определения деформации (биение или кривизна). Кроме того, контролируется твердость, а также отсутствие трещин. Выборочно на 2-3 деталях от партии (садки) проверяется микроструктура после отпуска.
Технология термической обработки сварного инструмента. Сварной инструмент используется для лучшего его закрепления в станках и во избежание поломок при установке и монтаже. Крепежная (хвостовая) часть инструмента должна иметь твердость HRC35-50 в зависимости от назначения и материала инструмента. Инструменты из углеродистых и легированных сталей, а также короткий инструмент из быстрорежущих изготавливают обычно цельным. При этом хвостовики дополнительно отпускают путем местного нагрева до повышенных температур ~ 600 °С в течение 5-10 мин.
У крупногабаритного инструмента рабочую и крепежную части подвергают раздельной термической обработке (закалка и отпуск). Обработку хвостовой части можно проводить до или после термической обработки режущей части. Сборный инструмент, состоящий из рабочей и крепежной части, соединяют сваркой. При нагреве до высоких (1 050-1100 °С) в зоне сварного шва образуется мартенситная структура, что вызывает опасность возникновения трещин при охлаждении. Поэтому сварные заготовки сразу после сварки помещают в печь, нагретую до 730-760 °С и отжигают по режиму: на-
Рис. 44. Влияние отпуска, выполненного после шлифования на стойкость фрез из стали Р18
грев до 820-850 °С, охлаждение до 730-760 °С со скоростью 30-40 °С/ч, выдержка 3-4 ч и последующее охлаждение на воздухе.
При выполнении ОТО как рабочей части инструмента, так и крепежной во избежание образования трещин в зоне сварки инструмент нагревается в соляных ваннах так, чтобы сварной шов выступал над уровнем соли на 1012 мм. Параметры обработки крепежной части выбираются в зависимости от марки стали, однако время нагрева под закалку в соляных ваннах не должно превышать 4-5 мин. Для углеродистых сталей (45, 50) охлаждение при закалке проводится в воде, а для легированных (45Х, 50 Х, 50ХФА) - в масле или расплаве солей при температуре 160-180 °С. Температура отпуска 400-450 °С, что ниже температуры отпуска рабочей части. Часть сварного шва из быстрорежущих сталей нагревают до более низкой температуры, чем рабочую и получают твердость в пределах HRC50-56 , что создает плавный переход в изменении твердости. Сварные инструменты не следует обрабатывать холодом, так как при этом усиливается опасность образования трещин.