• ТРАНСПОРТ
•ГОРНАЯ
ПРОМЫШЛЕННОСТЬ
• МЕТАЛЛУРГИЯ
• ХИМИЧЕСКАЯ
ПРОМЫШЛЕННОСТЬ
НЕФТЯНАЯ И ГАЗОВАЯ
ПРОМЫШЛЕННОСТЬ
• ЭНЕРГЕТИКА
• РАДИОЭЛЕКТРОНИКА
• АВТОМАТИКА
И ТЕЛЕМЕХАНИКА
• СВЯЗЬ
• ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
• ЛЕГКАЯ
ПРОМЫШЛЕННОСТЬ
• ПИЩЕВАЯ
ПРОМЫШЛЕННОСТЬ
•ТОРГОВЛЯ
• БЫТОВОЕ
ОБСЛУЖИВАНИЕ
• ОБЩЕСТВЕННОЕ
ПИТАНИЕ И.С.КАМЕНИЧНЫЙ
ПОСОБИЕ ТЕРМИСТУ
ИНСТРУМЕНТАЛЬНОГО
ЦЕХА

БИБЛИОТЕКА РАБОЧЕГО
ПОСОБИЕ шинни
ТЕРМИСТУ
ИНСТРУМЕНТАЛЬНОГО
ЦЕХА
Издание второе,
переработанное и дополненное
КИЕВ
TEXHIKA
1982
ББК 34.651
6П4.51
К18
Каменичный И. С.
К18 Пособие термисту инструментального цеха. — 2-е
изд., перераб. и доп.—К.: Техшка, 1982.— 135 с.,
ил.—Библиогр.: с. 134.
35 к. 16 000 экз.
В книге приведены данные о технологических процессах теоми-
ческой и химико-термической обработки инструмента. Изложены осо-
бенности сквозного и поверхностного нагрева. Описаны основные пре-
вращения в стали, происходящие при нагреве и охлаждении ее. Даны
практические приемы термической обработки инструмента. Проанали-
зированы причины появления брака, приведены рекомендации по его
исправлению и предотвращению. Предназначена для рабочих, брига-
диров и мастеров термических участков инструментальных цехов.
К
270407С00 0-052
М202(04)-82
31.82.
ББК 34.651
6П4.51
Рецензенты Штыка Ф. Е., Гребенюк П. П.
Редакция литературы по машиностроению и транспорту
Зав. редакцией М. А. Василенко
С) Издательство «Техника», 1975
ПРЕДИСЛОВИЕ
Основными направлениями экономического и социального
развития СССР на 1981—1985 годы и на период
до 1990 года предусмотрено последовательное проведение
линии на быстрое техническое перевооружение
производства, создание и выпуск машин и оборудования,
позволяющих улучшать условия труда и повышать его
производительность, экономить материальные ресурсы.
Решение этой задачи в значительной мере связано
с применением качественного и сложного инструмента.
Качество инструмента—твердость, прочность,
износостойкость и другие свойства — зависят от его
термической обработки. Внедрение в промышленность
новых марок сталей и сплавов, зачастую
труднообрабатываемых, применение для изготовления
инструмента сложнолегированных сталей, высокая
твердость его требуют от термиста
инструментального цеха умения хорошо ориентироваться
при выборе технологического процесса термической
обработки в причинах возможного появления брака,
приемах его предотвращения и исправления, а также
понимания металловедческих основ термообработки.
В книге помещены сведения, необходимые термисту
инструментального цеха в его повседневной работе.
Основное внимание уделено практическим приемам
3
термической обработки всех видов инструмента.
Важный вопрос в области инструментального
производства — термическая обработка пресс-форм для
литья под давлением, дорогостоящего инструмента,
эксплуатируемого в особо тяжелых условиях, с целью
повышения его долговечности — рассмотрен в пособии
особенно подробно.
Некоторые процессы, описанные в книге, детально
исследовались и внедрены на ряде заводов при
непосредственном участии автора.
После выхода первого издания настоящей книги
изменилось значительное число ГОСТ на черные
и цветные металлы. В связи с этим материал ряда
таблиц обновлен и дополнен. Кроме того, подробно
описан новый прогрессивный процесс — жидкостное
азотирование, введен раздел о поведении металлов
в условиях низких температур и о влиянии на него
термической обработки.
Отзывы и пожелания просим направлять по адресу:
252601, Киев, 1, ГСП, Крещатик1 5, издательство
«Техника».
КЛАССЫ СТАЛЕЙ
И ИХ НАЗНАЧЕНИЕ
ДЕЛЕНИЕ СТАЛЕЙ НА КЛАССЫ
ПО НАЗНАЧЕНИЮ
И ХИМИЧЕСКОМУ СОСТАВУ
В зависимости от назначения стали делят на три
класса: конструкционные, инструментальные и стали
с особыми свойствами.
Конструкционные стали применяют для изготов-
ления деталей машин. В инструментальном деле их исполь-
зуют при изготовлении приспособлений, деталей штампов
и некоторых видов ударного, монтажного и строительного
инструмента.
Из инструментальных сталей изготовляют различный
инструмент.
Стали с особыми свойствами (нержавеющие, кислото-
упорные и т. п.) применяются для изготовления специ-
альной аппаратуры и деталей машин. В инструменталь-
ном деле их используют при изготовлении деталей приспо-
соблений и пресс-форм для литья цветных металлов.
По химическому составу как конструкционные стали,
так и инструментальные делят на углеродистые и легиро-
ванные. Стали с особыми свойствами бывают только леги-
рованными.
В углеродистых сталях основным элементом, влияю-
щим на их свойства, является углерод. Легированные
стали, кроме углерода и обычных примесей, содержат,
хром, никель, алюминий, вольфрам, молибден, кобальт
ванадий и титан, которые вводят для придания стали
определенных свойств. Например, в конструкционные ста-
ли легирующие элементы вводят главным образом для
повышения твердости, прочности и прокаливаемости из-
делий, иногда при этом увеличивается и их вязкость;
в инструментальные стали—для повышения износостой-
кости, режущих свойств инструмента и т. п.
5
В зависимости от введенного специального легирую-
щего элемента сталь называют хромистой, никелевой,
кремнистой и т. д. При введении нескольких элементов
сталь называют хромоникелевой, хромомарганцовистой,
хромомолибденованадиевой и т. д.
Химический состав каждой стали легко определить
по ее марке. Буквы (табл. 1) указывают название элемента,
входящего в сталь. Первое число в названии инструмен-
тальной стали обозначает содержание углерода в десятых
долях процента, число с правой стороны каждой буквы —
среднее процентное содержание данного элемента. Если
обозначение инструментальной стали начинается с буквы
и после нее и всех остальных букв нет чисел, то это гово-
рит о том, что содержание углерода и других элементов
примерно равно одному проценту. Например, в стали
9ХС содержится примерно 0,9% углерода, 1% хрома,
1% кремния, а в стали 5ХВ2С— 0,5% углерода,
1% хрома, 2% вольфрама, 1% кремния и т. п.
1. Условные обозначения элементов, входящих в состав стали
Название элемента	Обозна- чение элементов в табли- цах хими- ческого состава	Обозначе- ния эле- ментов, принятые в стан- дартах для мар- кировки стали	Название элемента	Обозна- чение элементов в табли- цах хими- ческого состава	Обозначе- ния эле- ментов, принятые в стан- дартах для мар- кировки стали
Алюминий	А	ю	Никель	Ni	н
Бор	В	р	Ниобий	Nb	Б
Ванадий	V	ф	Сера	S	——-
Вольфрам	W	в	Титан	Ti	т
Кобал ьт	Со	к	У глерод	С	у
Кремний	Si	с	Фосфор	P	п
Марганец	Мп	г	Хром	Cr	X
Медь	Си	д	Цирконий	Zr	Ц
Молибден	Мо	м			
Обозначение марок конструкционных сталей постро-
ено так же, как и инструментальных сталей, только содер-
жание углерода указывается не в десятых, а в сотых долях
процента. Например, сталь 30 ХГС содержит 0,3% угле-
рода; хрома, марганца и кремния—примерно по 1%.
Буква А в конце марки указывает на повышенное
качество стали. Такие стали содержат меньше вредных
примесей и обладают повышенными механическими свой-
ствами .
ЛЕГИРУЮЩИЕ ЭЛЕМЕНТЫ
В ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫХ СТАЛЯХ
Основным легирующим элементом в инструментальных
сталях является хром. В присутствии углерода в сталях,
содержащих хром, образуются мелкие карбиды, которые
равномерно распределяются в заготовке. В результате
этого повышаются режущие свойства инструмента. С вве-
дением хрома увеличиваются прочность и прокаливае-
мость, поэтому его обязательно добавляют в сталь, пред-
назначенную для горячих штампов с крупными размерами.
Сталь, содержащая 2—2,5% хрома, обладает повышенной
устойчивостью против отпуска, особенно при температу-
рах выше 300е С.
Хром повышает твердость и износостойкость стали,
а в присутствии марганца — уменьшает коробление длин-
ного и сложного инструмента при закалке.
Добавление хрома в быстрорежущую сталь позволяет
получить твердость при закалке на воздухе.
Никель содержит только те инструментальные стали,
которые предназначены для штампов горячей штамповки.
В присутствии хрома он значительно увеличивает про-
кали ваемость и вязкость стали.
При легировании вольфрамом повышаются твердость и
износостойкость стали, измельчается зерно и улучшается
режущая способность инструмента. С введением вольфрама
в сталь для горячих штампов и пресс-форм значительно
повышается их устойчивость против снижения твердости
при разогреве. Вольфрам является основным легирую-
щим элементом в быстрорежущей стали, так как обеспе-
чивает ей красностойкость, т. е. способность не терять
режущих свойств при нагреве примерно до 600е С, он
уменьшает склонность к перегреву, а также чувствитель-
ность к отпускной хрупкости.
Молибден вводят в высокохромистую сталь для уве-
личения ее вязкости и повышения прокаливаемости,
в сталь для горячих штампов — для уменьшения склон-
ности к отпускной хрупкости. В быстрорежущей стали
1% молибдена заменяет 2% вольфрама. В настоящее время
отечественная металлургия выпускает быстрорежущую
сталь, легированную вольфрамом н молибденом. Следует
отметить, что в сталях, легированных молибденом, интен-
сивно выгорает углерод и молибден.
7
.С введением в сталь ванадия значительно измельча-
ется зерно и уменьшается хрупкость закаленной легиро-
ванной инструментальной стали, а также снижается склон-
ность к перегреву. При легировании быстрорежущей стали
ванадием повышается красностойкость и режущая спо-
собность инструмента.
Титан добавляют в сталь для горячих штампов. В при-
сутствии титана уменьшается склонность к перегреву,
измельчается зерно.
С введением кремния увеличивается пр окали ваемость
и повышается стойкость против отпуска, увеличивается
склонность стали к обезуглероживанию.
Марганец вводят в сталь для повышения прокаливае-
мое™, в сочетании с хромом он уменьшает коробление
при закалке. Необходимо отметить, что при легировании
марганцем увеличивается склонность к перегреву.
большим расстоянием между центрами атомов. Она со-
храняется до момента расплавления железа, т. е. до 1535° С
Рис. 1. Кристаллическая решетка:
а — альфа и дельта-железа; ргамма-железа.
СТРОЕНИЕ СТАЛИ И ПРЕВРАЩЕНИЯ,
ПРОИСХОДЯЩИЕ В ЖЕЛЕЗЕ И СТАЛИ
ПРИ НАГРЕВАНИИ И ОХЛАЖДЕНИЙ
СТРОЕНИЕ СТАЛИ
Внимательно всмотревшись в излом металла, можно
увидеть, что он представляет собой совокупность отдель-
ных кристаллов (зерен), крепко сцепленных между со-
бой. В элементарных ячейках, из которых состоят кри-
сталлы железа, атомы"' расположены в определенном по-
рядке. Это расположение изменяется в зависимости от
температуры нагрева. При любой температуре ниже 910сС
восемь атомов располагаются в углах кубической ре-
шетки, один — в центре ее. Такая решетка называется
кристаллической решеткой альфа-железа.
При нагреве свыше 910° С происходит перегруппировка
атомов, и кристаллическая решетка представляет собой—
куб из четырнадцати атомов. Условно ее называют ре-
шеткой гамма-железа. При температуре 1390° С решетка
гамма-железа перестраивается в решетку о девятью ато-
мами, которую называют решеткой дельта-железа. Эта
решетка отличается от решетки альфа-железа несколько
Рис. 2. Кривые охлаждения (/) и нагревания (2) чистого
железа.
Если охлаждение медленное, дельта-железо при 1390'С
превращается в гамма-железо, а гамма-железо при
898° С — в альфа-железо.
На рис. 2 показаны кривые охлаждения и нагревания
чистого железа. Как видно из этого рисунка, процесс пе-
9

рестройки одной решетки в другую, а также расплавление
и затвердевание железа происходят при постоянной тем-
пературе, что является результатом выделения тепла при
охлаждении и поглощении тепла при нагревании. Темпе-
ратуры, при которых происходят перестройки решеток
Рис. 3. Диаграмма состояния углеродистой стали при
медленном нагревании и охлаждении.
называются критическими температурами или критичес:
кими точками и обозначаются Аг при охлаждении и Ас при
нагревании. При температурах Ас, и Аг. не происходит
перестройки атомной решетки, а изменяются магнитные
свойства железа. Оно теряет способность притягиваться
магнитом при нагревании, а при охлаждении приобретает
ее. В случае очень малой скорости нагревания и охлажде-
10
ния критическая точка Аг.л ниже АСз на 12° С. С увеличе-
нием скорости охлаждения несовпадение критических то-
чек увеличивается, так как железо переохлаждается. Это
явление называют гистерезисом.
При нагревании и охлаждении сталей также происхо-
дит перестройка атомной решетки. Критические темпера-
туры у различных сталей неодинаковы. Они зависят от
содержания углерода и легирующих примесей в стали,
а также от скорости нагревания и охлаждения. На рис.З
представлена диаграмма состояния углеродистой стали
при медленном охлаждении и нагревании.
Внутреннее строение стали — ее структуру — можно
увидеть, если небольшой образец прошлифовать, отполи-
ровать и протравить в специальном реактиве. Ниже при-
водится описание структурных составляющих железо-
углеродистых сплавов.
Аустенит представляет собой твердый раствор углерода
и других элементов в гамма-железе. В аустените может
раствориться не более 2% углерода. Аустенит образуется
при затвердевании жидкой и при нагреве твердой стали
выше критических температур. В обычных сталях аусте-
нит устойчив только лишь при температуре выше крити-
ческих точек. В случае охлаждения ниже этих темпера-
тур аустенит превращается в другие структуры. При ком-
натной температуре аустенит полностью сохраняется
в ряде марок нержавеющих, жароупорных и во всех высо-
комарганцовистых сталях. Незначительное количество
аустенита остается после закалки в некоторых инструмен-
тальных и конструкционных сталях.
Аустенит мягок, пластичен, тягуч, малоупруг. Его
твердость по Бринеллю — 170 — 220 ед. Аустенит немаг-
нитен, обладает невысокой электропроводностью.
Феррит — твердый раствор углерода и других элемен-
тов в альфа-железе. В нем может раствориться не боль-
ше 0,04% С. Феррит устойчив при температурах ниже
критической точки АСз. Он выделяется из аустенита при ме-
I дленном охлаждении последнего ниже ДГз. Феррит мягок,
сильно тягуч. Его твердость НВ составляет 60—100. Он
обладает магнитными свойствами до 768° С. Выше этой
температуры феррит их теряет.
Цементит (карбид железа) представляет собой хими-
ческое соединение железа с углеродом Fe3C. Цементит
содержит 6,67% углерода. Он выделяется из жидкого
11
и твердого растворов при медленном охлаждении. Цемен-
тит тверд и хрупок. Его твердость НВ равна 800—820.
Он обладает магнитными свойствами до температуры
210° С. Выше этой температуры цементит их теряет.
Перлит — механическая смесь феррита и цементита.
Он образуется из аустенита при медленном охлаждении
ниже 723е С. При очень медленном переходе через эту
температуру цементит образуется в виде зерен (глобулей).
Такой перлит называется зернистым. При более быстром
охлаждении цементит приобретает форму пластинок и на-
Рис. 4. Строение кристалли-
ческой рететки стали, за-
каленной на мартенсит.
зывается пластинчатым. Очень
быстрое охлаждение в резуль-
тате значительного переохлаж-
дения аустенита сопровождается
образованием других структур.
Перлит обладает магнитными
свойствами. Он прочен и плас-
тичен. Его твердость по Бри-
неллю составляет 160—230.
При обработке резанием наибо-
лее чистую поверхность имеют
стали со структурой зернистого
перлита.
Мартенсит образуется в ре-
зультате очень быстрого охлаж-
дения (закалки) аустенита. При
быстром охлаждении происхо-
дит перестройка кристалличес-
кой решетки гамма-железа в решетку альфа-железа, но
карбид железа при этом не образуется, весь углерод
остается растворенным в альфа-железе. Так как обычно
альфа-железо может растворить в себе не более 0,04%
углерода, то образовавшийся раствор называют7 пере-
сыщенным. Мартенсит инструментальных сталей обладает
твердостью яАобО и высокой хрупкостью. Следует
отметить, что решетка альфа-железа, получающаяся
в результате закалки, имеет искаженную форму. Размеры
ее граней неодинаковы (рис. 4). Такая решетка назы-
вается тетрагональной. Чем больше в стали углерода,
тем больше тетр а тональность решетки и тем выше внут-
ренние напряжения. При нагревании до температур 100—
200° С тетрагональность мартенсита уменьшается, форма
его кристаллической решетки приближается к форме
12
правильного куба, при этом уменьшаются внутренние на-
пряжения. Мартенсит обладает магнитными свойствами.
Троостит представляет собой высокодисперсную (мелко-
раздробленную) смесь феррита и карбидов. Он образуется
при охлаждении аустенита с замедленной по сравнению
с закалкой скоростью или в результате нагрева (отпуска)
мартенсита до 250—400° С. При нагреве закаленной стали
происходит постепенное выделение углерода из кристал-
лической решетки с образованием карбидов. Троостит
менее прочен и более пластичен, чем мартенсит. Его твер-
дость НВ составляет 330—400. В случае охлаждения
аустенита в горячих средах при температуре 250—400е С
(изотермическое превращение аустенита) происходит об-
разование игольчатого троостита, более прочного, чем
обычный троостит.
Сорбит—дисперсная смесь феррита и карбидов. Он
образуется при охлаждении аустенита с небольшой ско-
ростью или при нагреве (отпуске) мартенсита до 400—
650°С. Карбиды сорбита более крупные, чем карбиды
троостита. Сорбит пластичен, вязок и магнитен, его твер-
дость НВ равна 270—320.
Ледебурит представляет собой эвтектическую смесь
аустенита и цементита при температуре свыше 723° С
и аустенита и перлита ниже 723е С. Он содержит 4,3%
углерода, образуется при затвердевании жидкого сплава
с содержанием углерода свыше 2%. Ледебурит хрупок.
ПРЕВРАЩЕНИЯ, ПРОИСХОДЯЩИЕ
В СТАЛИ ПРИ НАГРЕВАНИИ
По диаграмме, приведенной на рис. 3, можно просле-
дить за изменением структуры сталей при нагревании.
Например, рассмотрим стали с 0,4; 0,83 и 1,2% углерода.
Структура стали, содержащей 0,83% С, представляет со-
бой перлит, который при температуре 723е С превраща-
ется в аустенит. Эта сталь называется эвтектоидной. При
меньшем содержании углерода структура стали состоит
из перлита и феррита и носит название доэвтектоидной,
а при большем — из перлита и цементита и называется
заэвтектоидной.
Структура стали, содержащей 0,4% углерода, состоит
из перлита и феррита. При температуре 723°С (/Q перлит
переходит в аустенит, и по мере повышения температуры
13
происходит растворение свободного ферррита в аустените.
При пересечении линии GS (в точке К2) закончится рас-
творение феррита и структура будет состоять из аустенита.
Для этой стали точка Ki является нижней критической
точкой ЛС1, а К2 — верхней критической точкой ЛСз.
Структура стали с 1,2% С представляет собой перлит
и цементит. При температуре 723° С (Pi) перлит переходит
в аустенит, и при дальнейшем повышении температуры
происходит постепенное растворение цементита в аусте-
ните. При пересечении линии SE (в точке Р2) это раство-
рение закончится. Для этой стали точка Pt является ниж-
ней критической точкой Лсь точка Р2—верхней кри-
тической точкой, которая для заэвтектоидных сталей
обозначается Дст.
Линия на диаграмме, обозначенная буквами GS, со-
ответствует окончанию растворения феррита в аустените
доэвтектоидных сталей, а линия SF — окончанию раство-
рения цементита в аустените заэвтектоидных сталей.
Следует указать, что заэвтектоидные стали при опе-
рациях термической обработки не нагревают выше тем-
пературы Лет- Такая высокая температура нагрева при-
вела бы к перегреву и ухудшению свойств стали. Для
получения необходимых свойств ограничиваются нагревом
выше первой критической точки АС1.
ПРЕВРАЩЕНИЯ, ПРОИСХОДЯЩИЕ В СТАЛИ
ПРИ НЕПРЕРЫВНОМ ОХЛАЖДЕНИИ
При медленном охлаждении сталей от температур
существования аустенита в стали с 0,83% С образуется
перлит, в стали с 0,4% С сначала выделяется феррит,
а затем при температуре примерно равной 723° С остав-
шийся аустенит превращается в перлит, в стали с
1,2% С выделяется цементит, а при температуре 723 С
оставшийся аустенит превращается в перлит.
Температуры превращения аустенита даже при очень
медленном охлаждении не совпадают с теми температу-
рами, при которых аустенит образовался в процессе на-
гревания. Чем выше скорость охлаждения, тем больше
гистерезис, т. е. разница между критическими темпера-
турами при нагревании и охлаждении.
При быстром охлаждении аустенит превращается в мар-
тенсит, троостит или сорбит. Если углеродистую сталь,
14
нагретую выше критических температур, охладить очень
быстро, то аустенит превратится в мартенсит, зто
превращение начнется лишь при температуре примерно
200° С. При несколько меньшей скорости охлаждения
образуется троостит, а при еще меньшей — сорбит. Сталь
с этими структурами отличается от сталей с перлито-фер-
ритной структурой повышенной твердостью, прочностью
и более низкой пластичностью.
В производственных условиях при охлаждении угле-
родистой инструментальной стали в воде образуется мар-
тенсит, при охлаждении в масле — троостит и при охлаж-
дении в струе воздуха — сорбит.
В легированных сталях для образования мартенсита не
требуется столь большой скорости охлаждения, как для
углеродистых.
Мартенсит в них образуется при охлаждении в масле
а в быстрорежущих сталях — даже при охлаждении на
воздухе.
Троостит и сорбит можно получить не только в ре-
зультате ускоренного охлаждения, но и путем нагрева
закаленной стали, имеющей структуру мартенсита, до
температуры ниже АС1. Троостит образуется при нагреве
стали до 400° С, а сорбит — при нагреве до 650° С. В ре-
зультате нагрева до промежуточных температур получа-
ются смешанные структуры: мартенсито-трооститные
(250—400° С) и троостпто-сорбитные (400—650° С). В про-
изводственных условиях троостит и сорбит получают
обычно путем отпуска закаленной стали.
ИЗОТЕРМИЧЕСКИЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ
ПРИ ТЕМПЕРАТУРЕ ЕЫШЕ 200° С
Если инструментальную сталь, нагретую выше кри-
тической точки, поместить в среду с температурой 700—
200° С и выдержать в ней до выравнивания температуры
по всему сечению,то аустенит превратится в ту структуру,
которую получают в результате отпуска при данной тем-
пературе. Происходящее при этом превращение называ-
ют изотермическим.
О поведении стали при изотермической обработке,
выборе температуры и времени выдержки можно судить
по кривым изотермического превращения, построенным
для разных марок стали.
15
На рис. 5 приведена диаграмма изотермического пре-
вращения стали. На горизонтальной оси отложено время
начала и конца превращения, а на вертикальной—тем-
пература, при которой оно происходит. Линия АС1 со-
ответствует переходу аустенита в перлит, а линия Мин-
образованию мартенсита из аустенита. На кривой 1 на-
чинаются, а на кривой 2 закан-
Рис. 5. Диаграмма изотерми-
ческого превращения аусте-
нита углеродистой стали.
охлаждающей среды и
чиваются структурные превра-
щения.
Если углеродистую инстру-
ментальную сталь, нагретую до
800е С, поместить в масло, рас-
плавленную соль или щелочь
с температурой 250Q С, то обра-
зуется игольчатый троостит
твердостью HRC 45—55. Если
эту же сталь охладить в среде,
имеющей температуру свыше
400? С, то образуется сорбит.
Сталь с такой структурой легко
обрабатывается на станках. При
охлаждении стали в среде с тем-
пературой 600—250° С образуют-
ся смешанные структуры тро-
остита и сорбита.
При изотермическом охлаж-
дении необходимо учитывать,
что инструменты с большой мас-
сой не успевают за короткий
срок остыть до температуры
закалка в них не происходит.
КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА МЕТАЛЛОВ
Наиболее распространенным методом определения ка-
чества инструмента после термической обработки явля-
ется проверка твердости. Испытуемая деталь не должна
иметь следов грубой обработки, окалины, обезуглерожен-
ного слоя, выбоин, грязи, смазки и т. п.
Твердость но Бринеллю (ГОСТ 13406—67) определя-
ется на приборе типа ТШ в основном при испытании ма-
16
териала прутков, поковок, отливок, а также штампов
и приспособлений с твердостью НВ < 450. Измерение
твердости производится на специальном прессе путем
вдавливания в испытуемое тело стального закаленного
шарика. Диаметр полученного отпечатка определяют с по-
мощью специальной лупы и по таблице находят число
твердости.
На поверхности детали круглой формы необходимо
запилить лыску, на которой и следует измерять твердость.
Выбор диаметра шарика и нагрузки производится в со-
ответствии с данными табл. 2.
2. Условия испытания твердости по Бринеллю на приборе ТШ
Материал	Твердость НВ	Толщина испытуе- мого металла, мм	Диа- метр ша- рика, мм	Сила Р, кг с (мН)	Время вы- держки под нагруз- кой. с
Черные металлы	150—450	> 6 3-6 <3	10 5 2,5	3000 (29 400) 750 (7 360) 187,5 (1 850)	10
	< 150	>6 3—6 < 3	10 5 2,5	1000 (9 800) 250 (2 450) 62,5 (608)	
Медь, латунь, брон- за, магниевые и алю- миниевые сплавы	>35	>6 3—6 <3	10 5 2,5	1000 (9800) 250 (2450) 62,5 (608)	30
Алюминий, баббиты	8—35	>6 3—6 <3	10 5 2,5	250 (2450) 62,6 (608) 15,6 (152)	60
Примечание,
физических величин в
Здесь и далее в скобках приведены значения
единицах Международной системы (Си).
Цементированные и азотированные детали этим спо-
собом проверять нельзя.
Если после получения отпечатка боковые или нижняя
стороны детали окажутся деформированными, следует про-
извести повторное испытание твердости шариком меньшего
диаметра при соответствующей нагрузке.
17
При определении твердости на приборе типа ТК(по
Роквеллу, ГОСТ 13407—67) в металл вдавливают алмаз-
ный конус или стальной шарик. Алмазным конусом испы-
тывают закаленные детали. Тонкие, цементованные на
небольшую глубину и азотированные детали, а также
твердые сплавы испытывают под нагрузкой 60 кгс(588мН),
а все остальные — под нагрузкой 150 кгс (1470мН). Твер-
дость отожженных деталей определяют стальным шариком
под нагрузкой 100 кгс (980 мН).
При испытании алмазным конусом твердость отсчиты-
вают по шкале черного цвета, а при испытании шариком —
по шкале красного цвета (табл. 3).
3. Условия испытания твердости по Роквеллу нт приборе типа ТК
Материал	Твер- дость НВ	Наконечник	Нагруз- ка кгс (мН)	Обозна- чение твер- дости по Рок- веллу	Цвет шкалы
Сталь отожженная, ла- тунь, бронза, твердые алюминиевые и магние- вые сплавы	60—230	Стальной шарик диаметром 1,59 мм	100(980)	HRB	Красный
Закаленные сталь и чу- гун, отбеленный чугун	230—700	Алмазный конус	150(1470)	HRC	Черный
Тонкие пластины, цемен- тированные и азотирован- ные изделия, твердые сплавы	> 700	То же	60(588)	HRA	
Примечание. При испытании изделий с твердостью HRC < 50
вместо алмазного наконечника можно пользоваться твердосплавным.
На приборе ТК нельзя испытывать пустотелые детали
с тонкими стенками, так как результат испытания вслед-
ствие упругой деформации будет неверным. По этой же при-
чине между деталью и предметным столиком нельзя класть
подкладки. Толщина испытуемой детали должна быть
такой, чтобы на обратной ее стороне не появлялись следы
действия нагрузки. Необходимо, чтобы расстояние от
центра отпечатка до края образца или до центра другого
отпечатка при испытании по шкалам С и А было не
меньше 2,5 мм, а по шкале В — не меньше 4 мм. Диаметр
18
круглых деталей, испытываемых на твердость алмазным
конусом, должен быть не менее 10 мм. При испытании
деталей малых диаметров пользуются поправочными таб-
лицами, разработанными на Первом государственном под-
шипниковом заводе (табл. 4).
4. Поправки, которые необходимо добавить к числу твердости,
измеренному на цилиндрической поверхности изделия на приборе
типа ТК по Роквеллу
Диаметр изделий, мм	Твердость HRC цилиндрической поверхности					
	58	59	60	• 61	62	63
6	2,5	2,0	2,0	2,0	2,0	
7	2,0	2,0	1,5	1,5	1,5	—
8	2,0	1,5	1,5	1,5	1,5	—
9		1,5	1,5	1,0	1,0	1,0
10	—	1,0	1,0	1.0	1,0	1,0
11	—	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0
12	—	1,0	1,0	1,0	0.5	0,5
13	—	1,0	1,0	0,5	0,5	0,5
14		1,0	0,5	0,5	0,5	0.5
15	—	1,0	0,5	0,5	0,5	0,5
Для измерения твердости тонких термически обра-
ботанных изделий применяют прибор Супер-Роквелл
(ГОСТ 22975—78) с алмазным наконечником. Этот прибор
имеет три шкалы: 157V, 30N и 45Af, которым соответствуют
нагрузки 15, 30 и 45 кгс (150, 300 и 450 мН). Шкалу, при-
меняемую при измерении твердости тонких инструментов,
выбирают в зависимости от толщины изделия:
Толщина, мм	Шкала
0,9	..................................... С
0,65—0,9........................................ Л
0,38—0,64 ...................................... 30jV
0,25—0,37 ...................................... 15jV
Для определения твердости НУ тонких закаленных
слоев, тонкостенных втулок и других трубчатых изделий
применяют твердомер Виккерса типа ТП (ГОСТ 2499—75).
На этом приборе алмазная пирамида при заранее выбран-
ной нагрузке вдавливается в испытуемое тело. Образо-
вавшийся отпечаток измеряют с помощью специального
микроскопа, встроенного в прибор, и по таблице опреде-
19
5. Рекомендуемые нагрузки при испытании твердости с помощью
алмазной пирамиды, кгс (Н)
Толщина образца, мм	Твердость IIV			
	20—50	50 — 100	100-300	300-900
0,3—0,5	Г- . г					5—10
0,5—1,0				(50—100) 10—20 (100—200)
1,0-2,0	5—10 (50—100)	5—10 (50—100)	10—20 (100—200)	
2,0—4,0	10—20	20—30	20—50	20—50
	(100—200)	(200—300)	(200—500)	(200—500)
>4	>20 (>200)	>30(>300)	>50(>500)	—
ляется число твердости. Нагрузка выбирается в зависи-
мости от толщины образца и предполагаемой его твер-
дости (табл. 5).
Поверхность деталей, испытываемых на этом приборе,
должна быть чистой и гладкой. Необходимо, чтобы рас-
стояние между центрами отпечатков было в 2,5 раза больше,
а толщина образца по крайней мере в 1,5 раза больше
длины диагонали отпечатка.
Если изделие имеет толщину меньше 0,25 мм или
малую глубину слоя химико-термической обработки, про-
верку твердости производят на приборе ПМТ2 или ПМТЗ
при нагрузках 2—200 гс (0,02—0,200 мН). Микротвер-
дость обозначается буквой Н с указанием нагрузки в грам-
мах: Я,о, Я200.
В табл. 6 приведены результаты испытания микро-
твердости при нагрузке 100 гс (0,98 мН). Пересчет на дру-
гие нагрузки производится по формуле
Р 100
юо»
где Нр — твердость при заданной нагрузке; Р — заданная
нагрузка; Я1оо — твердость при нагрузке 100 гс (0,98мН).
П ример. При измерении твердости под нагрузкой 20 гс длина
диагонали отпечатка равна 25 мкм. Твердость при нагрузке 100 гс
(0,98 мН) и той же длине диагонали равна 297. При пересчете
твердость
й2о =	• 297 = 59,4.
20
Для определения твер-
дости крупных поковок,
штампов, которые невоз-
можно или тяжело устано-
вить на приборе, лучше
всего пользоваться пере-
носными приборами. Пере-
носные приборы типа ТКП-1
выпускают для замера твер-
дости алмазным конусом
по методу Роквелла и типа
ТПП-2 для определения
твердости алмазной пира-
миды по методу Виккерса.
Метчики, развертки,
концевые фрезы, сверла
и многие другие инстру- Е
менты невозможно испы- о
тывать на приборах и в
поэтому их твердость о пре- £
деляют с помощью напиль- g
ников и эталонов твердости. ~
Эталоны твердости пред- |
ставляют собой набор за- &
каленных колец с твер- «
достью HRC 45—63 (рис. s
6). Сравнивая усилия при с
опиловке эталонных колец
и изделий, определяют с
твердость с достаточной
степенью точности.	s
Многие длинные и тон-
кие инструменты в про- «
цессе термической обработ- £
ки коробятся. Проверка |
на коробление производит- g
ся индикатором при про- g
кручивании цилиндричес- ©
ких деталей в центрах, s
Детали, не имеющие цент- *
ров, проверяют на плите О
с помощью набора щупов
или лекальной линейки.
Единицы длины диагонали, отпечатка, мкм	сл оо о ю СО CN — о	—————	7420(742) 5150(515) 0780(378) 2900(290) 2290(229) 1850(185)	1530(153)	1290(129)	1100(110)	946(4,4)	824(82)	724(72)	642(64)	572(57) '	514(51) 464(46,4)	420(42)	383(38)	350(35)	322(3,2)	297(2,9)	274(27)	254(25)	236(23,6)	221 22) 206(20,6)	193(19,3).	181(18)	170(17)	160(1,6)	151(15)	143(14)	135(13)	128(12,8)	199 19 116(11,6)	110(11)	105(10)	100(10)	95,8(9,5)	91,6(91)	87,6(88)	84,0(8,4)	80,5(8)	77,2(7,7) 74,2(7,4)	71,3(7,1)	68,6(6,9)	66,0(6,6)	63,6(6,3)	61,3(61)	59,1(5,9)	57,1(5,7)	55,1(5,5)	53,3(5$ меч анис. Числа микротвердости находятся па пересечениях строк и столбцов, соответствующих	
Десятки длины диагонали отпечатка, мкм		О О О О О С — СЧ со ’’Ф ю	о. с
целым десяткам и единицам длины диагонали отпечатка.
21
Рис. 6. Эталон для измере-
ния твердости с помощью
напильника.
Допускается биение, не превышающее половины припус-
ка на шлифование.
После термической обработки детали следует внима-
тельно осмотреть. Те детали, в которых могут образо-
ваться трещины, следует подвергнуть дополнительной про-
верке. Для обнаружения трещин пользуются магнитным
дефектоскопом. Испытуемую деталь помещают в дефек-
тоскоп, намагничивают ее и после этого обрабатывают маг-
нитной суспензией, представля-
ющей собой смесь мелкого маг-
нитного порошка с маслом,
керосином и т. п. В местах тре-
щин порошок оседает в виде
жилок.
Существует и более простой
способ обнаружения трещин.
Деталь погружают в керосин
или горячее масло на 10—
20 мин, после чего очищают ее
на пескоструйном аппарате или
же насухо вытирают тряпкой
и с помощью пульверизатора
обрызгивают суспензией мела в
воде или натирают мелом. В мес-
тах трещин керосин или масло
выступают в виде темных по-
лосок.
ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА СТАЛИ
ПРИ СКВОЗНОМ НАГРЕВЕ
НАГРЕВ СТАЛИ
Каждый вид термической обработки состоит из нагрева
до определенной температуры, выдержки для сквозного
прогрева и завершения структурных превращений, охлаж-
дения с определенной скоростью. Температура нагрева,
время выдержки и скорость охлаждения зависят от требу-
емых свойств детали.
Изделия из углеродистых и легированных сталей на-
гревают в камерных печах без предварительного подог-
22
рева, не опасаясь возникновения трещин или коробления.
При нагреве сложного инструмента, имеющего резкие
переходы и тонкие выступающие грани, предварительный
подогрев в соляных ваннах необходим. Инструмент подо-
гревают как в отдельных печах до температуры 400—500сС,
так и в закалочных соляных ваннах путем двух- или трех-
кратного погружения изделий на 2—4 с.
Нагрев всех частей изделия в камерных печах должен
протекать равномерно. В случае, если нагрев больших
садок или крупных поковок происходит неравномерно,
надо делать одну или две выдержки для сквозного про-
грева. Нагрев закаленной стали, имеющей большие напря-
жения, необходимо вести медленно, следует применять
предварительный подогрев до температуры 300—400° С.
7. Ориентировочная продолжительность нагрева и выдержки
из расчета на 1 мм диаметра или толщины изделий, с
Оборудование	Температура в печи, 0 С	Сечение изделия		
		круглое	квадратное	прямоуголь- ное
Печ ь: электрическая	600	80—100 с	100—120 с	120—150 с
нефтяная и газовая Ванна: соляная	800 800 800	40—50 с 35—40 с 12—15 с	50—60 с 45—50 с 15—18 с	60—75 с 55—60 с 18—22 с
	1050	10—12 с	12—15 с	15—18 с
	1300	6—8 с	8—10 с	10—12 с
масляная	Менее 140	Не менее 8 ч	Не менее 8 ч	Не менее 8 ч
селитровая и щелочная	140—150	2—4 ч	2—4 ч	2—4 ч
	160—170	1,5—2,5 ч	1,5—2,5 ч	1,5—2,5 ч
	180—200	1—2 ч	1—2 ч	1—2 ч
	Свыше 200	0,8—1 ч	0,8—1 ч	0,8—1 ч
Приме ч а н и е. Выдержка при низкотемпературном отпуске для
любых сечений отсчитывается с момента установления в ванне тре-
буемой температуры.
23
Инструмент простейшей формы, изготовленный из бы-
строрежущей стали (резцы с наварными пластинками),
можно нагревать без подогрева.
При недостаточном количестве печей и неудобном их
расположении нет необходимости применять отдельные
печи для подогрева. Вполне оправдывает себя подогрев
двух- или трехкратным погружением на 2—4 с в нагре-
тую до температуры закалки расплавленную соль. Это
значительно упрощает технологический процесс закалки,
особенно на заводах, где инструмент выпускают неболь-
шими партиями. Продолжительность нагрева и выдержки
инструмента в различных печах при расположении деталей,
обеспечивающем всестороннее омывание их горячими га-
зами или солями, приведена в табл. 7. При нагреве де-
талей, которые загружены в печь навалом или в корзи-
8. Соли и смеси солей, применяемые для нагрев! изделий в соляных ваннах при закалке				
Составляющие	Химичес- кая формула	Коли- чество, о/ /0	Темпера- тура плавле- ния, ° С	Рекомендуе- мые темпера» турные ин- тервалы работы ванны, °C
Поваренная соль Кальцинированная сода	NaCl Na2CO3	50 50	560	590—900
Поваренная соль Хлористый кальций	NaCl СаС12	50 50	595	630—850
Поваренная соль Хлористый барий	NaCl BaCI2	22,5 77,5	635	665—870
Поваренная соль Хлористый калий	NaCl КС I	44 56	660	720—900 ’
Поваренная соль	NaCl	100	800	800—1000
Хлористый калий	KC1	100	768	800—1000
Сильвинит	NaCKCl	100	700	780—950
Хлористый барий Хлористый калий	BaCl2 KC1	80 20	760	680—1060
Хлористый барий	BaCl2	100	962	1100—1350
24
9. Соли, щелочи и смеси солей и щелочей, применяемые
для изотермической закалки и отпуска
Составляющие	Химическая формула	Количество, %	Рекомендуе- мые темпера- турные ин- тервалы ра- боты ванн, °C
Селитра калиевая Селитра натриевая Нитрит натрия	Соли KNO3 . NaNO3 NaNOa	50—55 3—20 Остал ьное	150—500
Селитра калиевая Селитра натриевая Нитрит натрия Вода	KNO3 NaNO3 NaNO2 H2O	50-55 3—20 Остальное 4	110—150
Селитра калиевая Селитра натриевая	KNO3 NaNO3	50 50	245—500
Хлористый НИНК Хлористый калий Хлористый натрий Фторйстый натрий	ZnCl2 KC1 NaCl NaF	60 19 20 1	275—540
Селитра натриевая	NaNO3	100	325—500
Селитра калиевая	KNO3	100	325—500
Карналит	KCl.MgCl2-6H2O	100	450—600
Хлористый натрий Хлористый калий Хлористый кальций Хлористый барий	NaCl KC1 CaClo BaCl2	15 25 20 40	515—850
Селитра калиевая Нитрит натрия Селитра натриевая Вода * Едкий натр *	KNO3 NaNO2 NaNO3 H2O NaOH	53 40 7 - 2—3,5 4	105—200
25
Продолжение табл. 9
Составляющие	Химическая формула	Количество, %	Рекомендуе- мые темпера- турные ин- тервалы работы ванн, °C
	Щелочи		
Едкое кали	КОН	75	
Едкий натр	NaOH	25	150—250
Вода *	Н2О	6	
Едкое кали	кон	63	180—350
Едкий натр	NaOH	37	
Едкое кали Едкий натр	кон NaOH	50 50	260—540
Едкий натр	NaOH	100	350—550
Едкий натр	NaOH	40	
Кальцинированная сода	Na2CO3	35	
Хлористый калий **	KC1	25	500—700
* В процентах по отношению к массе смеси.
** Хлористый калий можно заменить хлористым натрием.
нах, время нагрева надо увеличивать в 1,5—2 раза и окон-
чание нагрева определять визуально.
Если в печи нагревают одну деталь, время нагрева
значительно сокращается. Например, одна дисковая фреза
толщиной 24 мм в электрической печи СНО3.6.2/10 нагре-
вается в течение 13 мин, а 10 фрез — в течение 18 мин.
В процессе нагрева инструмента в камерных печах
возможно образование окалины и обезуглероживание по-
верхностного слоя. Обезуглероживание может также про-
исходить и в соляных ваннах за счет воздуха, растворен-
ного в солях.
В табл. 8 указаны применяемые на заводах составы
смесей солей для нагрева под закалку, а в табл. 9 —со-
ставы смесей солей и щелочей для изотермической закалки
и отпуска. Ниже приведены сорта минеральных масел,
применяемых в качестве охлаждающих сред при закалке
и для нагрева при отпуске, и их температуры вспышки:
20
Масло
Индустриальное:
И-5А...............................
И-8А...............................
И-12А .............................
И-20А..........................  .
И-25А..............................
И-ЗОА .............................
И-40А, И-50А, И-70А................
И-100А.............................
Цилиндровое:
38.....................................
52.................................
Температура
вспышки,
° С
120
130
165
180
180
190
200
210
300
310
ЗАЩИТА ИНСТРУМЕНТА
ОТ ОКАЛИНООБРАЗОВАНИЯ
И ОБЕЗУГЛЕРОЖИВАНИЯ
Для инструмента с нешлифуемыми плоскостями (пресс-
формы, штампы) образование окалины и выгорание угле-
рода при нагреве в печах с воздушной атмосферой явля-
ются неисправимым браком. Надежным средством защиты
от указанного вида брака является применение защит-
ной атмосферы в специально выпускаемых герметизи-
рованных электропечах типа СНЗ. Источником подава-
емого в печь защитного газа служат генераторы защит-
ного газа, работающие на углеводородных газах, например
на метане и аммиаке.
В результате сжигания природного газа в генерато-
рах образуется среда, в которой отсутствуют окисляющие
и обезуглероживающие металл газы (кислород, углекис-
лый газ, сернистый ангидрид, водяной пар и др.). Защит-
ные среды содержат азот, окись углерода, водород.
Экзотермический газ ПС-90 (коэффициент диссоциа-
ции а = 0,9. . . 1,0) образуется в результате полного
сгорания природного газа. ПС-09—самый дешевый газ;
применяется в основном при пайке в печах и при отжиге
меди и медных сплавов. Отжиг малоуглеродистой стали
позволяет получить чистую, но не светлую, поверхность
без окалины.
Экзотермический газ ПС-06 (а=0,6) образуется в ре-
зультате неполного сгорания природного газа. Он обла-
дает более высокими защитными свойствами, чем газ ПС-09.
ПС-06 применяется при обработке медных сплавов и мало-
углеродистых сталей.
27
Оба упомянутые газа, подвергнутые очистке и осушке,
применяют как защитные атмосферы, обеспечивающие
светлую поверхность при термической обработке любых
сталей. После осушки и очистки их называют ПСО-09
и ПСО-06.
При сжигании природного газа с малым содержанием
воздуха (а = 0,2) образуется эндотермический газ КГ-ВО,
применяемый, главным образом, при газовой цементации
и нитроцементации.
При нагреве трансформаторного железа, изделий из
нержавеющей стали и отжиге бериллиевых бронз исполь-
зуется диссоциированный аммиак
ДА.
В случае отсутствия в цехе
защитной атмосферы инструмент
перед нагревом упаковывают в ящи-
ки с отработанным карбюризато-
ром, чугунной стружкой (свежей
или в смеси с 50% отработанной).
Древесный уголь не предохраняет
инструментальную сталь от обез-
углероживания. Для того, чтобы
в ящик не проникал воздух, его
обмазывают глиной.
Соляные ванны при нагреве защищают металл от оки-
сления, но не защищают от обезуглероживания, и по-
Рис. 7. Стакан для рас-
кисления соляных ванн.
этому ванны следует не менее двух раз в смену раскислять.
В качестве раскислителя к расплавленной соли добавляют
250—300 г молотого 75 %-него ферросилиция за один
прием; буру, борную кислоту — 1,5% от массы соли или
желтую кровяную соль — 40—50 г в смену.
Весьма хорошие результаты раскисления ванн, рабо-
тающих при температурах порядка 760—1000° С, дает
раскисление древесным углем. Дырчатый стакан (рис. 7)
наполняют просушенным древесным углем, закрывают
крышкой, чтобы уголь не всплыл, и после подогрева по-
гружают на дно соляной ванны. Значительное количество
языков пламени, появляющееся сразу, постепенно умень-
шается. Такое трехкратное раскисление в течение смены
по 15—20 мин полностью предохраняет изделия от обез-
углероживания.
Раскисление хлористобариевой ванны производится
при температуре 1300—1320° С. После забрасывания рас-
28
кислителя (75%-ного ферросилиция) ванна выдерживае-
ется 15—25 мин при этой температуре, после чего очища-
ется от шлака, и температура снижается до требуемой.
Для раскисления высокотемпературных соляных ванн
в расплав добавляют 5% фтористого магния, для средне-
температурных — 2%. Целесообразно также применять
соль, смешанную с фтористым магнием.
Степень раскисления соляных ванн проверяют с по-
мощью фольги из высоко углеродистой стали или лезвий
для безопасных бритв. Лезвие, нагретое в течение 5—7мин
в хорошо раскисленной ванне и закаленное в воде, должно
ломаться, а не гнуться.
ОТЖИГ И НОРМАЛИЗАЦИЯ
Для снятия наклепа применяют рекристаллизацион-
ный отжиг, предназначенный для восстановления струк-
туры и свойств стали после деформации при низких тем-
пературах. Стали различных марок отжигают при следу-
ющих температурах, ° С:
Сталь	Температура,
- X—»
У7, У8, У9, У10, УН, У12, У13, В2Ф,
X, 9Х, ХВГ, 9ХС, 7X3, 8X3, Х05, ХВ5,
6ХВ2С..............................  670—700
Х12, Х12М,	Х12Ф1, Х12ВМ............. 730—750
Р18, Р9 ............................ 760—780
При температуре рекристаллизации после прогрева
детали выдерживают не более одного часа.
Для уменьшения твердости, снятия напряжений и ис-
правления структуры после ковки в случае неправильного
нагрева или охлаждения инструмента, изготовленного из
доэвтектоидных и эвтектоидных сталей, применяется пол-
ный отжиг, в результате которого происходит полная
перекристаллизация металла, структура получается мелко-
зернистой с равномерным распределением перлита и фер-
рита. При полном отжиге детали нагревают до температуры
на 20—30° С выше АСз, и выдерживают до полного про-
грева, после чего медленно охлаждают до температуры
500—600' С, а затем — с любой скоростью.
Охлаждение углеродистых сталей до 500—550° С ве-
дется со скоростью 50—100° С/ч в зависимости от содер-
жания углерода, а легированных — со скоростью 20—
29
60 С7ч. Для замедления охлаждения изделия упаковыва-
ют в ящики с песком или золой либо периодически выклю-
чают и включают печь.
Полному отжигу подвергается также стальное литье
средних и мелких размеров. Длительность выдержки
стального литья по сравнению с кованой и катаной сталью
следует увеличить примерно в полтора раза.
Для снижения твердости и снятия внутренних напря-
жений детали и инструменты из доэвтектоидных сталей,
прошедших правильный режим ковки, подвергают непол-
ному отжигу, при котором детали нагревают до темпера-
Рис. 8. Схема маятникового (циклического)
отжига.
