3. Гальванические методы

Эти методы используются для нанесения покрытий, обладающих повышенной твердостью, уменьшенным трением и другими свойства­ми, а также покрытий, являющихся диффузионным барьером между трущимися поверхностями инструмента и обрабатываемой детали. Из способов этой группы наиболее известным является хромирова­ние. Твердость хрома выше твердости быстрорежущей стали. Кроме того, коэффициент трения хрома по стали меньше, чем стали по стали. Если учесть еще и создание диффузионного барьера, то вполне правдоподобно, что хромирование повышает стойкость инструмента в 2 – 3 раза. Толщина покрытия не должна превышать 5 мкм, иначе можно испортить инструмент, так как хром больше всего осаждается на кромках, округляя их. Хромирование особенно полезно для умень­шения налипания мягкогообрабатываемого металла на поверхностях трения инструмента. Нельзя хромировать мелкоразмерные и мелко­профильные инструменты по причине «водородной хрупкости». Выде­ляемый в процессе электролиза водород поглощается металлическим хромом, вызывая в нем внутренние напряжения, которые приводят к появлению тончайших трещин и повышенной хрупкости поверхностно­го слоя инструмента. Для удаления водорода инструмент после хро­мирования следует выдерживать в подогретом до 180 °С масле в течение одного-двух часов.

Исследовалась возможность покрытия медью. Стойкость некото­рых инструментов в определенных условиях работы повышалась. Объясняют это явление улучшением отвода теплоты из зоны резания. Такой взгляд на природу явления вызывает сомнение, так как толщи­на слоя меди всего лишь несколько микрометров. Широкого исполь­зования метод не получил.

4. Химические методы

Во время шлифования и заточки режущих инструментов, особенно без соблюдения необходимой предосторожности, возникают прижоги рабочих поверхностей, которые заключаются в местном отпуске тон­чайших поверхностных слоев. На этих местах резко понижается твер­дость, и они являются очагами быстрого затупления инструмента.

Для удаления этих поверхностных слоев иногда применяют травление инструмента в водном растворе кислот и медного купороса: 5 % CuSO₄ + 10 % H₂SO₄+ 5 % HNO₃. При этом удаляется тонкий дефектный слой инструмента (до 0,02 мм). «Здоровый» металл стравливается значительно труднее или почти не удаляется.

Аналогичный эффект достигается при электрохимическом травлении в составе: 75 % ортофосфорной кислоты + 15 % серной кислоты + 10 % хромового ангидрида. Этот процесс иногда называют электрополированием, так как помимо стравливания дефектного слоя стравливают­ся микронеровности и уменьшается шероховатость поверхностей ин­струмента.

5. Химико-термические методы

Эти методы наиболее старые и основаны на диффузионном насы­щении рабочих поверхностей быстрорежущего инструмента химичес­кими элементами и их соединениями с целью повышения износостой­кости. Процессы диффузионного насыщения протекают в печах при температуре 500 – 550 °С, что является дополнительным отпуском инструмента, способствующим повышению его качества, а насыще­ние поверхности металла инструмента азотом, углеродом и серой образует нитриды, карбиды и сульфиды железа, вольфрама и других элементов, находящихся в составе стали. Нитриды и дополнительные карбиды повышают твердость инструмента на глубине до 70 мкм, а сульфиды, являясь твердой смазкой, уменьшают трение в контакте режущий клин – материал обрабатываемой детали, что также спо­собствует повышению стойкости инструмента.

Азотирование, выполненное по различным технологиям, повыша­ет стойкость инструмента в 1,5 – 2,0 раза.

Жидкостное цианирование в ваннах с расплавом цианокислого калия или газовое в печах с подачей окиси углерода и аммиака обеспечивает насыщение поверхностных слоев материала инструмен­та углеродом и азотом. В результате стойкость инструмента повыша­ется в 1,5 – 6,0 раз.

Сульфидирование проводят в расплаве красной кровяной соли. Поверхностные слои инструмента насыщаются серой. Повышение стойкости инструмента достигается за счет уменьшения трения на рабочих поверхностях инструмента. Находит ограниченное примене­ние, так как эффективность процесса не всегда проявляется. Лучшие результаты обеспечиваетсульфоцианирование, при котором повер­хность инструмента насыщается серой и азотом.

Уменьшению трения способствует и такой вид химико-терми­ческой обработки, как обработка паром, когда в отпускную печь при температуре 550 – 600 °С подается перегретый пар. На поверх­ности инструмента образуется тонкий (4 – 6 мкм), твердый и плот­ный, но пористый слой окиси железа Fe₃O₄. После нагрева в атмос­фере пара инструмент охлаждают на воздухе, а затем выдержива­ют в подогретом масле. Стойкость инструмента повышается в 1,5 – 3,0 раза.

Оксинитрирование с последующим вывариванием в масле – процесс, совмещающий азотирование с обработкой паром в печи с оксинитрирующей атмосферой: аммиак плюс вода. Стойкость инстру­мента повышается в три раза.