инструмент из быстрорежущей стали марки р18
Классы МПК: | B23D13/00 Резцы и резцедержатели для строгальных или долбежных станков B23B27/00 Резцы для токарных или расточных станков B23B51/00 Режущие инструменты для сверлильных станков B23C5/00 Фрезы B23G5/00 Инструменты для нарезания резьбы; резьбонарезные головки C21D1/09 непосредственным действием электрической или волновой энергии; облучением частицами C21D9/22 сверл; фрез; резцов для металлорежущих станков C22C38/24 с ванадием |
Автор(ы): | Коршунов Анатолий Борисович (RU), Голубцов Итэн Вячеславович (RU), Иванов Александр Николаевич (RU), Шахова Кира Ивановна (RU), Гардаш Валерий Викторович (RU), Жуков Юрий Николаевич (RU), Газуко Игорь Васильевич (RU) |
Патентообладатель(и): | Научно-исследовательский институт механики Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2006-03-07 публикация патента:
27.09.2007 |
Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для холодной и горячей механической обработки различных материалов, преимущественно металлов и их сплавов. Инструмент из быстрорежущей стали Р18 может представлять собой резец, фрезу, сверло, метчик и т.д. Инструмент, выполненный из быстрорежущей стали марки Р18, содержащей -фазу - мартенсит -Fe, легированный хромом и вольфрамом, -фазу - аустенит, легированный хромом и вольфрамом, и карбид быстрорежущей стали Fe3W 3C. Концентрация аустенита составляет не более 4,4±0,5 мас.%, концентрация мартенсита - не менее 84,3±4,0 мас.%, а концентрация Fe3W3 C - 11,3±0,6 мас.%. Увеличивается прочность и уменьшается хрупкость инструмента. Увеличивается срок службы инструмента. 1 табл.
Формула изобретения
Инструмент, выполненный из быстрорежущей стали марки Р18, содержащей -фазу - мартенсит -Fe, легированный хромом и вольфрамом, -фазу - аустенит, легированный хромом и вольфрамом, и карбид быстрорежущей стали Fe3W 3C, отличающийся тем, что концентрация аустенита составляет не более (4,4±0,5) мас.%, концентрация мартенсита - не менее (84,3±4,0) мас.%, а концентрация Fe3 W3C - (11,3±0,6) мас.%.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для холодной и горячей механической обработки различных материалов, преимущественно металлов и их сплавов, и может быть выполнено в виде различного типа резцов, фрез, сверл, метчиков и т.д.
Известен инструмент, изготовленный из быстрорежущей вольфрамовой стали Р9 [1]. Недостатком инструмента, изготовленного из стали Р9, является ухудшение шлифуемости: возникновение при шлифовании прижогов и налипания обрабатываемого металла на инструмент.
Наиболее близким к заявляемому инструменту является инструмент, изготовленный из быстрорежущей вольфрамовой стали Р18 [2]. Недостатком инструмента из стали Р18 является большое содержание карбидов в стали, что приводит к меньшим значениям прочности и пластичности по сравнению со сталями с меньшим содержанием вольфрама.
Заявляемое изобретение направлено на увеличение прочности и уменьшение хрупкости быстрорежущей стали Р18 и, тем самым, на увеличение срока службы инструмента, изготовленного из нее.
Указанный результат достигается тем, что в инструменте, изготовленном из быстрорежущей стали марки Р18, содержащей -фазу - мартенсит -Fe, легированный хромом и вольфрамом - Fe 48CrW (ОЦК), -фазу - аустенит -Fe, легированный хромом и вольфрамом Fe 48CrW (ГЦК), и карбид быстрорежущей стали Fe 3W3C, концентрация аустенита составляет не более 4,4 мас.%, концентрация мартенсита - не менее 84,3 мас.%, а концентрация Fe3W3 C остается практически неизменной.
Отличительными признаками заявляемого изобретения являются:
- выбор концентрации аустенита, не превышающей 4,4 мас.%;
- выбор концентрации мартенсита не меньше 84,3 мас.%;
- сохранение практически неизменной концентрации карбида быстрорежущей стали.
Экспериментально установлено, что концентрация -фазы железа - аустенита -Fe, легированного хромом и вольфрамом - Fe 48CrW, реализуемая в заявляемом инструменте и равная 4,4 мас.%, в 3,25 раза меньше концентрации -фазы в базовом инструменте.
Эта концентрация является минимально достижимой под воздействием ионизирующей радиации в условиях наших опытов. Концентрации -фазы, большие 4,4 мас.% и реализуемые при других режимах ионизирующей радиации, приводят к меньшему увеличению прочности по сравнению с базовым инструментом. Поэтому их применение в заявляемом инструменте нецелесообразно.
Экспериментально установлено, что концентрация -фазы - мартенсита -Fe, легированного хромом и вольфрамом - Fe 48CrW, реализуемая в заявляемом инструменте и равная 84,3 мас.%, на 16% больше концентрации -фазы в базовом инструменте.