туры, находящейся междуЛ С1 и АСа (примерно 770—800сС)
и выдерживают при такой температуре до полного про-
грева. Охлаждение производят так же, как и при полном
отжиге.
Для снижения твердости, улучшения обрабатываемо-
сти и подготовки структуры деталей и инструментов из
заэвтектоидных сталей к последующей закалке применяют
отжиг на зернистый перлит (сфероидизацию)^при котором
деталь нагревают до температуры на 10 25 С выше АС1
(730—750° С) и выдерживают до полного ее прогрева.
Охлаждают со скоростью 20—30° С/ч до температуры
500° С, а затем — с любой скоростью.
Сфероидизацию можно производить также по- маятни-
ковому (циклическому) режиму (рис. 8). Отжигаемые
изделия несколько раз попеременно выдерживают при
температурах на 15—20° С выше и ниже АС1, после чего
охлаждают с печью до 550° С.
30
A
Время, с
Рис. 9. Схема изотермичес-
кого отжига заэвтектоидных
сталей.
Изотермический отжиг применяют в основном для об-
работки деталей и инструментов из легированных и высоко-
углеродистых сталей. Назначение его такое же, как и пол-
ного отжига. Изотермический отжиг производят при таком
режиме: детали и инструменты из доэвтектоидных сталей
нагревают на 30—50° С выше температуры ACt, а из за-
эвтектоидных сталей на 30—50° С выше АСх и выдержива-
ют до полного прогрева, затем быстро охлаждают до тем-
пературы немного ниже АС1, выдерживают при этой тем-
пературе, после чего охлаждают
с любой скоростью (рис. 9).
Этот процесс по сравнению
с полным отжигом дает боль-
шую экономию времени. Для
быстрого охлаждения изделие
переносят в другую печь с мень-
шей температурой или охлаж-
дают при открытой дверце с по-
следующим выравниванием тем-
пературы. Режимы изотермичес-
кого отжига приведены в табл. 10.
Низкотемпературный отжиг
применяют для снижения твер-
дости и снятия внутренних на-
пряжений в деталях из заэвтек-
тоидных сталей. Изделия нагре-
вают немного ниже АС1 (650—
680е С), выдерживают до полного
дают вместе с печью или на воздухе. Этот процесс явля-
ется отпуском, так как протекает при температуре ниже
. АС1. Отжигом его называют условно.
10. Режимы изотермического отжига инструментальных сталей
прогрева, затем охлаж-
Марка стали	Температура, °C		Твердость НВ
	нагрева	изотерми- ческой выдержки	
У9, У10	740—750	600—650	170—197
УН, У12, У13	750—780	620-660	187—207
ИХ	750—790	760—700	170—217
X, 9ХВГ, ХВГ	770—800	670—720	190—228
ХВСГ, 9ХС, Х12М, Х12Ф	850—870	720—750	217—255
7ХГ2ВМ	780—800	660—670	217—255
Р18, Р9	830—850	720—750	217—255
31
Гомогенизация (диффузионный отжиг) применяется для
крупного стального литья, в частности, для крупных
литых кубиков штамповых сталей. При гомогенизации
изделия нагревают на 150—250° С выше Лса, и после дли-
тельной выдержки медленно охлаждают с печью. Целью
этого процесса является устранение химической неод-
нородности и грубой структуры литых сталей. После
гомогенизации необходимо сделать обычный отжиг для
устранения перегрева, вызванного высокой темпера-
турой гомогенизации.
Нормализация применяется в основном для конструк-
ционных сталей. Она позволяет исправить структуру пере-
гретой стали, снять внутренние напряжения и улучшить
обрабатываемость, а при необходимости—увеличить глу-
бину прокаливаемости и уменьшить коробление. Ин-
струментальные стали с целью повышения прокаливаемости
перед закалкой подвергают нормализации, для чего изде-
лия нагревают на 30—50L С выше АСа и охлаждают на
спокойном воздухе.
ЗАКАЛКА И ОТПУСК
Для закалки доэвтектоидную сталь нагревают на
20—30° С выше АСз, а эвтектоидную и заэвтектоидную —
на 20—30е С выше ACl, и после выдержки быстро охлаж-
дают в воде, масле или на воздухе, в зависимости от состава
стали. После закалки сталь становится твердой и хрупкой.
Структура закаленной стали состоит из мартенсита, не-
растворившихся карбидов и остаточного аустенита. Заэв-
тектоидную сталь не следует нагревать для закалки выше
Лст, так как при такой температуре происходит перегрев
и снижается качество изделия.
Поверхностный слой изделий при нагреве в печах
покрывается окалиной и обезуглероживается тем зна-
чительнее, чем выше температура и больше продолжи-
тельность выдержки в печи. Этот брак неисправим,
если детали имеют малый припуск для последующей
обработки.
Охлаждение стали при закалке должно быть быстрым,
чтобы аустенит не успел превратиться в промежуточные
структуры (троостит, сорбит). Температура превращения
аустенита при закалке несколько ниже 300° С. Требуемая
скорость охлаждения нагретых инструментов достигается
за счет выбора охлаждающей среды.
32
Переход аустенита в мартенсит сопровождается изме-
нением объема. При очень быстром охлаждении (например
в воде) этот переход совершается быстро и резкое измене-
ние объема может вызвать появление трещин и коробление
инструмента. Чтобы избежать этого, охлаждение в интер-
вале 300—200° С следует вести замедленно, применяя
комбинированные методы закалки. Большое значение для
уменьшения коробления имеет способ погружения инс-
струмента в охлаждающую среду (рис. 10). Тонкие длин-
Рлс. 10. Погружение инструмента в охлаждающую среду.
ные изделия нельзя погружать в воду медленно, так как
один конец их будет долго находиться в воде до переноса
в масло, что может привести к появлению трещин.
В табл. 11 приведены скорости охлаждения стали
в различных средах. Основной охлаждающей жидкостью
для углеродистой стали является вода. Добавка к воде
незначительного количества солей или мыла меняет ско-
рость охлаждения закаливаемого инструмента. Поэтому
нельзя пользоваться закалочными- баками для каких-либо
посторонних целей, в том числе и для мытья рук. Для
того, чтобы твердость на закаленной поверхности была оди-
наковой. необходимо в закалочных баках поддерживать
постоянную температуру 20—30е С. Следует избегать за-
калки в проточной воде и частой смены воды в баке.
2 1-215
11. Скорость охлаждения стали в различных закаливающих средах
Охлаждающая среда	Скорость охлаждения, ° С/с, при температуре	
	650—550° С	300 — 200° С
Вода при 18° С	600	270
»	»	26° С	100	270
»	»	50° С	500	270
»	»	74° С	30	200
Водный раствор (18° С) 10%-ного ед-		
кого натра	1200	ЗОЭ
Водный раствор (18° С) поваренной соли	1100	300
Водный раствор (18° С) 10% соды	800	270
Водный раствор (18° С) 10% серной кис-		
лоты	750	300
Мыльная вода	30	200
Минеральное масло	100—150	20—50
Керосин	160—180	40—60
Медные плиты	60	30
Железные плиты	35	15
При закалке инструментов из углеродистой стали слож-
ной конфигурации в качестве закалочной среды успению
применяется 50%-ный раствор каустической соды, как
холодный, так и подогретый до 50—60е С. При закалке
в этом растворе значительно снижается брак по трещинам
и короблению. Детали, нагретые в соляной ванне и зака-
ленные в этом растворе, получаются светлыми. Необходимо
следить за тем, чтобы температура раствора не превы-
шала 602 С. Закалочная ванна с таким раствором должна
быть оборудована вытяжной вентиляцией, так как пары
раствора, образующиеся во время закалки, вредны для
организма человека.
Для закалки легированной стали в основном приме-
няют минеральные масла. Инструмент из углеродистой
стали диаметром до 6—7 мм также охлаждают в масле.
Как видно из табл. 11, скорость охлаждения в масле в ин-
тервале мартенситного превращения сравнительно неболь-
шая (20—50 ‘ С/ч), что способствует значительному умень-
шению склонности к образованию трещин и деформаций.
Большим достоинством охлаждения в масле является
то, что оно происходит с одинаковой скоростью как при
температуре 20° С, так и при температуре 100—150° С.
Следует остерегаться попадания воды в масляную ванну,
так как наличие воды может вызвать растрескивание

инструмента. При закалке в масле, имеющем температуру
свыше 100° С,, трещины по этой причине не появляются.
Недостатком масла как закалочной среды является вы-
деление при закалке вредных газов, образование налета
на инструменте, способность масла воспламеняться, ухуд-
шение со временем его закаливающей способности и др.
Шаблоны, дисковые фрезы и другие плоские изделия
толщиной до 1 мм из углеродистой и до 3—4 мм из легиро-
ванной стали можно закаливать между специально обору-
дованными полыми закалочными плитами, в которых цир-
кулирует вода.
При пользовании сплошными плитами хороший ре-
зультат дает смазывание маслом соприкасающихся с зака-
ливаемой деталью поверхностей и передвижение одной
плиты относительно другой. Чтобы изделие не успело
остыть при переносе его из печи на плиты, последние
надо помещать у самой дверцы печи.
Для сталей с устойчивым аустенитом (Р18, Р9, Х12М,
Х12Ф1 и т. п.) охлаждающей средой может служить воз-
дух, подаваемый компрессором или вентилятором, а также
спокойный воздух. При охлаждении воздухом, подавае-
мым компрессором или вентилятором, перед закалкой
необходимо проверять, нет ли в воздухопроводе воды,
так как попадание ее на изделие может быть причиной
появления трещин.
При применении изотермической или ступенчатой за-
калки в качестве охлаждающей среды используют горя-
чее масло, легкоплавкие соли и расплавленные щелочи.
В тех случаях, когда температура охлаждающей среды
должна быть выше 200е С, чаще всего применяют расплав-
ленные соли и щелочи.
При большом количестве закаливаемого инструмента
закалочная ванна должна быть достаточно емкой, для
того чтобы охлаждающая среда имела незначительные
колебания температуры. В случае необходимости расплав-
ленную соль можно охлаждать путем продувки сухого
воздуха.
Выбор способа закалки зависит от состава стали, слож-
ности изделий и требуемых его свойств.
Закалка в воде сопровождается наибольшим процен-
том брака из-за образования трещин и коробления. Поэ-
тому таким способом закаливают изделия только неслож-
ной формы, а также цементованные.
2*
Прерывистая закалка в двух охладителях применя-
ется при обработке сложных изделий, изготовленных из
углеродистых сталей. Вначале их охлаждают в воде при-
мерно до температуры 250—200° С, а затем — в масле.
Продолжительность выдержки в воде до переноса
в масло принимается равной 1—2 с на каждый 5—6 мм
диаметра или толщины изделия. Например, деталь из
стали У8А размером 5х25х 180 мм охлаждают в воде 2 с,
после чего переносят в масло. После закалки твердость
HRC 61—63. Если охладить в воде в течение 5—6 с,
в брак из-за трещин идет 50—70% этих деталей.
Перенос инструмента из воды в масло, чтобы избежать
отпуска, следует производить быстро.
Для закалки изделий со сквозными и глухими отвер-
стиями в основном применяется струйчатая закалка. Ох-
лаждение производится струей воды или водяным душем.
После потемнения изделия охлаждают в масле. Это по-
зволяет избежать самоотпуска.
При изотермической закалке нагретое изделие охлаж-
дают в масле, расплавленной соли или расплавленных
щелочах при температуре немного выше точки мартенсит-
ного превращения. Нагрев изделия при изотермической
закалке производят на 10—20° С выше обычной темпера-
туры. После окончания превращения аустенита изделия
охлаждают на воздухе.
В результате изотермической закалки в зависимости
от температуры охлаждающей среды в стали образуется
игольчатый троостит или смесь троостита с мартенситом
или сорбитом. При этом способе закалки резко снижается
трещинообразовапие и коробление.
12. Время охлаждения, мин,
в течение которого
нагретый стальной цилиндр
охлаждается до температуры соли
Диаметр, мм	Температура соли, 0 С		
	205	260	315
25	5,0	4,0	3,5
50	8,0	7,0	6,0
70	13,5	12,5	11,5
Время выдержки нагре-
того изделия в охлаждающей
среде примерло можно опре-
делить по данным табл. 12.
Для закалки изделий не-
больших размеров (до 12 мм)
применяют ступенчатую за-
калку, отличающуюся от изо-
термической временем пребы-
вания изделия в охлажда-
ющей среде. При этом спо-
собе закалки изделие нахо-
дится в охлаждающей среде
36
до выравнивания температуры по всему сечению с после-
дующим охлаждением на воздухе. Ступенчатая закалка
на мартенсит производится двумя способами. Нагретое
изделие охлаждают в горячей среде с температурой на
20—30е С выше температуры мартенситного превраще-
ния, а затем охлаждают на воздухе. После того как
изделие вынуто из горячей среды до окончания превра-
щения аустенита его мож-
но править.
Нагретое изделие охла-
ждается в горячей среде
ниже температуры мартен-
ситного превращения при-
мерно до 160—190 С , а за-
тем на воздухе. При этом
способе закалки править
изделие невозможно вслед-
ствие быстрого образова-
ния мартенсита, но по
сравнению с обычной за-
калкой в данном случае
резко уменьшается брак
из-за образования трещин
и коробления.
На рис. 11 представле-
ны кривые охлаждения,
характеризующие различ-
ные способы термической
обработки стали.
В практике термиче-
ской обработки инструмен-
Рис. 11. Кривые охлаждения, ха-
рактеризующие различные способы
термической обработки стали:
1 — изотермический отжиг; 2 — изо-
термическая закалка; 3, 4 — ступен-
чатая закалка при температуре ниже
и выше мартенситной точки; 5 — обыч-
ная закалка.
тов иногда закалку совмещают с отпуском. В этом случае
ее называют закалкой с самоотпуском. Такая закалка
применяется в основном для ударного инструмента, изго-
товленного из углеродистой стали, в котором твердость
должна уменьшаться от рабочей части к хвостовику.
Процесс закалки с самоотпуском следует производить в та-
кой последовательности: нагреть инструмент до тем-
пературы закалки; опустить рабочую часть в воду до
потемнения; вынуть и быстро зачистить рабочую часть
наждачной бумагой, напильником, кирпичом и при появ-
лении требуемого цвета побежалости охладить инструмент
в масле или воде.
37
В настоящее время находит широкое применение свет-
лая закалка в расплавленных щелочах. Преимущество
расплавленных щелочей как закалочных сред по срав-
нению с селитрой и маслом при ступенчатой и изотерми-
ческой закалках заключается в том, что детали после за-
калки в щелочи имеют светлую поверхность, меньшее
коробление и более высокую твердость.
Часто закалке подлежат нешлифуемые изделия: слож-
ные детали пресс-форм, штампов и приспособлений, круг-
лые плашки, метчики и т. д. Светлая закалка таких из-
делий позволяет значительно уменьшить себестоимость
и улучшить качество термической обработки. Разного
рода пружины, фиксаторы и другие детали приспособле-
ний и штампов могут быть изотермически закалены в рас-
плавленной щелочи без отпуска, зачистки и других вспо-
могательных операций.
Состав охлаждающей ванны для светлой закалки
(табл. 13) зависит от требуемой рабочей температуры. Для
закалки инструментальных сталей предпочтительной яв-
ляется смесь из 75% едкого кали и 25% едкого на-
тра с добавлением воды. Щелочь расплавляют в тигле из
углеродистой стали. Нержавеющую сталь для тиглей
применять не рекомендуется. Закаливающая способность
ванны, работающей при температуре ниже 250° С суще-
13. Составы ванн для светлой закалки
Компонент		Количество, 0/ /0	Рекомендуе- мые темпера- туры работы ванны, 0 С	Компонент	Количество, %	Рекомендуе- мые темпера- туры работы ванны, 0 С
Едкое Едкий	кали натр	75 25	150—250	Едкий натр	100	350—550
Вода*		6		Едкий натр Кальцинированная сода Хлористый калий или хлористый нат- рий	40	500—700
Едкое Едкий	кали натр	50 50	260—540		35	
					25	
						
* в процентах к количеству щелочей.
38
ственно повышается при перемешивании. Она зависит
и от количества введенной воды. Наибольшей охлаждаю-
щей способностью обладает смесь, содержащая 6—10%
воды. Для перемешивания в ванне устанавливают крыль-
чатку или шнек, работающие от электродвигателя.
Частота вращения крыльчатки 800—1200, а шнека —
600 об/мин и выше. Применяют также перемешивание рас-
плава сжатым воздухом.
Перед пуском новой ванны со смесью, работающей при
температуре ниже 250° С, на дно тигля рекомендуется
или щелочью
Рис. 12. Установка для безопасного ввода воды
в щелочь или селитру при высоких температурах.
налить 2—3% воды от общей массы щелочи для улучше-
ния условий ее расплавления. В случае загустения ванны
или уменьшения закаливающей способности в нее во
время работы при температуре не выше 200° С доливают 30—
50%-ный водный раствор едкого калия с помощью ковша
на длинной ручке. Раствор следует доливать осторожно,
малыми порциями.
Для безопасного ввода воды в щелочь и селитру при
высокой температуре применяется специальная установка
(рис. 12).
Ванны, работающие при температуре выше 250е С
раскисляют тщательно просушенной желтой кровяной со-
лью (0,2—0,3% от массы расплавленной соли). Ванны,
работающие при температуре ниже 250е С, не раскисляют.
39
Щелочь следует периодически очищать, удалять пену
сверху и осадок со дна ванны. При длительных перерывах
в работе зеркало ванны засыпают древесным углем.
Светлая закалка деталей в расплавленной щелочи
включает такие операции: 1) нагрев под закалку в соля-
ной ванне. Температуру нагрева следует принять на 10—
20° С выше требуемой. Ванны, имеющие в составе хлори-
стый барий, для светлой закалки применять нельзя, так
как последний загрязняет щелочную ванну; лучше исполь-
зовать хлористый калий; 2) охлаждение в расплавленной
щелочи до полного выравнивания температуры — при
ступенчатой закалке и до окончания превращения —
при изотермической. Время выдержки в щелочной ванне
при ступенчатой закалке принимают равным 15 с на 1 мм
сечения; 3) промывка в воде с температурой 70—90° С;
4) промывка в проточной воде; 5) окунание в 2—5%-ный
водный раствор нитрита натрия, предохраняющий от
коррозии.
Детали с твердостью HRC 60 и выше не следует после
закалки в щелочной ванне сразу же промывать в горячей
воде, так как это может привести к растрескиванию и зна-
чительному короблению. В этом случае детали следует
охлаждать примерно до 100° С на воздухе, а потом про-
мывать в горячей воде. Детали, подвергаемые светлой
закалке, не должны иметь жира, так как в этих
местах на поверхности будут темные пятна.
Структура легированных и высокоуглеродистых сталей
после закалки состоит в основном из мартенсита и неболь-
шого количества остаточного аустенита. Превращение ос-
таточного аустенита в мартенсит происходит при после-
дующем отпуске или в результате естественного старения.
В некоторых марках высоколегированных сталей ау-
стенит весьма устойчив, и полностью превратить его
в мартенсит даже путем многократных отпусков не удается.
Для более полного разложения аустенита закаленные
изделия дополнительно охлаждают до —20. . .—80° С
(закалка при температуре ниже нуля). Температуру ох-
лаждения выбирают в зависимости от марки стали:
Марка стали	Температура, °C
У8....................................... О
У10...................................... о
У12.....................................—20
ХГ...................................  .—50
40
ХВГ............•..........................—80
ШХ15 . ....................................—30
Х12Ф1, XI2M, Х12...........................—80
6ХВ2С.....................................—80
Р18, Р9...................................—80
В результате такой обработки холодом твердость по-
вышается.
Закалку с обработкой холодом выполняют в такой по-
следовательности: 1) нагрев изделия до требуемой темпе-
ратуры; 2). закалка в обычном для данной стали охлади-
теле; 3) дополнительное охлаждение до температуры —20...
—80° С; 4) отпуск.
При охлаждении до низких температур возникают
дополнительные внутренние напряжения, которые могут
вызвать появление трещин. Для того, чтобы предотвратить
появление трещин, -применяют ступенчатую закалку и
замедленное охлаждение до температуры ниже нуля.
Перед погружением изделий в охладитель их необходимо
предварительно завернуть в асбест или пользоваться хо-
лодильником с двойными стенками. В качестве охладителя
применяют жидкие азот, кислород, твердую углекислоту
и т. п.
Улучшением называется процесс термической обра-
ботки, состоящий из закалки с последующим отпуском
при 500—700° С. Улучшению подвергаются конструкци-
онные стали с целью получения определенного сочетания
прочности и вязкости.
Для инструментальных сталей улучшение применяют
как предварительную термическую обработку для полу-
чения структуры сорбита; при этом обеспечивается хоро-
шая чистота при последующей обработке на станках,
а также наименьшее коробление при последующей за-
калке.
Температура отпуска инструментальной стали при
улучшении на 20—30° С ниже ЛГ1. После отпуска при
более низкой температуре обработка этих сталей на стан-
ках затруднительна.
Отпуску необходимо подвергать все закаленные изде-
лия, кроме тех, которые закалены изотермически. Во
время отпуска происходят превращения мартенсита и оста-
точного аустенита, в результате чего уменьшаются или
полностью снимаются внутренние напряжения, умень-
шается твердость и увеличивается пластичность.
41
Отпуск в зависимости от требуемых температур про-
изводят в масляных или селитровых ваннах, в печах с при-
нудительной циркуляцией воздуха, а также в ваннах
с расплавленной щелочью (светлый отпуск).
Температура отпуска зависит от состава стали и тре-
буемой для данного инструмента твердости. Инструмент
для которого требуется твердость HRC не менее 59—60,
отпускают при температуре 150—250° С. При этой темпера-
туре уменьшаются внутренние напряжения в мартенсите,
твердость стали снижается незначительно. Штампы для го-
рячей штамповки из углеродистой стали, пружины, цанги
ударный инструмент отпускают при 250—400' С. Твер-
дость HRC при этом снижается до 50—45, пластичность
повышается и мартенсит превращается в троостит. Штампы
для горячей штамповки из легированной стали, детали
приспособлений отпускают при 400—600° С. При этой
температуре образуется сорбит или тростосорбит. Твер-
дость HRC снижается до 45—30, резко повышается пла-
стичность и ударная вязкость. Время отпуска приведено
в табл. 14.
14. Ориентировочное время отпуска, мин, в электрических печах
с принудительной циркуляцией воздуха
Сталь	Наибольший размер дета- ли, мм	Температура,	Сечение, мм		
			круглое	квадрат- ное	прямо- угол ьное
Инструменталы 1ая	25		110—120	130—140	160—170
и конструкционная	50	200—400	120—130	150—160	180—190
улучшаемая	100		140—150	180 — 190	210—220
	25		80—90	100—110	120—130
	50	400—600	90—100	110—120	130—140
	100		100—110	120—130	140—150
Цементированная и инструментальная	100	180—200	150	180	210
При отпуске в соляных или масляных ваннах данные
табл. 14 необходимо умножить на коэффициент времени,
равный 0,4. Для цементированных деталей, отпускаемых
на твердость 56, коэффициент времени составляет0,7.
42
При высоком отпуске надо избегать посадки инстру-
мента в печь с высокой температурой, так как закаленный
инструмент при быстром нагреве может растрескаться.
Инструмент необходимо прогреть до 300° С.
Быстрорежущую сталь отпускают при 540—580е С.
Такой отпуск сопровождается увеличением твердости. Это
явление называют «вторичным твердением». Оно объяс-
няется тем, что при нагреве быстрорежущей стали до ука-
занных температур происходит выделение карбидов из
аустенита, который при последующем охлаждении пре-
вращается в мартенсит.
Можно отпускать детали на цвет побежалости, нагре-
вая их.в печах, на электроплите, в горячем песке и т. п.
Появляющаяся в результате нагрева окисная пленка
приобретает различные цвета побежалости, зависящие от
температуры отпуска. Перед отпуском на один из цветов
побежалости обязательно надо зачистить деталь, снять
окалину, нагар масла и пр. В табл. 15 приведены темпе-
ратуры, соответствующие цветам побежалости от светло-
желтого до серого.
15. Зависимость температуры отпуска от цвета побежалости
поверхности углеродистой стали
Цвет побежалости	Температура, 0 С	Толщина окисленного слоя, мкм	Цвет побежалости	Температура, 0 С	Толщина окисленного слоя, мкм
Светло-желтый Соломенно-желтый	220 240	0,45	ФиолетоЕый Синий	2S0 300	0,65
Желто-коричневый Красно-коричневый	255 265	0,5	Голубой Серый	315 330—350	0,72
Обычно после отпуска охлаждение производят на воз-
духе. Хромоникелевые стали после отпуска в интервале
температур 450—650° С надо охладить в масле или воде,
так как при более медленном охлаждении они становятся
хрупкими. Это явление называется отпускной хрупкостью.
При температуре 120—160е С отпускают мерительный
инструмент для предотвращения деформации и снятия
внутренних напряжений, возникающих при шлифовании.
43
Отпуск производится после чернового шлифования перед
чистовым.
