Термическая обработка резцов

Для экономии дефицитной дорогостоящей быстрорежущей стали резцы (за исключением дисковых фасонных резцов) изготовляют составными, из двух частей: для режущей части используют быстрорежущую сталь, а для державки — углеродистую сталь марок 40, 45, Ст6. Твердую режущую часть из быстрорежущей стали прочно соединяют с державкой из углеродистой стали путем сварки или наварки.

Наварной резец имеет державку из углеродистой стали и пластинки из быстрорежущей стали. Соответствующую конфигурацию державке придают кузнечной обработкой. Место под пластинку обрабатывают на фрезерном или строгальном станке и слегка зачищают.

Для наварки пластинок на державку применяют сварочные порошки различного состава (75—80% ферромарганца и 20—25% обезвоженной буры или толченого стекла, или 60—65% ферромарганца, 15—20% меди и 20—25% обезвоженной буры). Основной составляющей сварочного порошка является ферромарганец, температура плавления которого (1250—1260° С) мало изменяется с изменением концентрации марганца и железа. Марганец с железом образует твердые растворы. Буру или толченое стекло добавляют в сварочный порошок для предохранения поверхности металла от окисления и обезуглероживания при наварке. Сварочный порошок с ферромарганцем и бурой (температурой плавления 1250—1260° С) применим для наварки пластинок из стали типа Р18. Для снижения температуры плавления ферромарганца в состав сварочного порошка добавляют медь в количестве 15— 20%. Температура плавления сварочного порошка, содержащего 20% Си, равна 1170—1180° С.

Пластинку наваривают на державку в специальных очковых печах, имеющих две камеры — подогревательную с несколькими очками и для окончательного нагрева с одним очком. Температура подогрева 800—850° С, окончательного нагрева 1280—1300° С (для стали Р18). После наварки резцы можно сразу охлаждать (закаливать) в масле с последующим трехкратным отпуском при 550—570° С.

Закалка после наварки значительно сокращает цикл термической обработки, но при этом режиме высокое качество получается только при строгом соблюдении технологии подготовительных операций.

При недостаточно точной форме пластинки и плохой подгонке ее к гнезду державки приходится в дальнейшем снимать большой слой металла; при этом неизбежны сильный разогрев и снижение твердости закаленного резца иногда до HRC 58—60, что снижает стойкость на 30—40%, кроме того, температура в очковой печи при наварке обычно точно не контролируется и пластинка не нагревается до оптимальной температуры закалки.

Более качественные резцы получаются после обработки по более сложному режиму. После наварки резцы медленно охлаждают в золе (песке), затем отжигают при 870° С с выдержкой 2— 4 ч с последующим охлаждением со скоростью не более 30° С/ч до 550° С; дальнейшее охлаждение на воздухе. Отожженные резцы предварительно затачивают и после устранения дефектов подгонки пластинки закаливают, отпускают (по режиму быстрорежущей стали) и окончательно затачивают (доводят). Температуру при закалке контролируют более точно, чем при наварке. Зона закалки наварных резцов равна длине пластинки плюс 10—15 мм.

После наварки и отжига контролируют прочность наварки и твердость. Наварной шов должен быть плотным, без раковин и пустот. После термической обработки наварных резцов контролируют твердость, микроструктуру, качество отпуска, теплостойкость (красностойкость), наружные дефекты и качество очистки.

Для исправления структуры в зоне сварного шва и снижения твердости сварные резцы подвергают отжигу (с непрерывным охлаждением или изотермическому). Для ускорения отжига резцы целесообразно сразу после сварки помещать в печь, нагретую до 650—700° С (использовать тепло сварки), и в этой же печи производить отжиг. Горячие резцы трудно уложить в определенном порядке, и поэтому происходит их коробление. При таком отжиге не удается использовать весь полезный объем печи. Поэтому резцы после сварки рекомендуется охлаждать в сборниках до температуры 20° С, затем плотно упаковывать в контейнеры в вертикальном положении и помещать в печь для отжига. Такой вариант обработки увеличивает трудоемкость и себестоимость отжига, но обеспечивает высокое качество сварных резцов.

Для закалки резцы нагревают в соляной ванне до 1280—1290° С (с двумя подогревами) и охлаждают в соляной ванне, имеющей температуру 500—550° С (ступенчатая закалка). Зона закалки сварных резпов должна быть на 10—15 мм ниже сварного шва.

Трехкратный отпуск сварных резцов после закалки при температуре 550—570° С рекомендуется проводить в расплавах солей. Твердость рабочей части резцов после термической обработки должна быть HRC 62—65.

Дисковые фасонные резцы (однозубые и многозубые) изготовляют цельными из быстрорежущей стали. Круглые резцы нагревают в соляных ваннах в подвешенном состоянии. Сначала резцы подогревают при 800—850° С и нагревают до температуры закалки 1270—1290° С (для стали Р18). После выдержки резцы охлаждают в масле или в соляной ванне, имеющей температуру 500—550° С, где выдерживают до выравнивания с температурой соляной ванны и затем охлаждают на воздухе. После промывки в 10%-ном содовом растворе при 80—90° С резцы подвергают двух- или трехкратному отпуску при 550—570° С в шахтных печах с принудительной циркуляцией воздуха. После отпуска резцы очищают металлическим песком и контролируют твердость; твердость должна быть HRC 62—65.