СПОСОБ ГАЗОВОЙ, НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ НИТРОЦЕМЕНТАЦИИ ИНСТРУМЕНТА ИЗ ВЫСОКОХРОМИСТЫХ ШТАМПОВЫХ СТАЛЕЙ (СЛОИ НАСЫЩЕНИЯ ОТ 0,08 ММ ДО 0,15 ММ) С МИНИМАЛЬНЫМ КАРБОНИТРИДНЫМ ВЫСОКОАЗОТИСТЫМ ПОВЕРХНОСТНЫМ СЛОЕМ В ВАКУУМНЫХ ПЕЧАХ
METHOD FOR GAS, LOW-TEMPERATURE NITROCARBURISING OF TOOLS MADE OF HIGH-CHROMIUM DIE STEELS (SATURATION LAYERS FROM 0.08 TO 0.15 mm) WITH A MINIMAL CARBONITRIDE HIGH-NITROGEN SURFACE LAYER IN VACUUM FURNACES

Изобретение относится к химико-термической обработке инструмента из штамповых нержавеющих сталей Х12МФ, 40X13 и другие, и может быть использовано для упрочнения всех видов штампового инструмента (матрицы, вставки, пуансоны и т.д.), работающих в условиях интенсивного трения и динамических нагрузок.
Одним из методов упрочнения режущего инструмента является упрочнение режущего инструмента в расплавах цианистых солей.
Существующие методы упрочнения штампового инструмента основаны на применении нагрева и насыщения углеродом и азотом при температуре 570-600°С в расплавах высокотоксичных цианистых солях типа NaCN, KCN.
Недостатками упрочнения в расплавах цианистых солей является жесткие требования к безопасности выполнения технологического процесса (особые условия хранения исходных солей, нейтрализация отработанных солей, полностью изолированный технологический участок, ручная работа, сложности автоматизации процесса).
Использование аммиака или углеродосодержащих газовых атмосфер невозможно в виду образования на поверхности нержавеющих сталях плотной оксидной пленки препятствующей диффузии азота и углерода в сталь.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение ресурса штампового инструмента из высокохромистых нержавеющих штамповых сталей, в экологически чистом газовом процессе стойкость режущего инструмента повышается в 2-3 раза, улучшает экологию и снижает в 3 раза затраты по сравнению с методом обработки в цианистых ваннах.
-2
Технический результат достигается способом низкотемпературной нитроцементации штампового инструмента из высокохромистой нержавеющей штамповой стали в отпускной вакуумной печи, при этом проводят вакуумирование отпускной печи до 10 мм рт.ст., заполнение аммиаком до 100 мм водяного столба с одновременным нагревом до температуры 520-570°С и выдержкой 2 ч для удаления оксидной пленки на поверхности указанного инструмента, затем осуществляют подачу аммиака и экзотермического газа в соотношении 1:1 с выдержкой в течение 6-15 ч и последующее охлаждение в среде газообразного азота до температуры ≤200°С.
Выполнение процесса низкотемпературной нитроцементации инструмента из высокохромистых штамповых сталей в газовой среде в вакуумных печах выполнено в первые на нержавеющих сталях. Изобретение иллюстрируется следующим примером.
Пример 1.
-2
Обработке подвергались детали, изготовленные из сталей Х12МФ, 40X13. Детали загружаются в холодную отпускную вакуумную печь, вакуумирование до 10 мм. рт.ст., заполняются аммиаком до 100 мм. водн. ст. одновременно нагреваются до температуры 520-570°С, выдерживаются 2 часа при этой температуре, при этом состоянии разрушается оксидная пленка на поверхности деталей, затем осуществляется подача аммиака и экзотермического газа в соотношении 1:1 и в течение выдержки 12 часов идет диффузия азота и углерода в сталь, отключается нагрев и детали охлаждаются в потоке азота до температуры 200°С.
На стали Х12МФ карбонитридная ε-фаза 15 мкм, диффузионная зона α-фаза 230 мкм, твердость поверхности 855HV, а на стали 40X13 толщина карбонитридной ε-фазы до 6 мкм, диффузионной зоны 165 мкм, твердость 1123HV.
Таким образом, обработка предложенным способом повышает стойкость режущего инструмента в 2-3 раза, улучшает экологию и снижение в 3 раза затраты по сравнению в обработке в цианистых ваннах, повышает ресурсы штампового инструмента из высокохромистых нержавеющих штамповых сталей в экологически чистом газовом процессе.