Характеристика брака при термической обработке,
основные меры по предупреждению и исправлению его
приведены в табл. 16.
ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА СТАЛИ
ПРИ ПОВЕРХНОСТНОМ НАГРЕВЕ ТВЧ
Скоростные методы термической обработки широко
применяются в промышленности. Наибольшее распро-
странение получил нагрев токами высокой (70 000 Гц
и выше) и средней (1000—10 000 Гц) частот. Установки,
работающие в диапазоне частот до 70 000 Гц, не требуют
экранировки, так как не создают радиопомех в отличие
от установок, работающих на более высоких частотах.
Нагрев токами высокой частоты (ТВЧ) применяется
для закалки, отпуска, химико-термической обработки
стали, пайки твердосплавного инструмента и наварки пла-
стин из быстрорежущей стали на державки.
Сущность индукционного нагрева заключается в сле-
дующем. При прохождении тока высокой частоты по про-
воднику вокруг последнего образуется пульсирующее маг-
нитное поле. Если в это переменное магнитное поле поме-
стить стальное изделие, то в поверхностном слое его будет
индуктироваться ток высокой частоты, что приводит к на-
греванию поверхности детали.
Применение нагрева ТВЧ позволяет ускорять термо-
обработку в десятки раз, снижать ее стоимость, регули-
ровать глубину нагрева, а также выполнять местный на-
грев только рабочих поверхностей (в результате этого ино-
гда становится возможной замена низкоуглеродистых ста-
лей сталями с повышенным содержанием углерода, отпа-
дает необходимость в выполнении длительной, трудоемкой
и дорогостоящей цементации), заменять в ряде случаев
высоколегированные инструментальные стали обыкно-
венными углеродистыми инструментальными при обеспе-
чении достаточной износоустойчивости изделий; не расхо-
довать электроэнергию на предварительный разогрев печи;
автоматизировать термообработку инструмента; повышать
культуру производства.
Индуктор является важнейшим элементом при высоко-
частотной закалке. Он предназначен для создания высоко-
44
Рис. 13. Индуктор для нагрева
внутренних цилиндрических по-
верхностей.
частотного электромагнитного поля в зоне подлежащих
нагреву участков изделия. Индуктор представляет собой
один или несколько трубчатых или шинных витков первич-
ной обмотки высокочастотного трансформатора, а нагрева-
емый инструмент играет роль одновитковой вторичной
обмотки понижающего трансформатора. Для каждого ти-
поразмера изделий, подлежащих термической обработке,,
следует изготовить или подобрать из числа имеющихся
соответствующий индуктор.
От правильного подбора во
многом зависит качество тер-
мообработки инструмента и
эффективность использования
мощности высокочастотной
установки.
На рис. 13 изображен
простейший индуктор для вы-
сокочастотного нагрева внут-
ренних поверхностей цилин-
дрической формы. С помощью
контактных медных пласти-
нок 3 индуктор крепится и
соединяется с токопитающими
клеммами колебательного кон-
тура или выносного высоко-
частотного трансформатора;
трубки 2 служат для при-
соединения резиновых шлан-
гов, подводящих и отводящих
охлаждающую воду; актив-
ная рабочая часть 1 индуктора предназначена для кон-
центрации энергии генератора и передачи ее изделию; гети-'
наксовая или текстолитовая прокладка 4 — для изоляции
между токоприемными медными пластинками индуктора.
В настоящее время при закалке пользуются трубча-
тыми индукторами с непрерывным охлаждением актив-
ной части во время работы, индукторами-спрейерами,
обеспечивающими подачу охлаждающей жидкости на на-
греваемую часть изделия из нижнего витка, в котором для
этого просверлены отверстия, медно ши иными комбини-
рованными индукторами-спрейерами, не охлаждаемыми,
в процессе нагрева изделия — охлаждающая жидкость
в них подается только лишь после окончания нагрева.
45
ст>
16. Брак при термической обработке стали		.			
Вид брака	Метод определения	Основные причины образования	Мероприятия по исправлению
Высокая твердость Карбидная сетка	Брак при отжиге Испытание на твер- дость Просмотр шлифа под микроскопом	инструментальной и быстро} Недогрев, перегрев, повы- шенная скорость охлаждения при обычном отжиге или не- достаточная выдержка при изотермическом Перегрев	эежуще-й стали Повторный отжиг при требуемой температуре с охлаждением по уста- новленному режиму Нормализация (мелких деталей) или закалка и отпуск при 670—700°С с выдержкой не менее двух часов. Ковка с большой степенью укова
Брак при закалке стали
Трети ны
Осмотр изделия, ис-
пытание на дефекто-
скопе, проба на
краску или керосин
Напряжения, возникающие из-
за объемных изменений при
превращении аустенита в мар-
тенсит при температуре ниже
300° С
Брак неисправимый. Для преду-
преждения следует: 1) по возмож-
ности применять изотермическую или
ступенчатую закалку, а также пре-
рывистую в двух охладителях;
2) для изготовления деталей с ост-
рыми углами и резкими переходами
сечений применять только легиро-
ванные стали; 3) не допускать по-
падания воды в масляный закалоч-
ный бак; 4) медленно нагревать
закаленные изделия при перекалке
и высоком отпуске; 5) выточки, от-
Низкая твердость
Повышенная хруп-
кость, крупнозер-
нистый излом
Мягкие пятна
Окисление и обе-
зуглероживание
Испытание на твер-
дость
Осмотр излома,
проба на удар
Определение твер-
дости в разных мес-
тах
Окисление —осмот-
ром; обезуглерожи-
вание — испытанием
на твердость
Пониженная температура за-
калки, недостаточная вы-
держка в печи и низкая ско-
рость охлаждения
Значительное повышение тем-
пературы закалки или излишне
 длительная выдержка. Пере-:
грев, пережог
Медленное охлаждение, мест-
ное обезуглероживание и об-
разование окалины, неравно-
мерность величины зерна,
 загрязнение стали повышен-
ным количеством шлака, со-
прикосновение деталей при(
охлаждении
Соединение кислорода возду-
ха, находящегося в печи,'
, с железом при окислении и ।
с углеродом при обезуглеро-
живании
верстая у краев, резкие переходы
заполнять асбестом, глиной и т. п.
Изделие нормализовать или отжечь
и снова закалить с соблюдением
режима
Нормализовать или отжечь и зака-
лить. При пережоге брак неиспра-
вим
Брак исправимый, кроме случаев
местного обезуглероживания и за-
грязнения шлаком. Для исправле-
ния изделия нормализовать и зака-
лить с применением более резкого
охладителя или же повысить тем-
пературу закалки на 20—30° С выше
нормальной
При глубине, большей чем припуск
на шлифование, брак неисправим.
Для предупреждения брака нагрев
вести в защитной атмосфере, а при
отсутствии ее—в ящиках с чугун-
ной стружкой (50%—свежей и
50%—отработанной) или со смесью
древесного угля с 5% соды и т. д.
В соляные ванны для предохране-
ния обезуглероживания добавляют
два раза в смену молотый 75%-ный
ферросилиций в количестве450—200 г
4*-
Продолжение
табл. 16
СО
Вид брака	Метод определения	Основные причины образования	Мероприятия по исправлению
	Проверка размеров		за один прием, буру, борную кис- лоту, желтую кровяную соль или ведут раскисление древесным углем
Деформация		Структурные превращения в интервале температур 650— 500° С и ниже 300° С, вызы- вающие деформацию	Брак в основном неисправимый. Для предупреждения брака нужно пони- зить температуру закалки, умень- шить скорость охлаждения, приме- нять мелкозернистую легированную сталь
Коробление	Проверка биения на центрах или щупом на плите	Неправильное погружение в охлаждающую среду, вну- тренние напряжения в изде- лии перед нагревом под за- калку	Брак исправимый. Для исправления брака производится правка в холод- пом или горячем состоянии; шлифо- вание, если коробление не выше припуска. Для предупреждения бра- ка необходимо замедленное.охлаж- дение в мартенситном интервале, правильное погружение в закалоч- ную среду, равномерный нагрев и отбраковка кривых деталей перед закалкой
Разъедание (точен-	Осмотр изделия	Неравномерное образование	При большой глубине брак неис-
ное или ручьеоб- разное) поверхнос- ти изделия		окалины. Соприкосновение с разлившимся на поду печи легкоплавким металлом. По- вышенное содержание серно- кислых солей и химическое действие хлористых солей в соляных ваннах	правим. Для предупреждения брака необходимо тщательно контролиро- вать состав солей для нагрева; рас- кислять соляные ванны; обеспечить неокислительную атмосферу в пе- чах; следить за чистотой пода печи
Нафтали нистый из- лом (характерен для быстрорежу- щей стали диамет- ром свыше 12 мм)	Осмотр излома	Перекалка инструмента без промежуточного отжига	Нагрев до температуры 1140—1160° С с выдержкой 3—8 мин, охлаждение с выдержкой при температуре 720— 800° С в течение 15—30 мин, после этого охлаждение на воздухе; от- жиг; термическая обработка с со- блюдением режима
Брак при светлой закалке в расплаве щелочи*
Поверхность
лей темная,
тами побежалости
дета-
с цве-
1.	Перегреть свет-
лую деталь в щелоч-
ной ванне и замо-
чить ее в воде.
2.	Нагреть деталь в
соляной ванне на
150—200° С ниже
температуры закалки
и охладить в ще-
лочи.
3.	Проверить хими-
ческий состав
ной ванны.
4. Проверить хими-
ческий состав’щелоч-
пой ванны на отсут-
ствие селитры
Недостаточно раскислена ще-
лочная ванна
Недостаточно раскислена со-
ляная ванна
соля-
Ванна излишне жидкотекуча
Раскислить щелочную ванну желтой
кровяной солью
Раскислить соляную ванну
Добавить недостающую соль
Наличие селитры в щелочной
ванне
Составить новую ванну
со
Сажистый налет
на деталях
По внешнему виду
Щелочная ванна содержит
избыточное количество жел-
той кровяной соли
Прогреть щелочь при рабочей или
повышенной температуре в течение
нескольких часов
Продолоюение табл. 15	Мероприятия по исправлению	Обеспечить перемешивание щелочи	Добавить воду в расплав			Отпуск по режиму		Отжиг, нормализация или высокий	отпуск, а затем закалка и отпуск	при требуемой температуре	Брак исправим. Предупреждение — охлаждение в воде или масле после отпуска при 450—600° С; применение	стали, содержащей молибден, титан и ниобий. Исправление — повторный	отпуск с охлаждением в воде или	Ч о га S	Отжиг, повторная закалка и отпуск			при светлой закалке, ьсли после прогрева ся светлой, то причину потемнения инстру- В зависимости от того, на какой стадии ащения брака.	
	Основные причины образования	Не перемешивается щелочь Недостаточное количество во-		ды в расплаве	|	3 е и у «О £ О а Q. С й е сх	S ч S X СХ р <Р с S си Е- W X X X си * S X о с	недостаточная выдержка при отпуске	Отпуск при температуре выше	требуемой		Выпадение карбидов,оксидов, нитридов и фосфидов по гра- ницам зерен в результате	медленного охлаждения после отпуска при 450—600° С			Повышенная температура от-	пуска		♦ В графе «Метод определения» дана очередность определения причин брака в щелочной ванне и замачивания в воде поверхность контрольного образца окажет мента определяют по пункту 2, затем по пунктам 3 и 4 графы «Метод определения», потемнеет поверхность образца, предпринимают соответствующие меры для предотвр	
	Метод определения	Проверка твердости	на приборе			Испытание на твер-	дость, растяжение и удар	Испытание на твер-	дость и растяжение		Испытание на удар- ную вязкость				Испытание на твер-	дость			
	Вид брака	Пониженная твер-	дость			Повышенная твер- 1	дость и низкие пластические свой-	ства Пониженная твер-	дость и низкие	пределы прочности	и упругости Низкая ударная вязкость				Пониженная твер-	дость быстрорежу-	щей стали		
50
При изготовлении индукторов необходимо стремиться
к тому, чтобы потери в токоведущей части были мини-
мальными, чтобы индуктор не деформировался во время
нагрева и не соприкасался с нагреваемой деталью.
Индукторы изготовляют из медных (медь марки Ml)
трубок или полос. Ориентировочные толщины стенок ин-
дукторов в зависимости от частоты тока и назначения ин-
дуктора приведены в табл. 17.
17. Толщина стенки индуктора при различных частотах тока, мм
Назначение индуктора	Частота, Гц			
	2500	800С	7С000	440 000
Непрерывно-последовател fa- ная закалка с использова- нием: обычного индуктора	2—2,5	1,5—2	1—1,5	1
индуктора-спрейе ра	3—3,5	2,5—3	1,5-2	1,5
Одновременный нагрев и ох- лаждение детали (индуктор- спрейер)	4—5		1,5—2,5	1,5—2
Закалка на большую глу- бину	10	8	—	—
Зазор между деталью и индуктором по диаметру при-
нимают равным 3—8 мм. При нагреве внутренней по-
верхности зазор должен быть минимальным. Расстояние
между витками многовиткового индуктора должно быть
не менее 2 мм и не более половины ширины витка.
При непрерывно-последовательном нагреве ширина
индуктора, см, а = 0,2Pr/(Z)2p), где Рг—мощность
генератора, кВт; D2—диаметр изделия, см; р— удель-
ная мощность, сообщаемая детали, кВт/см2.
Ширина индуктора при одновременном нагреве всей
детали должна быть меньше ширины детали на 2—4 мм.
Ширина индуктора при частичном нагреве длинной детали
должна быть на 10—20% больше ширины закаливаемой
полосы.
Пример. Длина детали 150 мм, ширина нагреваемой полосы
20 мм. Для частичного нагрева необходимая ширина индуктора
22—24 мм.
Трубчатые индукторы рекомендуется изготовлять из
профилированной трубки с овальным сечением; в этом
случае потери электроэнергии уменьшаются примерно на
10% и обеспечивается более равномерный нагрев детали.
51
При изготовлении индуктор а-спрейер а для непрерывно-
последовательной закалки в задней кромке его по ходу
движения детали
Рис. 15. Взаимное распо-
ложение индуктора и
спрейера при закалке:
J — деталь; 2 — индуктор;
3 — спрейер.
Рис. 14. Спрейер.
. d.
просверливаются отверстия диамет-
ром 1—2 мм с шагом 4—5 мм.
Угол падения воды на поверхность
закаливаемой детали принимается
равным 30—45°. Охлаждение ин-
струмента при этом способе на-
грева может осуществляться также
отдельным спрейером.
Спрейер представляет собой по-
лое кольцо, в котором сделаны
отверстия для выхода охлаждаю-
щей жидкости. При закалке ин-
струмента сложной конфигурации
спрейеру может быть придана бо-
лее сложная форма в соответствии
с контурами инструмента.
Спрейер (рис. 14) состоит из
полой камеры 7, патрубков 3
для подвода охлаждающей жид-
кости в камеру, крепежного при-
способления 2. Изготовляют спрей-
еры обычно из листовой латуни
марки Л62 толщиной 1,5—2 мм или
из латунной трубки. На рис. 15
показано взаимное расположение
индуктора п спрейера при поверх-
ностной закалке инструмента ци-
линдрической формы. Оси отвер-
стий для выхода охлаждающей
жидкости должны быть направле-
ны под углом 30—45° к оси спрей-
ера.
С целью увеличения эффектив-
ности нагрева внутренних поверх-
ностей во внутреннюю часть индук-
торов вставляют специальные маг-
нитопроводы. Это позволяет на-
править магнитный силовой поток
в требуемом направлении. Магнитопроводы при нагреве
на машинных генераторах собирают из листов трансфор-
маторного железа Э4А или Э4АА толщиной 0,1—0,33 мм.
52
Перед нанесением изоляционного покрытия пластины маг-
нитопроводов фосфатируют.
Магнитопроводы при нагреве на ламповых генерато-
рах изготовляют из ферритов или из пермаллоя.
Токоведущие шины индукторов обычно изготовляются
из меди толщиной 4—5 мм при работе на ламповых гене-
раторах и толщиной 5—6 мм при работе на машинах.
Расстояние между шинами должно быть 2—Змм, адлина—
по возможности наименьшей.
Чтобы избежать соприкоснове-
ния индуктора с деталью и витков
индуктора между собою, его актив-
ную часть обматывают стеклотканью
или шнуровым асбестом-, пропитан-
ным составом из жидкого стекла
с добавлением 40% нашатыря в по-
рошке и маршалита. Подготовлен-
ный таким образом индуктор про-
каливают.
Различные элементы индуктора
между собой соединяют путем пай-
ки припоем ПСР или медью.
С целью экономии меди и уско-
рения процесса изготовления ин-
дукторов широко применяют смен-
ные контактные пластины и бес-
пластинчатые индукторы. Кон-
тактные медные пластины выпол-
нены таким образом, что их
Рис. 16. Б есп л истинный
индуктор:
1 — активная рабочая часть;
2 — отводы; 3 — контактные
петли; 4 — изолирующая
прокладка.
можно надеть на любой индуктор. В беспластинчатых
индукторах (рис. 16) контакт обеспечивается двумя
петлями 2, которые вставляются в зажимы понижающего
трансформатора и заменяют собой медные пластины. При
проектировании индуктора для нагрева деталей размеры
трубок следует подбирать в соответствии с сортаментом.
Для повышения коэффициента полезного действия и по-
лучения более равномерного нагрева обрабатываемых де-
талей необходимо профилировать трубки круглого сече-
ния на овальное или прямоугольное. Трубки профили-
руют в специальных вальцах, снабженных соответствую-
щими ручьями для каждого размера трубок. Размер
ручьев следует применять в соответствии с размерами про-
филируемых трубок (табл. 18). Медные трубки, подвер-
53
гаемые профилированию, необходимо предварительно от-
жечь при 600—650° С и охладить в воде. Для предотвра-
щения смятия стенок толщиной до 1 мм трубки перед
профилированием рекомендуется заполнять расплавлен-
ной канифолью.
18. Профиль сечения медных трубок для индукторов, мм
Исходный диаметр, мм		Сечение профиля, мм	Исходный диаметр, мм		Сечение профиля, мм
наружный	внутрен- ний		наружный	внутрен- ний	
4	3	2,5 X 5,5	13	11; 10	12,5X18
5	4	3,5X4	13	11; 10	10х 10,5
6	4,5	4,5x5	14	12; 11	8X14
7	5	4X7	14	12; 11	10x12
8	6,5	5X7,5	14	12; 11	11X11
9	7	4X10	15	13; 12	8,5х 15
9	7	5x9	15	13; 12	10,5x13
9	7	7X7	16	14; 13	10x15
10	8,5; 7	5X10,5	16	14; 13	12,5x12,5
10	8,5; 7	7,5x8	17	13	10x16,5
11	9; 8	5X12	18	16; 14	12x16,5
11	9; 8	6X11	19	16	10x20
11	9; 8	8,6 X 8,5	19	16	15x15
12	10; 9	7X12	20	17; 16	11,5x20
12	10; 9	8ХН	20	17; 16	15x16,5
12	10; 9	9X9	20	17; 16	15x16,5
Рис. 17. Распределение нагретых зон в стальном изделии.
На рис. 17 показано распределение нагретых слоев
в стальном изделии, которое находится в зоне действия
индукторов с круглыми (а) и профилированными (б) се-
чениями. В первом случае нагрев поверхности в зоне
индуктора получается менее равномерным, чем во втором.
Для предотвращения коррозии индукторы подвергают
цинкованию; лужение оловом не рекомендуется.
54
При навивке индукторов применяют специальные оп-
равки. Форма универсальной оправки показана на рис. 18.
Эта оправка применяется для навивки индукторов, с по-
мощью которых нагревают внутренние цилиндрические
поверхности. Диаметр оправки должен соответствовать
диаметру индуктора, а высота ее должна быть на 20 30 мм
больше высоты индуктора.
Удобны в работе круглые и прямоугольные оправки
с переменным сечением (рис. 19) для индукторов нагрева
наружных поверхностей.
После навивки к индуктору либо присоединяют кон-
тактные пластины, либо выгибают их из медной трубки.
Рис. 18. Оправка
для навивки индук-
торов.
Рис. 19. Комбини-
рованная оправка
для навивки ин-
дукторов.
Следует стремиться к тому, чтобы длина отводов была
минимальной. Практика показывает, что наилучшие ре-
зультаты термообработки получаются в тех случаях, когда
для каждого размера и формы изделия изготовляется
особый индуктор. Однако для несложных изделий цилинд-
рической формы с одинаковым диаметром и различной
длиной можно применять один и тот же индуктор.
Следует отметить ряд общих закономерностей, которые
необходимо учитывать при изготовлении индукторов:
1)	коэффициент полезного действия индуктора тем выше,
чем меньше воздушный зазор между внутренними стен-
ками индуктора и поверхностью нагреваемого инстру-
мента, однако применять зазор менее 2 мм не рекоменду-
ется, так как может произойти электрический пробой
, между индуктором и изделием;
2)	расстояние между витками многовиткового индук-
тора должно быть как можно меньше, так как это обеспе-
чивает более равномерный прогрев поверхностного слоя,
I	55
однако делать его менее 2 мм не рекомендуется. При рас-
стоянии меньше 2 мм может произойти замыкание витков;
3)	ширина нагрева вдоль оси индуктора зависит от
времени нагрева и подводимой мощности. При закалке
на частотах, превышающих 200 000 Гц, ширина зака-
ленного слоя примерно равна ширине индуктора;
4)	вихревые токи образуют замкнутые контуры и по-
этому инструмент, имеющий пазы, канавки и прорези,
острые углы в полости индуктора, нагревается по всей
поверхности, однако в местах переходов происходит кон-
центрация электрических линий, что повышает темпера-
туру нагрева за счет повышения плотности тока и может
вызвать оплавление кромок. Этого можно избежать путем
заполнения пазов, канавок и других углублений на время
закалки вставками из латуни или меди, мокрыми деревян-
ными вставками или же изготовлением фасонных индук-
торов, в которых паз или острый угол изделия располо-
жен значительно дальше от стенок индуктора, чем осталь-
ная часть изделия.
Глубина нагрева определяется выбранной частотой
тока. Частота, Гц, обеспечивающая заданную глубину
закалки и наибольшее значение КПД установки, подсчи-
тывается по формуле
е _ 62000
' ОПТ - р
где р — глубина закаленного слоя, мм.
Режим нагрева подбирается опытным путем. Для этого
несколько одинаковых деталей нагревают до требуемой
температуры при разных скоростях нагрева и закаливают
их. Затем проверяют глубину слоя, твердость и микро-
структуру. При получении требуемой глубины слоя и твер-
дости наилучшим режимом является тот, при котором
микроструктура представляет собой мартенсит наиболее
мелкого строения.
Показания приборов для этого режима вписывают
в карты технологического процесса, однако они действи-
тельны только для данного взаимного расположения ин-
дуктора и детали.
Приборы, показывающие, регулирующие и регистри-
рующие температуру при нагреве ТВЧ, серийно не выпус-
каются и поэтому температура нагрева определяется тер-
мистом по цвету детали. При больших скоростях нагрева,
56
характерных для ТВЧ, повышение закалочной темпера-
туры на 50—100° С не вызывает перегрева и ухудшения
структуры.
Нагрев детали в индукторе должен быть равномер-
ным. Это обеспечивается за счет равномерного зазора
между индуктором и деталью по всей ее длине вращения
цилиндрической детали в центрах. При отсутствии при-
способления, обеспечивающего вращение, допускается де-
таль проворачивать вручную.
В качестве охлаждающей среды для закалки низко-
легированных сталей после нагрева ТВЧ применяют
4—6%-ный раствор эмульсола или 20%-ный раствор гли-
церина.
Время одновременного нагрева при наличии стабили-
затора высокого напряжения следует задавать с помощью
реле времени. При непрерывно-последовательной закалке
время нагрева зависит от скорости движения детали или
индуктора (для больших деталей).
После закалки проверяется твердость деталей. Пери-
одически, не реже одного раза в месяц, следует проверять
структуру закаленных деталей. После ремонта старого
или изготовления нового индуктора, ремонта закалочного
станка необходимо полностью проверить качество зака-
ленных деталей.
ХИМИКО-ТЕРМИЧЕСКАЯ
ОБРАБОТКА СТАЛИ
©
ЦЕМЕНТАЦИЯ
Цементации подвергают изделия из малоуглеродистой
стали для насыщения поверхностного слоя углеродом.
Количество углерода в нем после правильно проведенного
процесса цементации должно составлять 0,9—1,0%. По-
верхностный слой цементованных изделий после закалки
приобретает высокую твердость, а сердцевина остается
мягкой и вязкой.
В инструментальном производстве цементации подвер-
гают мерительный инструмент, приспособления, некото-
рые виды монтажного инструмента, втулки и колонки
И т. ц.
57
В последнее время находит применение цементация
вытяжных штампов из высокоуглеродистых легированных
сталей с целью повышения их износостойкости.
Стойкость цементированных матриц из сталей У10А
и ХВГ выше обычных. Чтобы избежать коробления, такие
матрицы следует калить изотермически. После термиче-
ской обработки их подвергают только полировке.
Цементируют стали в твердой, газовой и жидкой сре-
дах. Эти среды называют карбюризаторами.
