СПОСОБ КОМБИНИРОВАННОЙ ОБРАБОТКИ ИЗДЕЛИЯ ИЗ БЫСТРОРЕЖУЩЕЙ СТАЛИ
METHOD FOR COMBINED PROCESSING OF PRODUCTS FROM FAST CUTTING STEEL

Изобретение относится к обработке металлов посредством холодной пластической деформации стального изделия с последующей закалкой, ионно-плазменным азотированием и отпуском и может быть использовано, при изготовлении быстрорежущей инструментальной стали.
Известен способ комбинированной криогенно-деформационной обработки заготовок стали (Патент РФ №2422541 C21D 8/00 2006.01), включающий закалку, пластическую деформацию при криогенных температурах в несколько стадий, низкотемпературный отпуск после каждой стадии и высокотемпературный отпуск.
Недостатками данного способа является высокие затраты энергии на многократный отпуск стали, большая длительность обработки, а также коробление стали после при термообработке.
Известен способ криогенной обработкиаустенитной стали (Патент РФ №2464324 C21D 6/00, C21D 6/04, C21D 1/04, C21D 7/00, С22С 38/44, B82Y 30/00 2006.01), включающий закалку, пластическую деформацию при криогенных температурах в несколько стадий низкотемпературный отпуск стали после каждой стадии и высокотемпературный отпуск.
Недостатками данного способа является высокие затраты энергии, большая длительность обработки, а также коробление стали при термообработке.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому является способ комбинированной химико-термической обработки деталей машин из теплостойких сталей (RU 2532777 С23С 8/38, С23С 14/06, 10.11.2014), включающий нормализацию при температуре 950°С, высокий отпуск при температуре 670°С, закалку от температуры 1010°С, циклическую цементацию деталей, последующую обработку холодом при температуре -70°С, трехкратный отпуск при 510°С, и ионным азотированием в диапазоне температур 480…500°С.
Недостатками ближайшего аналога являются высокая длительность процесса, большие затраты энергии, а также коробление стали после при термообработке.
Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является снижение расходов на энергопотребление за счет сокращение времени на термическую обработку изделия, повышение качества обработанной поверхности за счет уменьшения коробления стали.
Технический результат - повышения производительности обработки быстрорежущей инструментальной стали за счет сокращения времени на термическую обработку изделия, а также уменьшение коробления стали.
Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что способ закалки изделия из быстрорежущей инструментальной стали, включает пластическую деформацию с последующей термической и химико-термической обработкой. В отличии от ближайшего аналога, после закалки в заявленном изобретении после криогенно обработка при -70°С применяется ионно-плазменное азотирование при температуре 445-455°С, за счет чего уменьшаются энергозатраты и время на обработку, а также исключается возможность коробления стального изделия.
Пример конкретной реализации способа.
Стальное изделие подвергают холодной осадке на 43% при кручении в 1,5 оборота при гидростатическом давлении в 4 ГПа, за счет чего создается УМЗ структура. Обработанное стальное изделие закаляют при температуре 900-1100°С и проводят криогенную обработку при -70°C с последующим медленным возвращением к комнатной температуре. Затем стальное изделие помещают в вакуумную камеру и подключают к отрицательному электроду, герметизируют вакуумную камеру, откачивают воздух и продувают рабочим газом, состоящим из 35%N2+15%Ar+50%Ar. Далее рабочий газ, откачивают до необходимого давления в 200 Па. При напряжении 800-1000 В осуществляют катодное распыление. После этого напряжение понижают до рабочего 400-500 В. Азотирование производится при температуре 445-455°С в течении 2 часов. После обработки стальное изделие вместе с вакуумной камерой охлаждают под вакуумом до нужной температуры. По окончании охлаждения в вакуумную камеру напускают атмосферный газ и извлекают обработанное стальное изделие.
Заявленный способ имеет следующие преимущества: увеличение прочностных показателей и исключение возможности коробления стального изделия, а также уменьшение энергозатрат и времени обработки стального изделия, за счет замены трехкратного отпуска на криогенную обработку с последующим ионно-плазменным азотированием.