8.3. Отжиг быстрорежущей стали

Отжиг заготовок из быстрорежущей стали производится после получения заготовок методами: абразивной отрезки, ковки, штамповки, литья, сварки, наплавки, прессованием, гидроди-намическим выдавливанием, продольно-винтовым прокатыванием, горячим вальцеванием, редуцированием, ротационным обжатием. Отжиг заготовок производят для снятия внутренних напряжений, получения структуры стали, облегчающей обрабатываемость на металлорежущих станках, и подготовки структуры стали к последующей финишной закалке.

После закалки без предварительного отжига в быстрорежущей стали наблюдается «нафталинистый» излом и инструмент, изготовленный из такой стали имеет пониженную стойкость. Заготовки из быстрорежущей стали с меньшим содержанием вольфрама (Р6М5) отжигают при температуре 830–850 ºС с выдержкой 3–4 часа. Заготовки из стали с большим содержанием вольфрама отжигают при температурах 830–870 ºС с выдержкой в течении 2–3 часов. Более высокая температура нагрева усиливает окисление и обезуглероживание, увеличивает легированность аустенита, повышает устойчивость его распада в перлитной области, что усложняет выполнение отжига. Продолжительность нагрева быстрорежущей стали при температуре отжига влияет на теплостойкость стали после закалки и отпуска. Заготовки после отжига охлаждают медленно вместе с печью, первоначально до температуры 750–760 ºС со скоростью 30–40 ºС/ч, затем до 600 ºС со скоростью 40–50 ºС/ч и далее на воздухе. Более прогрессивным является изотермический отжиг, при котором сталь нагревается до температуры 850–870 ºС, выдерживается 3–4 ч, охлаждается до температуры 720–730 ºС (соответствующей интервалу минимальной устойчивости аустенита в области перлитного превращения) со скоростью 40–50 ºС/ч, затем изотермическая выдержка при этой температуре 2–4 ч, охлаждение вместе с печью до температуры 500–400 ºС и далее охлаждается на воздухе.

Изотермический отжиг обеспечивает наилучшую обрабаты-ваемость быстрорежущей стали, чем при обычном отжиге, так как твердость стали получается выше.

В тех случаях, когда твердость стали после отжига находится на нижнем пределе (НВ 217–230), наблюдается ухудшение качества обрабатываемых поверхностей при механической обработке. Улучшение качества обрабатываемых поверхностей инструментов механической обработкой достигается повышением твердости заготовок до НВ 255–285, которая достигается закалкой сталей при нагреве до 950 ºС, охлаждением в масле с последующим высоким отпуском при температуре 720 ºС и охлаждением на воздухе.

Продолжительность и температура отжига быстрорежущей стали оказывает существенное влияние на красностойкость инструмента [30]. Потеря красностойкости становится более заметной, когда общая продолжительность различных циклов отжига достигает 20–30 часов, и когда отжиг происходит при повышенной температуре (900 ºС вместо 850 ºС), а также при увеличении продолжительности высокого отпуска при 720–780 ºС, применяемого для рекристаллизации и повышения пластичности быстрорежущей стали. Причиной, вызывающей потерю красностойкости является образование при длительном отжиг, стабильного карбида WC взамен сложного карбида Fe₂W₂C. Карбид WC практически не растворяется в аустените даже при высоких температурах закалки, что уменьшает легированность аустенита вольфрамом, а вследствие этого – и красностойкость стали. Для предотвращения образования карбида WC необходимо производить отжиг быстрорежущей стали при возможно более низкой температуре, сократить продолжительность отжига и уменьшить количество длительных промежуточных нагревов в интервале 700–900 ºС.