Твердый карбюризатор изготовляется на специализи-
рованных заводах из угля и нескольких видов углекислых
солей (ГОСТ 2407—73).
При отсутствии готового карбюризатора пользуются
самодельным, изготовленным из смеси древесного угля
с углекислым барием, кальцинированной содой, углекис-
лым кальцием и т. п. (табл. 19). Для приготовления кар-
бюризатора дубовый или березовый уголь раздробляют
на кусочки размером 3—10 мм и просеивают для удаления
пыли. Уголь из мягких пород дерева не применяется, так
как от быстро истирается. Углекислую соль также измель-
чают в порошок и просеивают через мелкое сито. Затем
соль растворяют в воде, поливают этим раствором уголь,
перемешивают и высушивают. Допускаемая влажность —
5—7%. При таком способе получается наиболее равномер-
ная по составу смесь.
19. Состав карбюризаторов, %
Компонент	Номер карбюризатора								
	I	2	3	4	5	6	7	8	9
Древесный уголь	74—78	65	87	85—90	90	—	60	45	98
Углекислый барий Кал ьцинированная	12—15	10	•—	—	10	—	40	12	2
сода Углекислый каль-	1,0—1,5	1	10	10—15	—	10—15	—	—	
ций	3,5	1	3	—	—	—	—	—	
Кокс	—	20	—•	—		—	—	43	
Торфяной кокс	—	—	—	—	—	85—90	—	—	
Мазут	4,5—5,0	3	—	—	—	—	—	—	
По второму способу уголь и соль тщательно переме-
шивают в сухом виде. Следует учитывать, что плохо пере-
мешанный карбюризатор дает неравномерный слой цемен-
тации, пятнистость.
58
На отдельных заводах применяют вместо угля древес-
ные опилки, добавляют в карбюризатор обугленную кость,
кожу и т. п. Однако при использовании опилок качество
цементации ухудшается.
Детали, поступающие на цементацию, должны быть
очищенными от грязи, стружки и т. п.
Поверхности изделий, не подлежащие цементации, пре-
дохраняют от науглероживания следующими способами:
1)	оставляют припуск больший, чем заданная глубина
цементации; перед закалкой этот припуск снимают на
станке;
2)	накладывают специальные обмазки (табл. 20);
20. Обмазки, применяемые для защиты от цементации в твердом
карбюризаторе
Компонент	Содержа- ние, %	Способ приготовления
Однохлористая медь Свинцовый сурик	70 30	Порошки тщательно смешивают и раз- водят спиртовым канифольным лаком (230 г лака на 1 л этилового спирта), обмазку наносят с помощью кисточки. Толщина слоя обмазки 0,5—1 мм
Кремнезем Глинозем Окись железа » титана » магния	60 35 3 0,25 1,75	Пасту приготовляют из жидкой (20— 25%) и твердой (75—80%) частей по объему. Жидкая часть состоит из 80% жидкого стекла и 20% воды. Перед употреблением перемешивают обе части и наносят обмазку на изделие. После просыхания (через 30—40 млн) наносят второй слой
Песок Огнеупорная глина Бура Натриевая селитра Окись свинца	40 44 10 3 3	Глину хорошо растирают, обмазку за- мешивают на жидком стекле и ровным слоем наносят на изделие
Тальк Огнеупорная глина Вода	50 25 25	Глину хорошо растирают, обмазку за- мешивают на жидком стекле до смета- нообразного состояния
Шамотная глина Асбестовый поро- шок	90—95 5—10	Смесь разбавляют водой до тестообраз- ного состояния
59
3)	покрывают слоем меди толщиной 0,02—0,07 мм.
Для этого необходимо специальное гальваническое обору-
дование.
Детали, подлежащие цементации, упаковывают в ящики
с карбюризаторами. Ящики лучше всего изготовлять по
форме деталей. Это уменьшает время для прогрева ящи-
ков и улучшает качество цементированного слоя. Однако
изготовлять такие ящики рационально только при цемен-
тации больших количеств деталей. Во всех прочих слу-
чаях ящики изготовляют круглыми, квадратными или пря-
моугольными. Размеры их выбирают в зависимости от раз-
мера печи и количества загружаемых в них изделий.
Ящики изготовляют из жаростойкой стали, а при ее от-
сутствии — из обычной малоуглеродистой стали. Упаковы-
вая детали, следует учитывать, что расстояние между де-
талями, а также между деталями и стенками ящика долж-
но быть равным 10—20 мм.
При упаковке деталей карбюризатор плотно трамбуют,
а ящик сверху обмазывают смесью из двух частей огне-
упорной глины и одной части речного песка, разведенных
водой до тестообразного состояния. Свидетели вклады-
вают в ящик для определения глубины цементации: один—
внутрь ящика для предъявления контрольному мастеру,
а два наружных — для контроля процесса цементации
самим рабочим. Свидетели изготовляют диаметром 8—12 мм
из той же стали, что и цементируемые детали, а также из
стали марки 15 или 20.
Перед загрузкой ящиков в печь рекомендуется подсу-
шить обмазку, чтобы она меньше растрескивалась, а по-
явившиеся трещины вновь подмазать.
Загрузку следует производить в печь, нагретую до
900—950° С. После загрузки холодных ящиков в печь темпе-
ратура последней несколько снижется. Сквозной прогрев
ящиков производят при температуре 780—800° С. Практи-
чески окончание прогрева определяют по цвету подовой
плиты. При недостаточном прогреве плита под ящиком
будет темной, а при полном прогреве цвет подовой плиты
будет везде одинаковым. Ящики после прогрева до 780—
800° С быстро прогревают до 900—950° С и выдерживают
требуемое время. Не рекомендуется быстро нагревать ящики
до температуры цементации сразу же после посадки их в
печь, так как вследствие большой разницы температур
между центром и краями ящика глубина цементации будет
G0
• неодинакова. Продолжительность выдержки в зависимости
от глубины цементируемого слоя приведена в таол.
21. Ориентировочная продолжительность выдержки, ч, при темпера
туре 900—950° С в зависимости от требуемой глубины слоя пр
цементации твердым карбюризатором__________________	.
Наимень- ший раз- мер ящика, мм	Глубина слоя, мм							
	0,25	0,5	0,7	0,9	1,1	1,2	1,3	1,4
100	3,0	4,0	5,0	6,0	7,0	7,5	8,0	8,5
150	3,5	4,5	5,5	6,5	7,5	8,5	9,5	10,5
200	4.5	5,5	6,5	7,5	8,5	9.5	10,5	11,5
250	5,5	6,5	7,5	8,5	9,5	10,5	11,5	12,5
по излому
определяют
процесса
цементации
Один из свидетелей вынимают из
Окончание
закаленного свидетеля,
ящика и закаливают примерно за час до предполагаемого
окончания цементации, а второй — к моменту выгрузки.
Глубину цементированного слоя лучше всего опреде-
лять путем травления излома закаленного свидетеля реак-
тивом, состоящим из 100 см3 денатурированного спирта,
1 см3 соляной кислоты и 2 г хлористой меди. Продолжи-
тельность травления— одна минута. Не цементуемые ме-
ста омедняются.
Охлаждение ящиков после цементации производят на
воздухе.
Распаковывать горячие ящики не рекомендуется, так
как это опасно в пожарном отношении и при этом неэко-
номно расходуется карбюризатор.
огпГапгпоа^цементация осУЩествляется путем нагрева при
910—950 С деталей в атмосфере газов, содержащих угле-
род. Но сравнению с цементацией в твердом карбюриза-
торе цементация в газовом имеет следующие преимущества: -
исчезает необходимость приготовления карбюризатора*'
уменьшается продолжительность и трудоемкость процесса
значительно улучшаются условия труда. пРоцесса-
Для цементации применяют специальные шахтные геп-
метизированные электропечи типа Ц и СШЦ. В качестве
карбюризатора используют природный газ, керосин пнпо
бензол, веретенное масло, синтин и др. Наименьшее ™
ичество сажи образуется при цементации синтином.
61
Сущность газовой цементации заключается в том, что
в герметически закрытую реторту, обогреваемую снаружи
нагревателями, через трубку и капельницу подается ке-
росин или другой карбюризатор. Керосин в реторте не
сгорает из-за отсутствия воздуха, он разлагается с выде-
лением углерода, который при температуре цементации
900—950° С проникает в сталь.
Отходящие газы выходят через вторую трубку и на
выходе поджигаются. Количество капель керосина, пода-
ваемого в печь за минуту, подсчитывается через стеклышко
в капельнице. Необходимое количество капель керосина
можно определить по табл. 22.
22. Число капель керосина в минуту, которое необходимо подавать
в шахтные печи при цементации
Печь	Температура, °C		Печь	Температура, °C	
	800—850	900—950		800—850	900—950
Ц-25	20—40	60—70	Ц-75	90—100	100—180
Ц-35	40—50	70—80	Ц-90	120—140	200—220
Ц-60	70—80	110—130	Ц-105	160—180	240—260
Детали и свидетели загружают в печь, нагретую до
850—950° С, герметически закрывают ее и подают керосин.
Контроль процесса ведется по анализу газов и виду факела
отходящих газов. Пламя должно быть желтого цвета,
слабокоптящим. При недостаточной подаче керосина пламя
светло-желтое, некоптящее, невысокое; в этом случае
глубина и насыщенность слоя углеродом будет небольшая.
При чрезмерной подаче керосина пламя темно-желтое,
коптящее; в печи образуется значительное количество
сажи, которая оседает на деталях и препятствует про-
цессу науглероживания.
Примерный состав отходящих газов следующий: угле-
кислый газ—0,5%, кислород — 0,5%, непредельные
углеводороды — 1 %, водород — 80—90%, окись угле-
рода— 10%, предельные углеводороды—10%. Давле-
ние при выходе из печи составляет 8—25 мм вод. ст.
За час до окончания процесса газовой цементации
целесообразно прекращать подачу карбюризатора в печь,
с тем, чтобы за это время углерод диффундировал в глубь
металла и не пересыщал его поверхностный слой. Это
особенно важно при больших глубинах цементации.
62
Методы защиты от науглероживания при цементации
те же, что и при цементации в твердом карбюризаторе.
Изменяется лишь состав обмазок (табл. 23).
23. Обмазки, применяемые для защиты от науглероживания
при газовой цементации
Компонент	Содержа- ние, %		Рекомендации по приготовлению и применению
Маршалит Бура Тальк	85—90 1,5—2 10—15		Разводить на жидком стекле
Хромовокислый калий Кальцинированная со- да Поташ Жидкое стекло Маршалит Каолин	12 7 4 77 801 20/	I II	Составы I и II приготовлять от- дельно и смешивать в пропорции 1 :1
Песок Глина Бура Нитрит натрия	44 40 13 3		Разводить на жидком стекле и наносить в два слоя
Тальк Каолин	66 34		Разводить на жидком стекле и наносить в два слоя до 1 мм
Асбестовый порошок Жидкое стекло	35 65		Хранить не более 2ч с момента приготовления
Свинцовый сурик Окись алюминия Тальк Жидкое стекло	4 8 16 72		Наносить в два слоя. Состав пригоден для высокотемператур- ной цементации
Окись меди Тальк Жидкое стекло	30 20 50		Наносить в два слоя
В настоящее время применяется цементация пастами.
В табл. 24 приведены составы паст. Для приготовления
паст приведенные составы разводят 15%-ным раствором
патоки или канцелярского клея и наносит на деталь слой
63
3—4 мм, после чего детали подсушивают. Температура
цементации 920—930° С, ориентировочная скорость —1 мм/ч.
24. Состав паст для цементации, %
Компонент	Номер пасты						
	1	2	3	4	5	6	7
Голландская сажа или кокс	30—60	30—60	30—60	35	45	40	50
Углекислый барий	—	—	—	15	20	15	——
Углекислый натрий или калий	20—40	20—40	30-60	20	20	20	40
Щавелевокислый натрий или калий	—	5-10	5-10	—	— "	'	10
Муравьинокислый ни- кель или щавелевокис- лый кобальт		5—10										—
Феррохром (для углеро- дистой стали)	——	—	15	15	—	—	—
Песок	—	—	—	—	—	5	—.
Желтая кровяная соль	5—10	5—10	—	15	15	20	——
Жидкостную цементацию выполняют при 850—890° С
в ванне, содержащей 70—74% кальцинированной соды,
9—12% поваренной соли, 8—9% хлористого аммония
и 9—10% карборунда черного зернистостью 25—80.
Сначала расплавляют соду и соль, после чего вводят
хлористый аммоний, который активизирует процесс. После
того, как ванна нагреется до 850—870° С, в нее загружают
карборунд.
Чтобы избежать быстрого улетучивания хлористого!
аммония, его вводят в ванну с карборундом в бумажных
пакетах, перевязанных проволокой, с помощью дырча-
того колокола или другого приспособления, погружают]
на дно и выдерживают там до полного расплавления,
после чего смесь тщательно перемешивают. Процесс со-
провождается ценообразованием, иногда настолько силь-
ным, что следует временно снизить температуру ванны.
Для защиты ванны от окисления на ее поверхности
оставляют слой шлака толщиной 10—15 мм, а остальной
шлак удаляют. Уровень соли не должен превышать 2/3
высоты ванны, так как в процессе цементации происходит
интенсивное ценообразование.
64
Ниже приведена ориентировочная продолжительность
процесса в зависимости от требуемой глубины цементации:
Глубина слоя,	Продолжитель-
ны	ность процесса, ч
0,6.................................................
0,8..................................................2
1,0.................................................3
Ванну необходимо освежать через каждые 5—8 ч.
Для этого добавляют 2,5% карборунда от массы соли.
Полную замену солей производят через 3—4 недели не-
прерывной работы ванны, так как она густеет и плохо
науглероживает, на деталях появляются темные пятна.
При нормальной работе ванны изделия имеют ровный
серебристый цвет, в процессе цементации появляется
большое количество языков пламени, происходит интен-
сивное пенообразование.
Цементированные изделия подвергают закалке и от-
пуску. Ниже приведены температуры закалки цементи-
рованных сталей:
Марка стали	Температура за-
калки, °C
10, 15, 20 ............................800—820
20Г....................................800—820
20Х....................................780—820
18ХГТ, 25ХГТ, ЗОХГТ....................840-860
27ХГР..................................860—880
20ХНР..................................780—830
20ХФ...................................840—860
20ХНМ.................................  .810—830
АЗОТИРОВАНИЕ
В процессе азотирования поверхностный слой стали
или чугуна насыщается азотом, атомы которого соеди-
няются с атомами железа и ряда легирующих элементов.
В результате этого образуются нитриды. Азотирование
производится как окончательная операция изготовления
инструмента.
Различают два вида азотирования — прочностное и ан-
тикоррозионное.
При изготовлении инструмента применяется прочно-
стное азотирование, позволяющее значительно повысить
сопротивление износу. Азотированию подвергают в ос-
3 1-215
65
новном штампы, пресс-формы для литья под^давлением
и инструмент из быстрорежущей стали.
При газовом азотировании аммиак пропускают через
герметичный муфель с температурой 500—560J С, в котором
находится деталь. Аммиак при этой температуре разла-
гается на азот и водород. Азот проникает в сталь, а водо-
род удаляется из печи. Диффузия азота в сталь происхо-
дит очень медленно — в течение 40—90 ч. Большая дли-
тельность процесса и хрупкость азотированного слоя
являются недостатками этого вида обработки.
На 1 кг азотируемых изделий расходуется 160—200 г
аммиака.
Все большее распространение получает процесс жид-
костного азотирования при 560—580 С с использованием
неядовитых солей. Жидкостное азотирование применяют
для повышения износостойкости деталей машин, штампов
для горячего деформирования металла, пресс-форм для
литья под давлением, а также для повышения режущих
свойств инструмента из быстрорежущих сталей всех ма-
рок, в том числе и вольфрамомолибденовых типа Р6М5.
При жидкостном азотировании в расплаве цианата
азотируемая сталь насыщается в основном азотом и неболь-
шим количеством углерода. Этот процесс называют жид-
костным (иногда мягким) азотированием. Износостой-
кость инструмента после жидкостного азотирования по-
вышается в два-три раза.
Ванну для жидкостного азотирования составляют из
мочевины (NH2)2CO, кальцинированной соды Na2CO3 и
хлористого калия КС1.
Вначале из соды и мочевины получают цианат натрия,
который и является основным компонентом для приго-
товления рабочей ванны жидкостного азотирования. Для
этого смесь кальцинированной соды с мочевиной в пропор-
ции 1 : 1,5 хорошо перемешивают и засыпают в предва-
рительно разогретый до 600—700° С тигель доверху. За-
тем устанавливают термопару и включают печь. Темпе-
ратура плавления цианата натрия составляет 550—570е С.
По мере оседания солей в ванну добавляют сухую
смесь. Запрещается насыпать смесь на зеркало ванны,
а также перемешивать ванну до полного ее расплавления,
что может привести к выбросу смеси. В случае необходи-
мости добавления смеси печь следует отключить до тех пор,
пока на поверхности расплава не образуется корочка.
66
Чистить расплавленный цианат не следует. Перед раз-
ливкой берут пробу на химический состав расплава. Для
этого его намораживают на чистый стальной стержень.
После полного расплавления всей смеси цианат сливают
в противни слоем не более 30—40 мм. При большей тол-
щине цианат трудно раскалывать на куски. Неодинако-
вый цвет слоев застывшего цианата не является призна-
ком брака.
Объем выплавленного цианата примерно в 2—2,5 раза
меньше объема смеси соды с мочевиной. При правильном
ведении процесса полученный сплав содержит примерно
86—98% цианата натрия и 1—1,5% цианида.
Рабочая ванна составляется из сухой смеси 42% циа-
ната натрия, 32% хлористого калия и 26% кальциниро-
ванной соды.
При общей массе рабочей смеси q, кг, и содержании
чистого цианата натрия Л4, %, в выплавленном цианате
требуемое количество каждой составляющей определяется
по формулам.
42
<?NaCNO = ЮО,
7ксг — 0,327
7Na,coa = (о, 68 —
Пример. Необходимо определить массу каждой составляющей
ванны при общей массе рабочей смеси q = 100 кг. Известно, что
в выплавленном сплаве содержится 90% NaCNO. По приведенной
выше формуле в ванну следует загрузить цианат натрия ^-aCNQ ~
42
в эд • ЮО = 46,4 кг, хлористый калий = 0,32 • 100 = 32,0 кг,
кальцинированную соду, gNa8COjj = (0,68 — —
100 = 21,6 кг.
Для ускорения расплавления смеси на дно чистого
тигля насыпают слой мелкораздробленного цианата нат-
рия (примерно 1 кг), а сверху — остальное количество
тщательно перемешанной смеси. Затем тигель закрывают
560'™°^ И включают печь- Смесь расплавляют при 540—
Через час после расплавления проверяют химический
состав расплава. Для этого на чистый пруток наморажи-
3*
67
вают смесь по высоте ванны. Оптимальным является сле^
дующий состав , %:
NaCNo.......................................45
............................................32
Na2CO3......................................23
С увеличением содержания цианата натрия в ванне
повышается твердость поверхности азотированного слоя.
При содержании цианата натрия, близком к нижнему
пределу, для предотвращения загустевания ванны необхо-
димо выдерживать соотношение хлористого калия и соды
не меньшим чем 1,2:1. В процессе работы в ванне обра-
зуется небольшое количество цианистого натрия, поэтому
при азотировании следует неуклонно соблюдать правила
техники безопасности.
Для контроля работы ванны замеряют микротвер-
дость азотированного образца, определяют процентное со-
держание всех составляющих ванны (NaCMO, КС1, Na2CO3)
NaCN, Fe). Количество железа не должно превышать 0,08%,
Осадок железа удаляют вместе с другими загрязнениями
при ежедневной чистке ванны. В случае снижения содер-
жания цианата натрия и увеличения содержания соды
в ванну добавляют мочевину. При введении 2...2,5 кг
мочевины в ванну емкостью 100 кг содержание цианата
натрия увеличивается примерно на один процент. Для
уточнения необходимо проверить химический состав ванны
Мочевину засыпают через желобок, вставленный в щель
в крышке печи.
Азотированию с целью повышения износостойкости
подвергают инструмент, проходящий отпуск не ниже
560 С. Параметр шероховатости поверхности Ra деталей,
подлежащих азотированию, не должен превышать 1,25 мкм,
кроме тех поверхностей, на которых после азотирования
замеряется твердость. Эти поверхности следует перед
жидкостным азотированием обрабатывать так, чтобы Ra^.
0,63 мкм.
Перед загрузкой в ванну инструмент очищают, обез-
жиривают и подогревают до 300—400° С, Для определе-
ния времени выдержки в ванне с момента прогрева можно
воспользоваться данными, приведенными в табл. 25. После
азотирования инструмент обычно охлаждают на воздухе.
Ежедневно перед загрузкой деталей необходимо тщательно
очистить ванну от шлака и освежить ее.
68
25. Выдержка инструмента, изготовленного из быстрорежущих
сталей, при жидкостном азотировании и цианировании
Инструмент •	Диаметр или тол- щина, мм	Время выдержки при 550е С, мин
Сверла, развертки и зенкеры	6-10	8
	10—15	10
	15—20	12
	20-30	15
	Свыше 30	16—25
Метчики	5-8	5
	8-12	8
	12-20	10
	20—30	12
	Свыше 30	14-18
Протяжки	5-10	8
	10-15	12
	15-20	14
	20—30	16
	Свыше 30	20—25
Плашки тангенциальные	6-8	8—10
Фрезы: резьбонарезные	25—35	10
	35—50	12
	Свыше 50	15
червячные и шлицевые	50—60	16
	Свы не 60	20—26
цилиндрические,	До 30	10—12
фасонные и торцовые	30—40	16
	40—60	20
	Свыше 60	25-30
дисковые	1-2	6
	2—5	8
	5—10	12
	10—15	15
	Свыше 15	18—23
69
П родолжение табл. 25
Инструмент	Диаметр или тол- щина, мм	Время выдержки при 550° С, мин
Резцы: фасонные и тан ген ци-	10—20	12—30
ал ьные к зубострогальным стан-	6-8	10-12
кам токарные и строгальные	12—25	12—40 '
Долбяки	10—15	15
Для контроля процесса азотирования проверяют микро*
твердость и глубину слоя специального образца — сви-
детеля — или одной детали от каждой садки. Испытуемая
поверхность должна быть плоской. Глубину слоя опре-
деляют на микрошлифах с помощью микроскопа. Микро-
твердость слоя измеряют при нагрузке 500—2000 мН
(50—200 гс).
После азотирования детали можно слегка полировать.
Однако снимать слой более 0,005 мм нельзя, так как при
этом снимается карбонитрндная зона поверхностного
слоя, обладающая высокой износостойкостью и хорошей
прирабатываемостью.
Соли, применяемые для азотирования, не ядовиты.
Способы их хранения не отличаются от способов хранения
всех других солей, применяемых в термических цехах.
Печи-ванны для жидкостного азотирования следует
оборудовать местными отсосами. Инструмент, применя-
емый при работе на этих ваннах, не должен применяться
для других работ.
Отходы жидкостного азотирования посадки из промы-
вочных баков следует хранить в закрытом ящике. Г!осле
накопления отходы подвергаются нейтрализации. Для
этого в бак загружают 10 кг отходов и 1 кг железного
купороса, заливают воду и смесь кипятят в течение 2—6 ч,
после чего отходы выбрасывают без каких-либо мер пре-
досторожности, а жидкость сливают в канализацию. Для
нейтрализации воды из промывочного бака следует на один
литр воды, подлежащей нейтрализации, добавить 3 г же-
лезного купороса и 1 г кальцинированной соды, раствор
тщательно перемешать и спустить в канализацию.
70
ЦИАНИРОВАНИЕ
При цианировании поверхность стали насыщается од-
новременно азотом и углеродом. Цианирование произво-
дится в жидкой, газовой и твердой средах.
Различают высокотемпературное цианирование, в ре-
зультате которого повышается износостойкость, усталост-
ная прочность и твердость деталей из конструкционных
сталей, и низкотемпературное, применяющееся для повы-
шения режущей способности инструмента из быстроре-
жущей стали, а также штампов и пресс-форм для литья
под давлением.
Обычно высокотемпературное жидкостное цианирование
(нитроцементацию) производят при температуре 830—860еС,
а глубокое — при 900—950е С. За один час глубина циа-
нированного слоя достигает 0,2 мм. После цианирования
инструмент охлаждают в той жидкости, в которой охлаж-
дают данную сталь при закалке.
Для высокотемпературного жидкостного цианирования
применяются ванны семи составов, состоящие из различных
компонентов: состав № 1 —25% цианистого натрия, 15—
20% кальцинированной соды, 55—60% хлористого натрия;
состав №2 — 40% цианистого натрия; 30% кальциниро-
ванной соды, 30% хлористого натрия; состав №3 — 45%
цианистого натрия, 35—40% кальцинированной соды, 15—
20% хлористого натрия; состав №4 — 50% -цианистого
натрия, 15% хлористого натрия, 35% хлористого бария;
состав №5 — 6% цианистого натрия, 14% хлористого
натрия; 80% хлористого бария; состав № 6 — 34% хлори-
стого натрия., 66% хлористого кальция, 3% желтой кро-
вяной соли (в процентах от массы смеси хлористого натрия
и хлористого кальция); состав №7 — 35% хлористого
калия, 30% желтой кровяной соли.