Эта концентрация является максимально достижимой под воздействием ионизирующей радиации в условиях наших опытов. Концентрации -фазы, меньшие 84,3 мас.% и реализуемые при других режимах ионизирующей радиации, приводят к меньшему увеличению прочности по сравнению с базовым инструментом. Поэтому их применение в заявляемом инструменте нецелесообразно.
Экспериментально установлено, что концентрация карбида быстрорежущей стали Fe 3W3С практически не изменяется под действием ионизирующей радиации и остается равной около 11-12 мас.%.
Сущность заявляемого изобретения поясняется нижеследующим описанием.
Инструмент представляет собой единое целое и не имеет движущихся частей, поэтому работа инструмента не описывается и чертежи, поясняющие работу инструмента, не приводятся.
Аустенит -Fe, легированный хромом и вольфрамом - Fe 48CrW ( -фаза), имеющий гранецентрироваанную кубическую решетку, необходим при закалке изделий из быстрорежущих сталей [3], но после закалки он оказывает на инструмент лишь отрицательное действие, уменьшая срок его службы. Обычно концентрацию аустенитов стали после закалки изделий, изготовленных из нее, уменьшают путем многократных отжигов (отпуск стали). Эти отжиги ухудшают свойства закаленной стали.
Экспериментально установлено, что воздействие проникающей радиации на инструмент, изготовленный из стали Р18, уменьшает концентрацию аустенита в ней, который переходит в мартенсит.
Проверка достижения заявленного технического результата осуществлялась следующим образом. Базовые образцы из быстрорежущей стали Р18 и образцы из стали Р18, подвергнутые радиационной обработке, исследовались методом рентгеновской дифрактометрии. Фазовый состав стали определялся при помощи программ PHAN и PHAN% [4].
Пример
Образцы цилиндрической формы (диски) диаметром 20 мм и толщиной 5 мм после термообработки (закалки и отпуска) облучались со стороны одного из плоских оснований проникающей радиацией. Образцы, как необлученный (базовый), так и облученные, исследовались методом рентгеновской дифрактометрии. Результаты экспериментов представлены в таблице.
Из таблицы ясно, что, благодаря радиационной обработке, концентрация остаточного аустенита уменьшается в 3,25 раза. Аустенит переходит в мартенсит, поэтому в условиях опыта концентрация мартенсита увеличивается на 16%. Концентрация карбида быстрорежущей стали с учетом ошибок измерений не изменяется в результате облучения.
Таблица Концентрации (мас.%) мартенсита, аустенита и карбида быстрорежущей стали Fe 3W3С в образцах быстрорежущей стали марки Р18 в необлученном образце и образце, подвергнутом воздействию проникающей радиации | ||
Фаза | Необлученный образец | Облученный образец |
-фаза | 72,7±5,3 | 84,3±4,0 |
-фаза | 14,3±1,3 | 4,4±0,5 |
Fe 3W3C | 13,0±1,1 | 11,3±0,6 |
Столь заметное уменьшение концентрации остаточного аустенита безусловно уменьшает хрупкость инструмента, изготовленного из стали Р18, хотя точную оценку величины уменьшения трудно дать, исходя из представленных данных. Увеличение срока службы инструмента, изготовленного из стали Р18 и подвергнутого радиационной обработке, благодаря переходу аустенита в мартенсит, необходимо определять экспериментально.
Источники информации
1. Геллер Ю.Г. Инструментальные стали. М.: Металлургия, 1968. - 568 с. - С.354-355.
2. Геллер Ю.Г. Инструментальные стали. М.: Металлургия, 1968. - 568 с. - С.353 (прототип).
3. Геллер Ю.Г. Инструментальные стали. М.: Металлургия, 1968. - 568 с. - С.178-188.
4. Шелехов Е.В., Свиридова Т.А. Программы для рентгеновского анализа поликристаллов // Металловедение и термическая обработка металлов. - 2000. - №8. - С.16-19.
Класс B23D13/00 Резцы и резцедержатели для строгальных или долбежных станков
Класс B23B27/00 Резцы для токарных или расточных станков
Класс B23B51/00 Режущие инструменты для сверлильных станков
Класс B23G5/00 Инструменты для нарезания резьбы; резьбонарезные головки
способ изготовления внутренних резьб - патент 2521758 (10.07.2014) | |
устройство для внутреннего резьбонакатывания - патент 2505383 (27.01.2014) | |
резцовая головка для фрезерования внутренней резьбы - патент 2492975 (20.09.2013) | |
метчик - патент 2483847 (10.06.2013) | |
сменная режущая многогранная резьбовая пластина со стружколомом - патент 2483846 (10.06.2013) | |
червячная фреза - патент 2481927 (20.05.2013) | |
способ нарезания резьбы и резьбовой резец - патент 2468897 (10.12.2012) | |
вращающийся режущий инструмент - патент 2465107 (27.10.2012) | |
сборная резьбовая головка для планетарного формообразования внутренней резьбы - патент 2453406 (20.06.2012) | |
метчик - патент 2451581 (27.05.2012) |
Класс C21D1/09 непосредственным действием электрической или волновой энергии; облучением частицами
Класс C21D9/22 сверл; фрез; резцов для металлорежущих станков