Состав № 6 применяется на Двинском автомобильном
заводе.
Цианирование производится в электродносоляных ван-
нах без металлических тиглей. Оптимальная температура
процесса —840" С. Для компенсации истощения в ванну
С-100 каждые 30 мин добавляют 0,5 кг желтой кровяной
соли. Глубина слоя в зависимости от времени цианирования
приведена в табл. 26.
Высокотемпературное газовое цианирование выпол-
няют при 840—860° С в смеси, состоящей из 15—30 % ам-
71
миака и 70—85% наугле-
роживающего газа. Ско-
рость цианирования —
0,12—0,16 мм за один час
процесса.
Инструмент калят не-
посредственно с темпера-
туры цианирования, отпу-
скают при 160—180° С.
Предохраняемые от циани-
рования поверхности по-
крывают слоем меди тол-
щиной 0,02 мм.
26. Глубина слоя при цианщ
вании в ванне с составом №
в зависимости от времени процес
Время, ч	Глубина слоя, мм	Твердость. HRC
0,5	0,17	57,5
1	0,2	61
2	0,35	62
3	0,45	62
* См. табл. 24		
В качестве карбюризатора применяют триэтаноламин,
который подают в шахтные печи каплями через трубу
с диаметром примерно 50—60 мм или путем впрыскивания
с помощью тракторного топливного насоса.
Низкотемпературное жидкостное цианирование произ-
водят при 540—560° С. Скорость цианирования в ванне
состава № 1 (табл. 27) — примерно 0,03 мм за один час.
27. Составы ванн для низкотемпературного цианирования, % по массе
№ соста- ва	Цианис- тый натрий	Желтая кровяпая соль	Кальциниро- ванная сода	Едкий натр или едкое кали	Температура плавления, СС
1	50-55		25-30	15—20	515
2	85-90				10-15	—	—
3	—	80-90				10—20	490—500
Оптимальным для режущего инструмента является циани-
рованный слой 0,02—0,035 мм, а для пресс-форм —0,08—
0,2 мм. Инструмент диаметром или толщиной менее 6 мм
цианировать не рекомендуется, так как при этом увеличи-
вается его хрупкость.
При низкотемпературном газовом цианировании при-
меняют среды таких же составов, как и при нитроцемен-
тации. Температура цианирования — 540—560’ С, ско-
рость процесса — примерно 0,02 мм за один час. После
окончания выдержки инструмент охлаждают с печью
до 150е С в среде аммиака.
Для низкотемпературного твердого цианирования при-
меняют смесь, состоящую из 60—80% древесного угля
72
и 40—20% желтой кровяной соли. Смесь приготовляют
и упаковывают в ящики так же, как и при твердой цемен-
тации. Температура процесса — 540—560° С, скорость циа-
нирования — примерно 0,02 мм за один час.
В табл. 28 приведено время выдержки при газовом
и твердом цианировании. При определении времени циа-
нирования следует учитывать, что ящик с карбюризатором
медленно прогревается при 550? С. После цианирования
инструмент охлаждают с ящиками на воздухе до 100—150° С.
28. Время выдержки, ч, инструмента из быстрорежущих сталей
при цианировании в газовой и твердой средах с температурой
550—560° С
Инструмент	Диаметр или толщина, мм	Газовая среда	Твердая среда
Сверла, зенкера, развертки	До 15 15—25 25—50	1,0-1,5 1,5-2,0 2,0—3,0	2,0—2,5 2.5—3,0 3,0—4,0
Метчики	До 15 15-25 25-50	слосл 1 1 1 О СП о	1—2 2—2,5 2,5—3
Резьбовые гребенки и плашки с шагом резьбы, мм	До 2 Свыше 2	1,0—1,5 1,5-2,0	1,5—2,0 2.0-3,0
Фрезы червячные и шлицевые с шли- фованными зубцами цилиндрические фасонные и торцовые резьбовые с шлифованными зубцами	50-75 Свыше 75 До 50 50-75 Свыше 75 25—50 Свыше 50	1,0-1,5 1,5—2,0 1,0—1,5 1,5-2,0 2,0—2.5 1,0—1.5 1,5—2,0	2,0—2,5 2,5—3,0 2.0—2,5 2,5—3,0 3,0—4,0 1,5-2,0 2,0-2,5
Резцы дисковые круглые тангенциальные	До 10 Свыше 10 До 5 5—15 10x10 25x25	1,0—1,5 1,5—2.0 1.0—1,5 1,5—2,0 1,5 2,0	2,0—3,0 3.0—4,0 2,0-2,5 2.5-3,0 3,0 3,5
Примечание. При увеличении времени выдержки цианнро-
ванный слой становится хрупким.
73
29. Брак при химико-термической обработке
Вид брака	Метод определения	Основные причины образования 1	Методы предупреждения и исправления
Цементация стали
Разъедание поверхности
изделия
Стекловидные наплывы
на поверхности изделия
Неодинаковая глубина
цементации
Излишняя глубина це-
ментации. Повышенная
концентрация углерода
в наружном слое
Пониженная концентра-
ция углерода в цементи-
рованном слое
Недостаточная глубина
цементации
Поверхностное обезугле-
роживание 'цементиро-
ванного слоя
Неравномерная цемента-
ция
Осмотр
Осмотр
По излому
По излому; просмотр
шлифа под микроскопом
Определение твердости;
просмотр шлифа под
микроскопом
По излому; просмотр
шлифа под микроскопом
Определение твердости;
просмотр шлифа под
микроскопом
Определение твердости
Наличие в карбюризаторе
сернокислых солей более
3-6%
Наличие песка в карбюри-
заторе
Плохое перемешивание
карбюризатора, неравно-
мерный прогрев ящика
Повышенные температуры
и время выдержки при
цементации; применение
сильного карбюризатора
Низкая температура це-
ментации; применение сла-
бого карбюризатора; пере-
грузка печи деталями
То же
Излишне медленное охлаж-
дение ящиков с печью
после цементации
Грязная поверхность изде-
лия, усадка карбюризатора
Применение карбюризатора,
содержащего не более 3—6%
сернокислых солей
Просеивание карбюризатора,
имеющего песок
Тщательное перемешивание
карбюризатора; равномерный
прогрев ящика
При повышенной концентрации
углерода — двойная закалка
Повторная цементация по ре-
жиму в нормальном карбюри-
заторе
То же
Повторная кратковременная
цементация при нормальной
температуре
Очистка изделий; применение
крупнозернистой стали
Отслаивание закаленного цементированного слоя	Осмотр	Применение сильного кар- бюризатора	Нагрев в яшчках со смесью угля с 3—5% кальцинированной соды до 920—940° С и выдержка при этой температуре 2—4 ч
Азотирование стали
Коробление и деформа'
ция
Проверка размеров и
биения
Напряжения, вызываемые
разностью удельных объе-
мов азотированного слоя
и сердцевины
Растрескивание азоти-
рованного слоя
Хрупкость азотирован-
ного слоя
Осмотр
Хрупкость азотирован-
ного слоя быстрорежу-
щей стали
Осмотр; определение
твердости алмазной пи-
рамидой и проверка
состояния отпечатков
Определение состояния
отпечатков после вдав-
ливания алмазной пи-
рамиды
Резкое изменение концент-
рации азота от азотиро-
ванного слоя к сердцевине
Чрезмерное насыщение по-
верхностного слоя
Длительная выдержка и
применение высокоактив-
ных ванн. Повышенное
содержание аммиака (свы-
ше 40%) при газовом циа-
нировании
Длинные детали азотировать
в подвешенном состоянии и
подвергать стабилизирующему
отпуску при 650° С перед окон-
чатся ьной механической обра-
боткой. Для деталей типа вту-
лок необходимо предусматри-
вать припуск на механическую
обработку
Медленное охлаждение после
азотирования
Ступенчатый процесс азотиро-
вания
Нагрев в селитровой ванне
при 550—560° С с выдержкой
в течение 30 мин
БОРИРОВАНИЕ
Штампы простой формы, работающие без динамических
нагрузок, борируют, что позволяет значительно повысить
их износостойкость. Наиболее широко распространен про-
цесс электролизного борирования в буре, расплавленной
в шахтных печах типа Ц, при температуре 930—950° 0
и плотности тока 0,15—0,25 А/см2 в течение 2—4 ч. Глу-
бина слоя—примерно 0,1—0,3мм. Для увеличения прочно-
сти подслоя детали подвергают закалке после борирования.
Твердость HRC борированного слоя достигает 70—75.
Недостатком процесса является необходимость закалки
готового изделия, в результате которой происходит короб-
ление и трещинообразование.
БРАК ПРИ ХИМИКО-ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКЕ
При химико-термической обработке глубина насы-
щенного слоя в некоторых случаях бывает больше требуе-
мой, в других—меньше требуемой, иногда возникает ко-
робление и деформация, растрескивается насыщенный
слой и т. д. Характеристика брака химико-термической об-
работки, основные причины его появления, мероприятия по
устранению и предупреждению брака приведены в табл. 29,
ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ИНСТРУМЕНТА
РЕЖУЩИЙ ИНСТРУМЕНТ
Резцы, работающие при высоких и средних скоростях
резания, изготовляют комбинированными: державки —из
углеродистой, а пластинки—из быстрорежущей стали. Для
державок отрезных и расточных резцов применяют сталь
марок Стб и Ст7, а для остальных — сталь 45, 50 и 40Х-
Резцы для отделочных и лекальных работ изготовляют
из сталей У10А, У12А, 9ХС, X, ХВГ, Р9Ф5. При обра-
ботке мягких и средней твердости материалов применяют
резцы из сталей Р18 и Р12. Сталь Р18 малочувствительна
к перегреву, хорошо шлифуется и имеет удовлетворитель-
ную пластичность при ковке. Сталь Р12 по сравнению
со сталью Р18 хуже шлифуется, лучше куется. Свойства
76
стали Р9 близки к свойствам стали Р18. Более высокой
износостойкостью и красностойкостью, чем стали Н1«,
Р12 и Р9, обладает сталь Р18Ф2.
Повышенной красностойкостью обладают стали РУ1\о,
Р9КЮ, Р18К5Ф2 и Р10К5Ф5. Они применяются при об-
работке твердых материалов, жаропрочных, нержаве-
ющих сталей и т. д.
Для резания с большими подачами в условиях ударных
нагрузок изготовляют резцы из стали Р6М5, Р6М5К5
и Р6М5ФЗ.
Нагрев резцов из быстрорежущей стали под закалку
производят в основном в электродносоляных ваннах, за-
полненных хлористым барием или же в газовых и нефтяных
печах. Обычные резцы с приваренными пластинами из
быстрорежущей стали можно нагревать сразу до темпе-
ратуры закалки, не опасаясь возникновения трещин.
Продолжительность нагрева резцов под закалку приве-
дена в табл. 30. Отсчет времени ведут по секундомеру
или по песочным часам. Резцы охлаждают в масле, так как
при охлаждении на воздухе уменьшается стойкость резца
в работе. На воздухе охлаждают только тонкие специаль-
ные резцы для уменьшения деформации. При охлаждении
на воздухе инструмент не следует класть на пол или на
плиты, лучше подвешивать его или же ставить в специально
заготовленные гнезда, в ящики с песком и т. п.
30. Продолжительность нагрева резцов из быстрорежущей стали
под закалку в камерных печах и соляных ваннах, мин
Размер наимень- шей стороны, мм	Число одно- временно нагреваемых резцов	Соляная ванна	Камерная печь
10	6—8	1,2-1,5	2,5—3 0
12	6-7	1,5—2,0	3,0 —4 0
16	5—6	2,0—2,5	40—50
20 25	3—5 2—4	2,5—3,0 3,0—4,0	5,0—6,0 6,0—8,0
выДеПр^^Х?":„е"Р:ХДИМ“ в^ос™ ПГГИХ ТабЛПЦаХ Е₽емя
грева, числа одноврсмен.о натре асмьп дета та? ПпппТ УСЛ0ЕИЙ на‘
приведена для соляных ванн малого размеоа П»?!’мяа1те-чьность
ся в зависимости от объема рабочего пространствап" ”ЗМеНЯТЬ-
77
Твердость HRC после закалки должна быть не ниже
61. После выборочного испытания на твердость вся пар-
тия подвергается отпуску. Отпуск производят в печах
типа СШО с принудительной циркуляцией воздуха. Для
отпуска можно использовать также другие электропечи
либо печи с обогревом газом или нефтью.
При отпуске рекомендуется класть резцы не на пол,
а на специальную подставку. Этим устраняется опасность
перегрева резцов, так как иногда под имеет более высокую
температуру, чем требуется для отпуска. После отпуска
резцы охлаждают на воздухе. Отпуск следует производить
при температуре 540—580° С один раз с выдержкой два-
три часа или же два раза с выдержкой по одному часу.
После отпуска твердость должна остаться та же или увели-
читься на 1—2 ед.
Приступая к закалке одной или нескольких партий
резцов, следует предварительно, закалить и отпустить
несколько резцов. При получении хороших результатов
по выбранному режиму необходимо обработать все осталь-
ные резцы. Качество готовых резцов проверяется тарирован-
ным напильником, а 2—3% резцов из партии —на приборе
ТК после предварительной обработки параллельных сторон
на заточном станке.
Забракованные резцы, подлежащие перекалке, следуй
обязательно отжечь, в противном случае в быстрорежущей
стали наблюдается так называемый «нафталинный» излом -
плохо устранимый при дальнейшей обработке, резко
снижается стойкость и увеличивается хрупкость инстру-
мента.
Резцы, изготовленные из углеродистой и легированной
сталей, нагревают под закалку в соляных или камерных
печах до соответствующей температуры и охлаждают:
углеродистые — в воде с переносом в масло, а легирован-
ные— в масле. Отпуск производят в масляной ванне при
температуре 160—180° С в течение 1—2 ч с момента про-
грева резцов. Твердость HRC резцов должна быть
не ниже 61.
Круглые резцы изготовляют из быстрорежущих, угле-
родистых У10А и У12А и легированных сталей 9ХС,ХВГ.
Круглые фасонные резцы со сложным профилем после
закалки иногда не шлифуют, а полируют. Поэтому сле-
дует принимать все меры для предотвращения обезугле-
роживания и образования окалины.
а
Рис. 20. Круглые резцы из углеро-
дистой стали:
а — до разрезки; б — подготовленные к за-
калке.
Круглые резцы, изготовленные из быстрорежущей
стали, перед окончательным нагревом необходимо подо-
гревать в отдельной печи или же путем периодического
погружения в расплавленную соль. Окончательный на-
грев следует вести в хорошо раскисленной соляной ванне,
охлаждение — в расплавленной селитре или щелочи при
температуре 450—500G С в течение 5—8 мин с последую-
щим охлаждением на воздухе или же в масле до темпера-
туры 150—250J С, а затем на воздухе.
Если окончательный нагрев под закалку ведется в
камерной печи, то необходимо резец, подогретый до тем-
пературы 800° С обка-
тать в прокаленной -и
мелко истолченной бу-
ре. Порошок буры при
этом расплавляется, по-
крывает резец равно-
мерным слоем и тем са-
мым предотвращается
обгар стальной поверх-
ности. Отпуск произво-
дят с двухкратной вы-
держкой по одному часу
при температуре 540—
580е С. При этом обес-
печивается твердость
HRC 62—65.
Круглые резцы, изготовленные из углеродистой и ле-
гированной сталей, для предотвращения обгара перед
нагревом в камерных печах упаковывают в ящики с изо-
лирующей средой или применяют защитную газовую ат-
мосферу. Резцы из легированной стали охлаждают в масле,
а из углеродистой стали — в воде с переносом в масло.
Нередки случаи, когда на круглых углеродистых рез-
цах (рис. 20, а) сложного профиля после закалки в воде
образуются трещины. Калильщику трудно уловить время
переноса резца из воды в масло. При охлаждении наружной
тонкой части резца в воде до температуры ниже мартенситной
точки происходит изменение объема по всей окружности
резца, что приводит к образованию трещин. Прорезывание
тонкой фрезой на резце трех канавок (рис. 20, б) позво-
ляет предотвратить образование трещин. Отпуск резцов
производится в масляной ванне при температуре 160—180е С
79
в течение 1—2 ч. После такого отпуска твердость HRC
61—64.
Цилиндрические и дисковые фрезы изготовляют из бы-
строрежущих и легированных сталей 9ХС, X, ХВГ и др.
Углеродистые стали для изготовления цилиндрических
фрез не применяются из-за их низкой красностойкости.
Для цилиндрических фрез из быстрорежущей стали
следует применять предварительный подогрев. Оконча-
тельный нагрев лучше всего вести в соляной ванне. При
нагреве в камерной печи фрезу после подогрева перед
окончательным нагревом следует обкатывать в буре. Про-
должительность нагрева цилиндрических фрез под за-
калку приведена в табл. 31.
31. Продолжительность нагрева цилиндрических фрез под
закалку в соляных ваннах и камерных печах, мин
Диаметр	Ширина	ело одно- еменно на- еваемых >ез	СНГ ьвншг	। мерная чь	Диаметр	Ширина	:сло од по- сменно на- еваемых >ез	ляная нна	мерная чь
мм		S U1 и	д	о	мм		Cl cl ЕГ и U-&	<33	Ка пе1
Быстрорежущая сталь						Легированная сталь			
40	50	2	1,1-1,2	2,2—2,4	40	50	2	2,2—2,4	10—11
50	60	2	1,4-1,5	2,8—3,0	50	60	2	2,8—3,0	12—13
60	60	1	1,8-2,0	3,6—4,0	60	60	2	3,6—4,0	14—16
75	75	1	2,6—2,8	5,2—5,6	75	75	1	5,2—5,6	18—26
90	100	1	3,8—4,0	7,6—8,0	90	100	1	7,6—8,0	22—24
Охлаждение производится в селитре или щелочи при
температуре 450—500" С в течение 5—10 мин, а затем на
воздухе или же в масле до температуры 150—200° С и
на воздухе. Время пребывания в масле устанавливается
опытным путем для каждого размера фрезы. При нагреве
фрез большого диаметра в соляных ваннах следует наблю-
дать за тем, чтобы не произошло соприкосновения к элек-
тродам и пригара фрезы. Фрезы подвергают двукратному
отпуску с выдержкой по одному часу при температуре
540—580° С.
После такого отпуска твердость HRC составляет 62—
65. Ее замеряют на торце возле зуба.
Для предотвращения деформации дисковые фрезы
80
с тонкими сечениями охлаждают, замимая их между зака-
лочными металлическими плитами до полного охлаждения.
Фрезы, изготовленные из легированной стали, перед
нагревом в соляной ванне также необходимо подогревать.
Охлаждение следует производить в соли или масле, подо-
гретых до температуры 120—180° С, а затем на воздухе.
Отпуск фрез из стали 9ХС производят в масляной ванне
при температуре 170—200° С в течение 1—2 ч. Фрезы,
изготовленные из всех других сталей, следует отпускать
в масляной ванне при температуре 150—180° С в тече-
ние 1—2 ч. Твердость HRC после отпуска составляет
61—64.
Модульные дисковые фрезы, изготовленные из угле-
родистой стали, толщиной до 6 мм следует охлаждать
в масле, а толщиной свыше 6 мм — в воде с переносом
в масло. Отпуск нужно производить в масляной ванне
при температуре 150—180° С в течение 1—2 ч. Твердость
HRC после отпуска равна 61—64.
Концевые фрезы изготовляют из быстрорежущих сталей,
легированных сталей 9ХС, X ХГ и углеродистых У10
и У12. Фрезы из быстрорежущей стали нагревают для за-
калки с подогревом. После окончательного нагрева их охла-
ждают в расплавленной селитре или щелочи при температуре
450—500° С или в масле при 150—200° С, а затем на воз-
духе; отпускают два раза при температуре 540—580° С.
Твердость зуба проверяют тарированным напильником.
После отпуска твердость HRC 62—65.
Фрезы диаметром свыше 10 мм изготовляют сварными.
Материал хвостовой части — сталь 45. Хвостовики подвер-
гаются термической обработке, требуемая твердость HRC
30—45.
Концевые фрезы из легированной стали после нагрева
охлаждают в расплавленнойселитре или горячем масле при
температуре 120—180° С, а затем на воздухе, отпускают
в масляной ванне при температуре 150—180 С в течение
1—2 ч. После отпуска твердость HRC равна 61—64.
Фрезы из углеродистой стали после нагрева под закалку
в соляной ванне охлаждают в воде, а затем переносят
в масло. Выдержка в воде должна быть как можно мень-
шей. Это позволяет избежать появления трещин в местах
резких переходов и вдоль режущих кромок. Например,
фрезу диаметром 25 мм охлаждают в воде 3—4 с, а затем
переносят в масло. Погружать в воду следует быстро,
81
чтобы охлаждение было равномерным по всей длине. При
охлаждении в воде фрезу следует передвигать вверх и вниз
для устранения резкой границы перехода от нагретой
зоны к охлажденной. При невыполнении этой рекомен-
дации могут возникнуть трещины.
В случае отсутствия соляной ванны фрезы можно на-
гревать в камерной печи с последующим охлаждением
в воде рабочей части и переносом в масло. Твердость HRC
после закалки 61—64. Продолжительность нагрева конце-
вых фрез под закалку приведена в табл. 32. ~
Сверла изготовляют из быстрорежущей и легированной
стали 9ХС.
32. Продолжительность нагрева концевых фрез под закалку
в камерных печах и соляных ваннах, мин
Диаметр, мм	Число одновре- менно на- греваемых фрез	Быстрорежущая сталь		Углеродистая и легирован- ная стали	
		Соляная ванна	Камерная печь	Соляная ванна	Камерная печь
	10—15	0,3—0,35	0,8—1,0	0,6—0,8	3—4
5—6	8—10	0,5—0,58	1,0—1,2	1,0—1,3	5—6
7—8	6—8	0,75—0,9	1,5-1,7	1,5—1,8	6—7
10	6—8	1,0—1,1	1,8—2,0	2,0—2,2	7—8
12	5—6	1,1-1,3	2,0—2,5	2,4—2,6	9—10
16	5—6	1,5—1,6	3,0—3,5	3,5—3,8	12—13
18	4—5	1,7-1,8	3,5-4,0	4,0—4,2	13—14
20	3	4	2,0—2,2	4,0—4,5	4,3—4,5	15—16
22	3	4	2,2—2,4	4,5—5,0	4,7-5,0	17—18
25	2—3	2,5—2,8	5,0—5,5	5,5—6,0	18—20
Сверла из быстрорежущей стали нагревают с проме-
жуточным подогревом. При подогреве в камерной печи
их рекомендуется устанавливать вертикально хвостови-
ками в специальные отверстия, высверленные в огнеу-
порном кирпиче. Этот способ подогрева обеспечивает равно-
мерный нагрев и наименьшую поводку при закалке. При
подогреве сверл в горизонтальном положении необходимо
пользоваться подставками из огнеупорного кирпича, име-
ющими специальные углубления.
После окончательного нагрева в соляной ванне ин-
струмент охлаждают в селитровой ванне с температурой
450—500е С или в масляной ванне до температуры 150—
200° С с последующим охлаждением на воздухе.
82
При отсутствии горячих сред и вследствие трудности
правки нагретые до температуры закалки сверла больших
диаметров охлаждают на воздухе в клещах в подвешенном
состоянии. Отпуск производят два раза при температуре
540—580° С с выдержкой по одному часу. Качество про-
веряют при помощи тарированного напильника. Твер-
дость HRC должна составлять 62—65 для сверл с диа-
метром свыше 5 мм и 62—64 для сверл с диаметром до 5 мм.
Сверла с диаметром свыше 6 мм с коническим и выше
8 мм с цилиндрическим хвостовиком изготовляют с при-
варенными хвостовиками из сталей Ст5, Стб, 45 и 50. Ци-
линдрические хвостовики закалке не подвергают. В ко-
нических хвостовиках калят лапку. Ее нагревают в печи-
ванне или на установке ТВЧ до температуры 830—850° С
и охлаждают в масле. Требуемая твердость HRC лапки —
30—45.
Хорошие результаты закалки сверл из легированной
стали получают при нагреве рабочей части в соляной ванне.
При необходимости вести нагрев в камерной печи приме-
няют огнеупорные подставки, так же как и для сверл из
быстрорежущей стали. Продолжительность нагрева сверл
под закалку приведена в табл. 33.
33. Продолжительность нагрева сверл в соляных ваннах
и камерных печах, мин
Диаметр сверл, мм	Число одновре- менно на- греваемых сверл	Быстрорежущая сталь		Углеродистая и легирован- ная сталь	
		Соляная ванна	Камерная печь	Соляная ванна	Камерная печь
3—5	10—12	0,20—0,30	0,4—0,5	0,50—0,75	2	4
6—8	6—8	0,40—0,50	0,8—1,0	0,9—1,1	5—6
10—12	4—5	0,60—0,80	1,4-1,6	1,3-1,5	7	g
14—16	3—4	0,80—1,00	1,6—2,0	1,8-2,2	10—12
18—20	2—3	1,0-1,3	2.0—2,5	2,3—2,6	14—15
22—25	2	1,3—1,5	2,5—3,0	2,9—3,2	16—18
26—30	1	1,6-2,0	3,2—4,0	3,5—3,8	20—22
33—37	1	2,4—2,8	4,8—5,6	4,5—5,0	24—26
Сверла из легированной стали охлаждают в селитровой,
щелочной или масляной ванне с температурой 120—1SOC С
а затем — на воздухе. При закалке в холодном масле
сверла извлекают из ванны в горячем состоянии при
S3
температуре 150—180° С. Сверла диаметром до 10 мм
можно охлаждать прокатыванием под утюгом. Их отпуска-
ют в масляной ванне при температуре 150—180° С в те-
чение 1—2 ч. Сверла из стали 9ХС отпускают в масляной
ванне или в электропечи при температуре 180—200° С
в течение 1,5—2 ч.
Твердость HRC рабочей части сверл из легированной
стали диаметром до 5 мм равна 61—63, свыше 5 мм—61—64.
Лапки конусов в хвостовиках необходимо закаливать на
твердость HRC 30—45.
Развертки и зенкеры изготовляют из легированной
стали 9ХС и быстрорежущих сталей. Из быстрорежущих
сталей в основном изготовляют развертки и зенкеры,
предназначенные для работы при высоких скоростях ре-
зания или для обработки твердых сталей. Из легирован-
ных и углеродистых сталей изготовляют машинные развер-
тки и зенкеры, работающие с умеренной скоростью реза-
ния, а также ручные.
Корпусы разверток со вставными ножами изготовляют
из сталей 45, 50 и 40Х, а ножи — из быстрорежущих или
легированных сталей. В сварных развертках для хвосто-
виков применяют стали Стб, 45 и 50.
Нагрев разверток и зенкеров из быстрорежущей стали
под закалку должен производиться с подогревом. Окон-
чательный нагрев для всех марок стали производят в со-
ляной печи. Развертки из быстрорежущей стали сле-
дует охлаждать в селитре или щелочи при температуре
450—500° С или же в масле до температуры 150—200е С,
а затем на воздухе. Длинные развертки для уменьшения
коробления охлаждают на воздухе в подвешенном состо-
янии.
Развертки из легированной стали охлаждают в горя-
чем масле, а из углеродистой — в воде с последующим пе-
реносом в масло. Развертки из углеродистой стали с диа-
метром до 8 мм охлаждают в масле. Специальные длин-
ные развертки с двумя и более переходами следует изго-
товлять из стали, закаливающейся в масле или на воздухе.
Отпуск разверток и зенкеров из быстрорежущей стали
производят в вертикальном положении дважды с выдерж-
кой по одному часу при температуре 540—580° С. Разверт-
ки из легированной стали отпускают в масляной ванне
при температуре 150—180° С с выдержкой 1—2 ч. Твер-
дость зубьев разверток и зенкеров контролируют с помо-
84
щью тарированного напильника, а торцов разверток —
с помощью алмазного конуса.
После вышеописанной термообработки твердость HRC
режущей части разверток из быстрорежущей стали с диа-
метром меньше 6 мм равна 61—64, свыше 6 мм — 62—65;
твердость HRC разверток из легированной стали состав-
ляет 61—64.
Развертки диаметром свыше 10 мм изготовляют свар-
ными: режущую часть — из быстрорежущей стали, хво-
стовики — из сталей 45, 50 и Стб. Цилиндрические хво-
стовики разверток закалке не подвергают. Квадраты
и лапки конусных хвостовиков закаливают на твердость
HRC 30—45. Корпуса разверток со вставными ножами
закаливают на твердость HRC 30—40. У разверток из
легированной стали вначале калят квадраты и лапки,
а затем режущую часть. Продолжительность нагрева раз-
верток под закалку приведена в табл. 34.
34. Продолжительность нагрева разверток под закалку
в соляных ваннах и камерных печах, мин
Диаметр развер- ток, мм	Число одновре- менно нагревае- мых раз- верток	Быстрорежущая сталь		Углеродистая в легирован- ная сталь	
		Соляная ван на	Камерная печь	Соляная ванна	Камерная печь
	12—15	0,30—0,40	0,60—0,70	0,60—0,80	3—4
5—6	10—12	0,50—0,60	1,0-1,2	1,0—1,3	5—6
7—8	10—12	0,70—0,90	1,5-1,7	1,5—1,8	6—7
10—12	10—12	1,0—1,3	1,8-2,5	2,0-2,6	7—9
13—15	7—8	1,4-1,6 .	2,8—3,3	3,0—3,5	10—12
19—21	4—5	1,8-2,2	3,8—1,5	3,8—4,5	15—16
22—25	2—3	2,3—2,8	4,6—6,0	4,7—5,0	17—20
26—32	2	3,0—3,6	6,0—7,0	5,2—7,0	21—25
Метчики изготовляют из углеродистых сталей У12А,
У10А, легированных ШХ15, ШХ12, 9ХВГ, ХВГ, 9ХС,
ХГ и быстрорежущих.
Метчики из быстрорежущей стали нагревают год за-
калку с подогревом. Окончательный нагрев производят
в соляной ванне; охлаждают в селитре при температуре
450—500L С или в масле до температуры 150—200е С с по-
следующим охлаждением на воздухе. Длинные метчики
охлаждают на . воздухе в подвешенном состоянии. Отпус-
85
кают дважды с выдержкой по одному часу после дости-
жения температуры 540—580° С.
Метчики из углеродистых и легированных сталей на-
гревают под закалку в печах-ваннах до нижнего предела
закалочных температур, выдерживают в печи минималь-
ное время. Все это необходимо для того, чтобы полностью
закалился только поверхностный спой, а сердцевина не
успела прогреться и оставалась вязкой. При этом умень-
шается деформация резьбы и увеличивается стойкость
метчика в работе. Кроме того, для уменьшения деформа-
ции метчики из легированной стали следует калить в соли
или масле при температуре 150—200° С.
Метчики из углеродистой! стали диаметром до 8 мм
следует охлаждать в масле, а метчики с большим диамет-
ром — в воде до 150—200° С с последующим переносом в
масло. Отпускать метчики надо в масляной ванне при тем-
пературе 150—180° С в течение 1—2 ч. Твердость зубьев
контролируют с помощью тарированного напильника.
Твердость HRC режущей части метчиков из быстрорежу-
щих сталей составляет 62—65, метчиков из углеродистой и
легированных сталей — 59—61.
Метчики из быстрорежущей стали диаметром свыше
9 мм изготовляют сварными. Хвостовики изготовляют
из сталей 45 и 50. Закалку квадратов хвостовиков метчи-
ков из углеродистых и легированных сталей производят
до закалки режущей части, а в метчиках из быстрорежу-
щей стали—после закалки и отпуска режущей части.
Твердость HRC квадрата хвостовика равна 30—45. Мет-
чики диаметром до 4 мм можно калить полностью., т. е.
так, чтобы режущая часть и квадрат хвостовика имели
одинаковую твердость. Квадраты хвостовиков метчиков
от 4 до 8 мм калят на твердость HRC 55. Продолжитель-
ность нагрева метчиков под закалку указана в табл. 35.
Круглые плашки (лерки) для нарезания резьбы изго-
товляют из углеродистых сталей У10А и У12А и из леги-
рованных сталей 9ХС, ШХ15, 9ХВГ и ХВГС.
Наилучшим способом нагрева под закалку является на-
грев в соляной ванне с предварительным подогревом путем
многократного погружения в эту же ванну. Можно также
производить нагрев в камерной печи. Выдержка при тем-
пературе закалки во всех этих случаях должна быть на-
именьшая. При нагреве в камерной печи режущую часть
присыпают чугунной стружкой или углем с содой для
86
8Б. Продолжительность нагрева метчиков под закалку
в соляных ваннах и камерных печах, мин
Диаметр метчика, мм	Число одно- временно на- греваемых метчиков	Быстрорежущая сталь (иагрев в соляной ванне)	Углеродистая сталь	
			Соляная ванна	Камерная печь
2	15—20	0,25—0,30	0,50—0,60	2—3
3	10—15	0,35—0,40	0,60—0,80	3—4
6	8- 10	0,70—0,90	1,0—1,3	4—6
8	8—Ю	0,8—1,0	1,5—1,8	6—7
10	8—10	1,0-1,1	2,0—2,2	7—8
12	6—8	1,4-1,5	2,4—2,6	9—10
14	6—8	1,5—1,6	3,1—3,3	10—11
18	6—7	2,0—2,2	4,0—4,2	13—14
20	4—5	2,2—2,4	4,3—4,5	15—16
24	3—4	2,4—2,6	5,3—5,5	18—20
предохранения от обезуглероживания и окисления, а при
нагреве в соляной ванне резьбу покрывают зеленым мылом
или густой пеной, приготовленной из хозяйственного мыла.
Продолжительность нагрева круглых плашек год закалку
приведена в табл. 36.
36. Продолжительность нагрева под закалку круглых плашек
из углеродистых и легированных сталей, мин
Толщина плашки, мм	Число одно- временно на- греваемых плашек	Соляная ванна	Камерная печь	Толщина плашки, мм	Число одно- временно на- греваемых плашек	Соляная ванна	Камерная печь
6	10—12	1,6—1,8	6—7	18	6—8	3,2—3,5	14—15
7	10—12	1,8—2,0	7—8	22	5—6	4,2-4,5	17—18
9	8—10	2,3—2,5	8—9	25	5—6	4,7—5,0	22—24
11	8—10	2,5—2,8	9—10	30	4—5	6,0—6,5	28—30
14	6—8	2,8—3,0	10—11	36		7,5—8,0	36—38
Плашки из легированных сталей охлаждают в горячем
масле при температуре 120—200е С. Плашки из углеро-
дистой стали диаметром менее 8 мм охлаждают в масле,
а более 8 мм — в воде до температуры 150—200е С с по-
следующим переносом в масло. Плашки мелких размеров
охлаждают, скатывая их в ванну с противня, на котором
87
они нагревались в камерной печи, или сбрасывая с при-
способления при нагреве в ваннах. Плашки отпускают
в масляных ваннах, электропечах типа СШО, СНО в те-
чение 2—3 ч. Температура отпуска плашек из сталей
9ХС 200—240° С, а плашек из других сталей — 180—
220° С. Качество термической обработки проверяют с по-
мощью прибора ТК- Твердость HRC составляет 58—62.
Перемычки не отпускаются.
Тангенциальные плашки изготовляют из быстроре-
жущих сталей. Нагрев плашек под закалку производят
в соляной ванне с предварительным подогревом. В случае
окончательного нагрева в камерной печи при подогреве
до температуры 800 С плашки покрывают слоем буры.
Охлаждать плашки можно в селитре при температуре
450—500° С или в масле до температуры 150—200° С,
а затем на воздухе. Отпуск производят дважды по одному
часу при температуре 540—580° С. Твердость HRC кон-
тролируют на приборе ТК и с помощью тарированного
напильника: посте термообработки она равна 62—65.
Плашки для накатки резьбы изготовляют из легиро-
ванных сталей ШХ15, Х12, Х12Л4 и Х12Ф1 и др. Чтобы
избежать обезуглероживания, нагрев под закалку следует
производить в хорошо раскисленной соляной ванне, ох-
лаждение— в горячем масле. Плашки из высокохроми-
стых сталей отпускают в печи СШО—6,6/7 или в печах
лабораторного типа при 200—260 С, а плашки из стали
ШХ15—в масляной ванне при 150—180е С. Твердость
HRC после такой термообработки составляет 58—61.
Контроль твердости производят на приборе ТК, и, кроме
того, с помощью тарированного напильника на приемной
части рабочей стороны определяют, нет ли обезуглерожен-
ного слоя.
Протямки изготовляют из быстрорежущих и легиро-
ванных сталей марок Х12М, 9ХС, Х12Ф1, 9ХВГ, ХВСГ,
9Х5ВФ.
Для уменьшения деформации протяжки из быстро-
режущей стали обычно подвергают термической обра-
ботке трижды: после предварительной механической об-
работки, после окончательной механической обработки
и после шлифования.
Технологический процесс изготовления протяжек из
быстрорежущей стали состоит из ковки (при отсутствии
мерного материала), изотермического отжига поковок,
88
предварительной механической обработки, первой терми-
ческой обработки, чистовой механической обработки, вто-
рой термической обработки, очистки на пескоструйном
аппарате или травления, нормализации хвостовой части
в печи-ванне при 800—850° С (для протяжек, нагреваемых
полностью), шлифования и отпуска.
Первая термическая обработка состоит из нагрева до
температуры закалки с промежуточным подогревом, ох-
лаждения в масле, отпуска при температуре 770—790f С
и правки. Вторая—из подогрева до температуры 600—
850°. С и обкатки в буре при нагреве в камерной печи,
окончательного нагрева, охлаждения в масле до темпера-
туры 300—400° С; правки при температуре 300—400е С,
охлаждения на воздухе в подвешенном состоянии, двухкрат-
ного отпуска по одному часу при 540—580е С, правки после
охлаждения от температуры отпуска.
После шлифования протяжки отпускают в масляной
ванне при температуре 200—250° С для снятия внутренних
напряжений, возникших при шлифовании. Твердость НРС
режущей части после отпуска составляет 62—65.
Протяжки часто изготовляют сварными: рабочая часть—
из быстрорежущей стали, хвостовики — из стали 40Х
или 50ХСтвердостью НRC 35—45. Если при нормализации
не получают требуемой твердости, то следует произвести
закалку хвостовика путем нагрева в соляной ванне или
на установке ТВЧ до температуры 840—850° С и охлаж-
дения в масле. Отпускают хвостовик в селитре.
Протяжки, изготовленные из стали Х12М, после меха-
нической обработки отжигают в чугунной стружке или
угле для снятия внутренних напряжений. Отожженные
протяжки следует проверять на биение и, в случае необ-
ходимости, править.
Для закалки протяжки из стали Х12М нагревают до
980—1000° С с предварительным подогревом, охлаждают
в масле до температуры 150—200е С. Правят протяжки
под прессом в горячем состоянии и охлаждают на воз-
духе. Отпуск производят в масляной ванне при температуре
160—190 С в течение 1—1,5 ч. Затем выполняют непол-
ную закалку хвостовика. После шлифования для снятия
внутренних напряжений протяжки дополнительно отпу-
скают при 160—190° С.
Протяжки, изготовленные из всех других рекомендо-
ванных марок сталей, обрабатывают в такой же последо-
89
вательности, как и протяжки из стали Х12М, следует из-
менять только температуры отжига и закалки.
Твердость HRC режущей части протяжек из легиро-
ванной стали составляет 61—64, а хвостовика — 35—45.
Независимо от марки стали при термической обработке
протяжки на всех операциях (кроме правки) должны на-
ходиться в подвешенном состоянии. Окончательный на-
грев протяжек малых размеров производят в соляных ван-
нах, а больших — в шахтных печах. При пользовании
горизонтальными печами пагрев производят на огнеупор-
ных подставках. Для обеспечения равномерного нагрева
протяжки необходимо периодически поворачивать вокруг
своей оси. При охлаждении подвешенную протяжку сле-
дует перемещать вверх и вниз.'Правку протяжек после
закалки и отпуска производят в горячем состоянии. Для
правки после очистки протяжки подогревают сварочной
горелкой до температуры отпуска.
ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ИНСТРУМЕНТ
Измерительные инструменты изготовляют из высоко-
углеродистых сталей ХВГ, 9ХВГ,Х 12,Х12М,ШХ15,9ХС,
азотируемых 35ХЮА, 38Х2МЮА и малоуглеродистых це-'
монтируемых 10,15,20, 15ХГ, 20Х, Ст2, СтЗ и т. п. Стали,
предназначенные для изготовления измерительного ин-
струмента, должны быть износостойкими, хорошо обраба-
тываться резанием, мало деформироваться при закалке.
Этим требованиям лучше других удовлетворяют легиро-
ванные стали.
Азотированные стали обладают весьма высокой износо-
стойкостью и твердостью HRC (до 68). В связи с тем, что
азотирование происходит при низких температурах, в из-
делиях не возникает больших напряжений, в результате
этого в дальнейшем происходит незначительная деформа-
ция. Поэтому из азотируемых сталей изготовляют ин-
струмент наиболее сложной конфигурации, работающий
в тяжелых условиях.
Высокоуглеродистая сталь применяется для изготов-
ления несложных калибров небольших размеров.
Скобы и шаблоны разных типов изготовляют из цемен-
тируемых сталей, причем для инструментов большой
длины и сложной конфигурации используют легированные
стали, закаливаемые после цементации в масле.
90
Измерительный инструмент, не подвергающийся шли-
фованию, после черновой механической обработки следует
улучшить. Поверхность предварительно улучшенного ин-
струмента чище, а деформация при закалке значительно
меньше, чем неулучшенного.
Инструмент, изготовляемый из малоуглеродистой стали,
подвергается цементации. Глубина цементации зависит от
толщины инструмента, она равна 0,3—1,0 м. Нагрев год
закалку производят как в камерных печах, так и в соля-
ных ваннах. Инструмент сложной конфигурации из высоко-
углеродистых и легированных сталей при нагреве в ваннах
подогревают путем двух-
кратного или трехкратного
погружения в расплавлен-
ную соль.
Легированные стали
охлаждают в горячем мас-
ле, расплавленной соли или
щелочи, что значительно
уменьшает коробление, вы-
сокоуглеродистые — в во-
де с переносом в масло,
цементированные углеро-
Рис. 21. Закалка рабочих поверх-
ностей мерительного инструмента.
дистые — в воде.
При закалке резьбовых калибров (пробок и колец) из
высоко углеродистых сталей следует особенно тщательно
следить за тем, чтобы выдержка в воде была наименьшей.
При излишней! выдержке в воде резьбовой инструмент
часто растрескивается. Уменьшения коробления дости-
гают закалкой только рабочих поверхностей калибров
(рис. 21). .
Измерительный инструмент отпускают при 150—200° С.
Целью отпуска является снятие внутренних напряжений,
возникших во время закалки. Эти напряжения служат
одной из причин появления трещин при шлифовании,
а также являются основной причиной самопроизвольного
изменения размеров калибров при хранении.
Отпуск измерительного инструмента производят обычно
в два приема: после закалки — низкотемпературный от-
пуск при 150—180° С в течение 2—3 ч для снятия терми-
ческих напряжений, а затем второй отпуск — нагрев
при 120—160е С в течение 2—5 ч дчя снятия напряжений,
возникающих при шлифовке. Второй отпуск позволяет
91
предотвратить появление деформации при последующем
длительном хранении.
Для отпуска инструмент, . изготовленный из углеро-
дистых сталей, нагревают до нижнего предела температур
отпуска, а из легированной—до верхнего. Время выдерж-
ки определяют в зависимости от глубины закаленного
слоя. Длительность отпуска цементированных изделий
меньше, чем закаленных насквозь. Наилучшей средой
для отпуска является ванна. Длительный нагрев в электро-
печи при 150е С вызывает появление цвета побежалости.
Измерительный инструмент калят на твердость HRC
56—64. При термической обработке резьбовых колец при-
меняют так называемую закалку пробного кольца. Зака-
ливают одно кольцо и по степени его деформации опре-
деляют припуск на механическую обработку для всей
партии. Необходимо, чтобы температура нагрева и охлаж-
37. Режим становления	термического вое-		дающей среды, продолжи- тельность выдержки были
	размере!	j резьбо-	
вых кал |бров-пробок из легиро-			записаны и повторены без
ванном и сталей	высокоуглеродистои		каких-либо изменений для
			всей партии.
			
Диаметры калибров,	Темпера- тура на-	Продол- житель- ность вы-	Размеры изношенных ка- либров-пробок, изготовлен-
мм	грева, 0 С	держки, ч	ных из легированной и высо- коуглеродистой сталей, мож-
			
До 25	225—245	5	но восстановить отпуском их
25—35	225—245	3	в масляной ванне i ри темпе-
35—40 40—60 60—80	215—235 205—225 205—225	3 3 3	ратуре 200—245е С (табл. 37). Диаметр увеличивается за
80—150	200—220	2	счет разложения остаточного
аустенита.
Калибры-кольца, как гладкие так и резьбовые, восста-
навливают при нагреве на установках ТВЧ. Наружную
поверхность нагревают в кольцевом индукторе высоко-
частотной установки и следят, чтобы на рабочей части не
появился желтый цвет побежалости.
ШТАМПЫ ДЛЯ ГОРЯЧЕЙ ШТАМПОВКИ
Основными требованиями, предъявляемыми к мате-
риалу для изготовления штампов, являются: высокие
прочность, сопротивление удару и износостойкость при
повышенных температурах; хорошая теплопроводность
92
(для быстрого отвода тепла от рабочей поверхности вглубь
штампа); значительная прокаливаемость (особенно важно
для крупных штампов); высокая сопротивляемость воз-
никновению трещин разгара, образующихся на рабочей
поверхности вследствие периодического нагрева и охлаж-
дения штампов во время работы.
Для изготовления штампов применяются углероди-
стые стали У7А, У8А и легированные 5ХНМ, 5ХГМ,
5ХНВ, 5ХНВС, 7X3, 8X3, 4ХВ2С, 5ХВ2С, 6ХВ2С, 4ХС,
ЗОХГС, 35ХГС, ЗХ2В8Ф, 4Х8В2, 5ХГСВФ, Х12М, Х12Ф1,
Х12, 4Х4М2ВФС, 5Х2ГСВМ, 4ХЗМ2ВФГС, 4Х5В2ФС,
4Х5В4ФСМ и 4Х2В5ФМ.
Штампы, изготовленные из углеродистых сталей, бы-
стро выходят из строя вследствие малой глубины закален-
ного слоя и низкого предела температур (до 350° С), до
которых штамп можно нагревать во время работы. Поэтому
углеродистую сталь применяют для изготовления не-
больших штампов простой формы.
Штампы, работающие в тяжелых условиях, наиболее
часто изготовляют из стали 5ХНМ или ее заменителей —
I сталей 5ХГМ, 5ХНС, 5ХНВ, 5ХНВС. Сталь 5ХГМ хорошо
прокаливается, но ее ударная вязкость несколько ниже,
чем стали 5ХНМ. Для получения необходимой вязкости
штампы из стали 5ХГМ отпускают при более высокой
температуре, чем штампы из стали 5ХНМ.
, После ковки заготовки штампов отжигают, в резуль-
тате чего снижается твердость, снимаются внутренние
напряжения и подготавливается структура к последующей
закалке. Поковки, медленно охлаждаемые после изготов-
I яения в утепленных ямах или шлаке, можно загружать
I для отжига в печь, нагретую до требуемой температуры,
I и нагревать со скоростью, которую допускает данная печь.
I Поковки, охлаждаемые после изготовления на воздухе,
I загружают в печь при 400—500° С и нагревают до требуе-
I мой температуры вместе с печью. Если нагрев происхо-
I Дит неравномерно, то необходимо во всех случаях замед-
I лять его, для чего печь один-два раза выдерживают при
| промежуточных температурах. Для медленного остывания
I мелкие и средние поковки упаковывают в ящики с засып-
I кой, а крупные — охлаждают, периодически отключая
I и включая печь.
Штампы, поступающие в капитальный ремонт, вместо
I отжига подвергают высокому отпуску. Для этого их за-
93
гружают в печь, нагретую до требуемой температуры,
выдерживают 2—3 ч, вынимают из печи и оставляют
на воздухе до полного охлаждения.
Иногда закалке подвергают заготовки крупных штам-
пов до механической обработки. При механической обработ-
ке снимается верхний наиболее твердый слой стали, однако
такая технология позволяет исключить доводку деформи-
рованных штампов после термообработки.
При закалке полностью обработанных штампов необ-
ходимо принять меры для предотвращения окисления и обе-
зуглероживания рабочей поверхности (рис. 22). В каче-
рне. 22. Предохранение рабочих поверхностей штампа от обго- •
рання:
1 — изолирующая среда; 2 — обмазка; 3 — штамп; 4 — ящик.
стве изолирующей засыпки применяют отработанный кар-
бюризатор или смесь свежей и пережженной чугунной
стружки. Для штампов, нагреваемых выше 1000° С, лучше
применять древесный уголь.
Штампы можно загружать в печь, негретую до темпе-
ратуры закалки, не опасаясь, что при этом образуются
трещины или возникнет деформация. Рабочая часть штампа
прогревается сравнительно медленно, так как находится
под слоем засыпки. Ниже приведен режим термической
обработки штампов диаметром 150 и высотой 140 мм,
изготовленных из стали 5ХНМ, в электропечи СНО.
Штамп загружают в печь при температуре 830—850G С
и прогревают его в течение 2 ч, охлаждают в масле до
100—200° С примерно 15—20 мин, загружают в отпуск-
ную печь при 350—400° С, нагревают до 520—560е С,
общая выдержка составляет 6 ч, выгружают на воздух,
94
зачищают и проверяют твердость HRC, которая должна
составлять 41—47.
При загрузке нескольких штампов в печь для ускорения
нагрева следует ставить их на расстоянии 100—150 мм
один от другого.
Крупные штампы с резкими переходами необходимо
прогревать медленно. В табл. 38 приведен режим терми-
ческой обработки крупных молотовых штампов из стали
5ХНМ, применяемый на Ленинградском машинострои-
тельном заводе им. С. М. Кирова.
38. Режимы термической обработки штампов в зависимости от их
размеров
Параметры режима	Размеры штампов, мм	
	250x250x305	500X500X360
	Закалка		
Температура печи при за- грузке штампа, °C		650	650
Выдержка при 750° С, ч Время нагрева 850 С, ч Выдержка при 830—850° С, ч	температуре	2,5	3,5
	до 830—	1,5	1,5
	температуре	4,5	7,5
Время охлаждения в масле 30—50° С, мии		20—25	40—50
Отпуск
Температура печи при за- грузке штампа, ° С	400	400
Выдержка при температуре	2,0	3,5
Время нагрева до темпера- туры 480—520° С, ч	1	1,5
Выдержка при 480—520° С, ч	7	10
Охлаждение	На воздухе	На воздухе
Твердость НВ	364—418	340—387
Для уменьшения внутренних напряжений штампы из
легированной стали охлаждают в масле не до полного
остывания, а до температуры 150—200е С, после чего их
выгружают, удаляют масло с помощью тряпок или опилок
95
и немедленно загружают для отпуска, так как при полном
охлаждении штампов могут образоваться трещины. Общее
время пребывания штампов в отпускной печи определяют
из расчета 2,5 мин на каждый миллиметр наименьшего
сечения. Выдержка при температуре отпуска составляет
примерно 70% от общего времени, требуемого для от-
пуска.
Во избежание поломок при ударах необходимо допол-
нительно отпускать хвостовик молотовых штампов до
твердости НВ 250—300. Для этого рабочую поверхность
и одну боковую сторону штампа зачищают наждачным по-
лотном, после чего штамп укладывают хвостовиком на спе-
циально подогреваемую
плиту. Выдержка про-
должается до тех гор,
пока хвостовик нагрева-
ется до темно-красного
цвета. Необходимо сле-
дить за появлением цве-
та побежалости на рабо-
Ч4----------.---------Из чей поверхности штам-
~	~	\ пробода па, не слеДует ее нагре-
вать выше температуры
Рис. 23. Закалка штампов с помощью отпуска.
В случае изготовле-
ния штампов из углеро-
дистых сталей их калят на твердость HRC 45—50. Перед
загрузкой в печь для нормализации и закалки принимают
меры по предохранению рабочей поверхности штампов от
окисления. Выдержка в воде должна быть наименьшей,
а перенос в масляную ванну следует производить как мож-
но быстрее чтобы не успел произойти самоотпуск поверх-
ности за счет внутреннего тепла штампа. Для закалки
штампов с глубокими ручьями в водяных баках применя-
ется душ (рис. 23).
Штампы малых и средних размеров можно калить
с самоотпуском по следующему режиму: нагреть штамп
под закалку; охладить под водяным душем рабочую по-
верхность, оставляя при этом хвостовую часть нагретой;
вынуть штамп из воды, зачистить быстро рабочую и одну
боковую поверхности; при появлении на рабочей поверх-
ности синего цвета побежалости штамп погрузить в масло
до полного охлаждения.
96
При частичном охлаждении в воде полностью нагре-
того штампа в месте выхода его из воды часто образуются
глубокие трещины, поэтому штамп в воде необходимо пе-
ремещать вверх и вниз с тем, чтобы не было резкого пере-
хода от высокой температуры к низкой.
Закаленные штампы следует предохранять от резких
местных нагревов, так как это приводит к образованию
трещин. Хвостовики и рукоятки необходимо приваривать
до закалки.
Повышению стойкости штампов способствует азоти-
рование их поверхности и применение в качестве смазки
специальных защитных эмалей. Стойкость штампов при
штамповке титановых лопаток, покрытых эмалью, увели-
чивается почти в три раза, а жаропрочных — в два раза
по сравнению с штамповкой неэмалированных заготовок.
Все штампы для горячей штамповки необходимо подогре-
вать перед началом работы до 350—400° С. Это позволяет
значительно повысить их работоспособность.
ПРЕСС-ФОРМЫ ДЛЯ ЛИТЬЯ ПОД ДАВЛЕНИЕМ
Высокие теплопроводность, прочность при повышенных
температурах, стойкость против разгара — основные свой-
ства, которыми должны обладать пресс-формы для литья
под давлёнием. В табл. 39 приведены стали, рекоменду-
емые для изготовления пресс-форм для литья под давлением
различных сплавов (2).
Выбор той или иной марки стали зависит от темпера-
туры заливаемого металла и назначения детали пресс-
формы. Чем выше температура заливаемого металла, тем
с более высокой устойчивостью против отпуска следует
применять сталь, чем тяжелее условия работы деталей
пресс-форм, тем более высокую твердость для них следует
назначать.
Наиболее стойкой для деталей пресс-форм считают
сталь ЗХ2В8Ф. Она хорошо противостоит отпуску при
нагреве до 600е С. Для закалки изделия, упакованные
в ящики и засыпанные отработанным карбюризатором,
загружают в печь при 850—900° С, выдерживают для вы-
равнивания температуры и нагревают до 1080 ± 10" С.
При этой температуре выдерживают 2—2,5 ч и охлажда-
ют в масле. После закалки пресс-форм твердость HRC
55—60. Закаленные изделия укладывают в ящики,
i/a 4 1-215
97
39. Стали, рекомендуемые для изготовления деталей пресс-форм
Деталь пресс-формы	Заливаемый сплав			
	оловянно- СВ1ШЦОВЫЙ	ЦИНКОВЫЙ	алюминево- магниевый	медный
Матрица	У8А, УЮА	5ХНМ, 4ХНВ	5ХНМ, ЗХ2В8Ф, 4Х8В2, 4Х5ФСМ	ЗХ2В8Ф, 4ХФВ2, 4Х5В2ФС
Матрица при наличии вкла- дыша	У8А, УЮА	5ХНМ, 7X3	ЗХ2В28Ф, 5ХНМ	ЗХ2В8Ф, 5ХВС
Вкладыш	У8А, УЮА	5ХНМ	ЗХ2В8Ф, 4Х8В2	3X2 В8Ф, Х12М
Рассекатель	4Х8В2	4Х8В2	ЗХ2В8Ф, 4Х8В2	Х12М, ЗХ2В8Ф
Стержень	У8А, УЮА	4Х8В2, 5ХНМ	4Х8В2	ЗХ2В8Ф, Х12М
Толкатель втулки	У8А, УЮА	У8А, УЮА	УЮА, ЗХ2В8Ф	УЮА, ЗХ2В8Ф
загружают в печь при 500° С, выдерживают для выравнива-
ния температуры и нагревают до 560—580° С, 640—660° С
или до 680—700е С, твердость HRC составляет соответ-
ственно 49—52, 42—46 и 35—37. При указанных темпера-
турах изделия выдерживают один час, охлаждают до 400сС
вместе с печью, а затем — на воздухе.
Стойкость пресс-формы и налипание жидкого металла
на нее существенно зависят от поверхностной твердости
пресс-форм. Поэтому изготовление пресс-форм проводится
в такой последовательности: закалка и высокий отпуск
заготовок на твердость HRC 30—34; полная механическая
обработка; цианирование или азотирование (жидкостное
или газовое); промывка и протирка.
Такой порядок выполнения операций обработки поз-
воляет сохранить наиболее твердый и износостойкий по-
верхностный слой.
Хромирование повышает стойкость пресс-форм, кроме
случаев отливки деталей из медных и алюминиевых спла-
вов, так как при высокой температуре слой хрома растрес-
кивается.
Напряжения, появляющиеся в пресс-форме во время
работы, и преждевременное появление трещин разгара
можно предотвратить дополнительными отпусками через
98
определенные промежутки работы пресс-форм. Темпера-
туры дополнительных отпусков равны температуре перво-
начального.
В настоящее время разработаны и рекомендуются для
изготовления штампов и пресс-форм такие новые марки
сталей, как 4Х4М2ВФС, 4Х5МФС и 4Х5В2ФС. Детали
пресс-форм, работающие с повышенным износом, следует
калить на твердость HRC 46—49, во всех остальных слу-
чаях — на твердость HRC 42—45. После закалки и от-
пуска изделия азотируют или цианируют.
ШТАМПЫ для ХОЛОДНОЙ ШТАМПОВКИ
Штампы для холодной штамповки должны иметь вы-
сокие твердость и вязкость. Для их изготовления приме-
няют углеродистые стали У10, У12 и легированные Х12,
Х12М, Х12Ф1, X, ХГ, 4ХВ2С, 5ХВ2С, 6ХВ2С, 6ХС, ИХ,
7ХГ2ВМ.
Углеродистые стали используют для изготовления штам-
пов небольших размеров и несложной формы. Чтобы
получить более высокую прокаливаемость, штампы из уг-
леродистой стали перед закалкой подвергают нормали-
зации. Для нормализации и закалки штампы загружают
в печь, нагретую до требуемой температуры. Рабочую по-
верхность штампа необходимо предохранять от окисления
и обезуглероживания. Для этого ее покрывают изолиру-
ющей засыпкой. Калить следует в воде до температуры
150—180° С, затем охлаждать в масле.
При закалке штампов наиболее часто образуются тре-
щины, проходящие по вспомогательным отверстиям. За-
полнение отверстия глиной и асбестом не всегда предот-
вращает образование трещин. Значительно более эффек-
тивным является прерывистое охлаждение. Штамп, нагре-
тый под закалку на 20—30° С выше температуры закалки,
опускают в воду одной стороной до потемнения вспомо-
гательных отверстий, а затем другой стороной, после
чего штамп полностью охлаждают в воде до темпера-
туры 150—180° С и переносят в масло. Таким образом,
вспомогательные отверстия охлаждаются прерывисто. При
этом способе опасные места не подвергаются закалке,
трещины не образуются.
При закалке высадочных и других штампов, у которых
формующей частью является отверстие, охлаждение про-
V2 4
99
изводится под струей воды в специальном приспособле-
нии, позволяющем охлаждать только рабочую часть.
После потемнения всего штампа его немедленно перено-
сят в нагретую для отпуска печь.
Штампы больших размеров, сложной формы, а также
штампы, работающие в тяжелых условиях, изготовляют
Рис. 24. Распределение твер-
дости в пуансоне для про-
из легированных сталей. Наи-
лучшей для холодной штампов-
ки является сталь Х12М. Для
уменьшения деформации штам-
пы из этой стали калят в рас-
плавленной соли или в струе
сухого воздуха. После термооб-
работки требуемая твердость
HRC 56—60.
бивки отверстия.	Пуансоны для пробивки от-
верстий должны иметь твердость
HRC 54—58 только на режущей части, остальная долж-
на быть более вязкой. Это необходимо для предотвра-
щения поломки во время работы. Примерное распреде-
ление твердости по поверхности
на рис. 24.
Для получения требуемых
свойств пуансоны из углеродистой
стали диаметром меньше 15 мм
нагревают до температуры за-
калки, охлаждают режущую часть
в воде до 150—200° С, переносят
пуансоны в масло и полностью
их охлаждают, затем отпускают
крепежную часть в соляной ванне
или на установке ТВЧ.
Пуансоны из углеродистых
сталей диаметром более 15 мм
и из легированных сталей нагре-
вают и закаливают полностью.
пуансона показано
Рис. 25. Отпуск переход-
ной части пуансона:
1 — рабочая часть; 2 — пере-
ходная часть; 3—нагретый
песок.
Для отпуска переходной части
пуансоны помещают в нагретую среду, как показано на
рис. 25, и выдерживают в ней до появления на зачищен-
ном рабочем торце цвета побежалости. Выбор цвета по-
бежалости зависит от марки стали. Нагретой средой мо-
жет служить соляная ванна, отпускная плита с песком
и т. п. Температура среды для отпуска переходной части
100
зависит от марки стали и требуемой твердости. Напри*
мер, при требуемой твердости HRC переходной части
пуансона 48—50 отпускную ванну для стали У10 нагре-
вают до 300—370° С. для стали ШХ15—до 300—420° С
и для стали Х12М—до 500—600° С.
Весьма перспективной является сталь 7ХГ2ВМ. Ее
преимуществом по сравнению со сталями типа Х12 явля-
ется низкая карбидная неоднородность и способность
закаливаться на воздухе до твердости HRC 60. Дефор-
мация, как правило, не наблюдается.
НОЖИ ДЛЯ РЕЗКИ МЕТАЛЛА
Ножи для холодной резки металла изготовляют из
сталей У8, 4ХС, 6ХС, 5ХВ2С.8ХФ, 9ХВГ, Х12М и Х12Ф1.
Для закалки используют соляные ванны или шахтные
печи. Ножи лучше всего нагревать в подвешенном состо-
янии. Их можно также нагревать и в камерной печи, уста-
навливая «на ребро». Нагрев следует вести медленно, загру-
жая ножи в печь при температуре 500—600е С. Необхо-
димо следить за тем, чтобы нагрев был равномерным.
Быстрый и неравномерный нагрев ведет к повышенному
короблению. Ножи из сталей У9 и 8ХФ закаливают в воде
с переносом в масло. Опускать их в воду нужно быстро
и ровно. Ножи из сталей 4ХС, 9ХВГ и 5ХВ2С закаливают
в масле или ванне при температуре 300—400е С, а из ста-
лей Х12М.И Х12Ф1—на воздухе. Последние почти не
коробятся при закалке на воздухе и имеют высокую стой-
кость. Ножи из углеродистых сталей отпускают при тем-
пературе 250—350° С, из легированных — при 250—400° С,
а из высокохромистых Х12М и Х12Ф1 — при 300—400е С.
Требуемая твеодость HRC ножей после термообработки
52—58.
Ножи для горячей резки металлов изготовляют из
сталей 4ХС, 6ХС, 4ХВ2С, ЗХ2В8Ф. Для изготовления но-
жей, работающих в особо тяжелых условиях, рекоменду-
ется быстрорежущая сталь Р6М5. Закалка ножей для го-
рячей резки производится по тем же режимам, что и но-
жей для холодной резки металлов. Требуемая твердость
HRC 50—60. Температуру отпуска выбирают в зависимо-
сти от требуемой твердости.
101
НАПРАВЛЯЮЩИЕ КОЛОНКИ И ВТУЛКИ
Колонки и втулки для штампов холодной штамповки
изготовляют из сталей 15 и 20 с последующей цементацией
на глубину 0,5—1,0 мм. Колонки и втулки нагревают
для закалки в камерных печах или в соляных ваннах,
охлаждают в подсоленной воде, отпускают при 160—200° С
в течение 30—60 мин. Твердость HRC после термообработки
составляет 58—62.
Втулки для кондукторов изготовляют из углеродистых
сталей У8, У12 или из легированных ШХ15, ХГ, ХВГ
и т. п. После закалки следует низкотемпературный от-
пуск при 150—180° С. Твердость HRC после термообра-
ботки равна 60.
СЛЕСАРНЫЙ ИНСТРУМЕНТ
Основным материалом для изготовления ударного сле-
сарного инструмента является углеродистая сталь ма-
рок У7 и У8.
Весь ударный инструмент, изготовляемый путем ковки,
перед закалкой следует отжечь или нормализовать.
Зубила и крейцмейсели изготовляют -из сталей У7А,
У8А, 7ХФ и 8ХФ. Для закалки рабочую часть зубила
нагревают в соляной ванне и охлаждают в воде с перено-
сом в масло. После этого нагревают и калят в масле удар-
ную часть длиной 15—20 мм. Отпускают при температуре
250—320° С в течение 20—30 мин. При нагреве зубил
в камерной печи рабочую часть охлаждают в воде до 150—
170е С, затем вынимают, быстро зачищают и в момент
появления на лезвии фиолетового цвета побежалости зу-
било охлаждают в масле. Требуемая твердость HRC ра-
бочей части составляют 53—57 для зубил из углеродистой
стали и 55—59 из легированной. Твердость HRC хвосто-
вой части на длине 5 мм равна 50—45. Ее контролируют
с помощью тарированного напильника.
Кернеры и бородки изготовляют из сталей У7 и У8.
У кернеров закаливают участок длиной 20 мм, а у бород-
ков— весь конус. Хвостовую часть кернеров длиной 8—10 мм
закаливают в масле. Способ закалки кернеров и бородков
такой же, как и зубил. Отпускают их при температуре
250—320° С в течение 20—40 мин. Твердость HRC рабочей
части проверяют кернением металла, она должна быть
равна 55—59. Твердость HRC хвостовой части кернеров
составляет 40—45.
102
Плоскогубцы, круглогубцы и ручные тиски изготов-
ляют из сталей У7, 45 и 50. Для закалки эти инструменты
нагревают в собранном виде с раскрытыми губками.
Стали 45 и 50 склонны к образованию закалочных трещин,
особенно в местах резких переходов, поэтому нагревать
надо только губки. Наилучшей средой для нагрева явля-
ется соляная ванна. При нагреве в камерной печи необ-
ходимо обеспечить медленное охлаждение мест с резкими
переходами путем погружения и перемещения в воде
только губок до потемнения остальной части. Отпуск про-
изводят при температуре 300—380° С в течение 30—40 мин.
После термообработки твердость HRC губок составляет
46—52. Ее определяют на приборе ТК или с помощью тари-
рованного напильника.
Комбинированные плоскогубцы и кусачки изготовляют
из сталей У7 и У8. Термической обработке их подвергают
в собранном виде с ^раскрытыми губками, закаливают
только рабочую часть — участок длиной 8—10 мм, а в
комбинированных плоскогубцах закаливают губки, вклю-
чая прорези у шарнира; охлаждают их в масле или керо-
сине при энергичном помешивании. Крупные комбиниро-
ванные плоскогубцы закаливают в воде с переносом в ма-
сло. Выдержка в воде должна быть минимальной. Отпуск
производят при температуре 200—320°С в течение 30—40 мин.
Требуемая твердость HRC 52—60, ее контролируют на
приборе ТК или с помощью тарированного напильника,
а также путем «откусывания» стальной проволоки диа-
метром 2 мм.
Шаберы изготовляют из углеродистых сталей УНА,
У12А, и У13А. Для закалки рабочий конец шабера длиной
15—20 мм нагревают в соляной ванне, охлаждают в воде.
Отпускают при 120—140° С в течение одного-двух часов.
Твердость HRC после закалки и отпуска должна быть 62.
Клейма изготовляют из сталей У7 и У8, закаливают
с последующим отпуском при температуре 250—300е С.
Хвостовик отпускают путем нагрева до серого цвета по-
бежалости. Требуемая твердость HRC рабочей части со-
ставляет 54-58, а остальной части — 40—45.
Отвертки изготовляют из сталей У7, У8, 50 и 40Х.
Закалке подвергают рабочую часть длиной примерно 20 мм.
Отвертки из углеродистых сталей отпускают в течение
20—30 мин при температуре 320—370 С, а из сталей 50
и 40Х — при 280—350° С. Требуемая твердость HRC
103
отвертки равна 46—51. Твердость малых отверток опреде-
ляют с помощью тарированного напильника, крупных —
в приспособлении на приборе ТК- Стойкость отвертки
проверяют ввинчиванием и вывинчиванием пяти шуру-
пов.
Гаечные ключи изготовляют из сталей 45, 40Х и 40ХФА,
а также из цементируемых сталей Ст2, СтЗ, 10 и 15. За-
калке подвергают только головку ключа. Ключи из стали
45 калят в воде, а из стали 40Х и40ХФА — в масле. Ключи,
изготовленные из малоуглеродистых сталей, цементируют
на глубину 0,3—0,5 мм при толщине ключа 2,5—4 мм
и па глубину 0,6—1,0 мм — при толщине 5—8 мм.
Отпуск ключей из углеродистой стали производят при
температуре 370—450° С, цементированных при 320—380°С,
а из стали 40Х — при 300—400: С в течение 30—40 мин.
Твердость ключей зависит от марки стали, из которой
они изготовлены:
Сталь	Твердость HRC
Цементируемая................•...............48—54
40ХФА при ширине зева 36 мм..................40—50
40Х и 45 »	»	» 36 мм  ................35—45
Молотки изготовляют из сталей У7 и У8. Закалке
подвергают боек и хвостовую часть. Нагрев лучше всего
вести в соляной ванне или на установке ТВЧ. При нагреве
молотка в камерной печи сначала закаливают боек, а по-
том хвостовую часть, после чего молоток (попеременно
то боек, то хвостовую часть) охлаждают до полного потем-
нения средней части. Для окончательного охлаждения
молоток переносят в масло. Отпуск производят при 270—
350 С в течение 30—40 мин. После закалки и отпуска твер-
дость HRC 49—56, проверяют ее на приборе ТК-
ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ ИНСТРУМЕНТ
Для изготовления пневматического инструмента при-
меняют стали У8, У7, 4ХВ2С, 6ХС. При работе в условиях
низких температур необходимо применять две последние
марки. Закалке подвергают рабочую и хвостовую часть.
Не следует нагревать весь пневматический инструмент
целиком. Целесообразно нагревать лишь рабочую часть
в соляных ваннах или на установках ТВЧ. Ее закаливают
в воде с переносом. в масло, а хвостовую — в масле.
104
После этого инструмент отпускают в зависимости от тре-
буемой твердости рабочей части. Зубила, крейцмейсели,
пробойники, чеканы и насечки отпускают при темпера-
туре 230—270е С в течение 30—40 мин. Требуемая твер-
дость HRC 56—59. Обжимки, поддержки, бойки и выко-
лотки отпускают при температуре 270—300е С в течение
30—40 мин. Требуемая твердость рабочей части HRC
53—56, хвостовой части — 40—50. Определяют ее с помощью
тарированного напильника.
Нередки случаи, когда пневматический инструмент
в местах перехода от меньшего диаметра (хвостовика)
к большему во время работы ломается, причем структура
излома на глубине 5—8 мм по окружности мелкозернистая
а глубже — крупнозернистая. Основной причиной поломок
является недостаточно тщательная обработка поверхно-
сти в местах переходов (риски, царапины и др.), что при-
водит к возникновению усталостных трещин.
КУЗНЕЧНЫЙ ИНСТРУМЕНТ
Кувалды изготовляют из стали 50. Закалке подвергают
рабочую часть на длине 20—30 мм. Способ закалки такой
же, как и слесарных молотков. Отпуск производят при тем-
пературе 270—350° С в течение 1—1,5 ч. После отпуска
твердость HRC 48—52, определяют ее на приборе ТК-
Кузнечные топоры изготовляют из стали 50. Рабочею
часть топора закаливают в воде на длине 30—40 мм и от-
пускают при температуре 200—250° с в течение 45—60 мин.
После отпуска твердость HRC 48—52.
Кузнечные зубила для горячей и холодной рубки из-
готовляют из стали У7 и 6ХС. Закалке подвергают рабочую
и хвостовую части. Способ закалки кузнечных зубил такой
же, как и слесарных. Отпуск производят при температуре
270—340 С. После термообработки твердость HRC хво-
стовой части составляет 30—40, рабочей части зубил для
горячей рубки — 50—60, для холодной — 54—58.
Прошивки и оправки изготовляют из стали У7. Эти
инструменты закаливают полностью. При диаметре до 12 мм
их следует калить в масле, а свыше 12 мм — вводе с пе-
реносом в масло. Отпуск производят при температуре
400—500е С в течение 30—60 мин. Требуемая твердость
HRC 35—44.
Бородки, пробойники, гладилки, подбойки и обжимки
5 1-215	105
изготовляют из стали У7. У всех указанных инструмен-
тов рабочую часть закаливают в воде с переносом в масло.
Кроме того, закаливат и хвостовую часть. Твердость HR С
рабочей части составляет 45—50, а хвостовой — 30—40.
ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ДЕРЕВА
Весь деревообделочный кованый или штампованный
инструмент перед механической обработкой подвергается
отжигу.
Круглые пилы изготовляют из сталей 9ХФ, ШХ6.
Для нагрева пилы загружают в прогретую печь. После
прогрева их закаливают, вертикально опуская в масло.
Закаливаемые диски пил укладывают в струбцины, и,
не зажимая, отпускают при температуре 350° С, после
чего струбцины вынимают, зажимают диски и отпускают
при 450е С. Требуемая твердость HRC 39—44. Круглые
пилы лучше всего калить изотермически. Их нагревают
в соляной ванне, охлаждают в расплаве щелочи или се-
литры при температуре 300° С, отпускают в струбцинах
при 450° С.
Для изготовления насадных и концевых фрез и спи-
ральных сверл применяют стали Х6ВФ, 9Х5Ф, 8ХВ4Ф1,
ХГСВ. Нагрев концевых фрез и сверл лучше всего про-
изводить в соляных ваннах, а при их отсутствии — в ка-
мерных печах.
Насадные фрезы закаливают полностью, а у концевых
и спиральных фрез — только рабочую часть. Отпускают
инструмент из углеродистой стали при температуре
250—275r С, а из легированной — при температуре
240—280е С в течение 20—60 мин. Требуемая твердость
HRC 56—60. Сверла, режущие части которых затачи-
вают напильником, отпускают при температуре 320—
400 С. Требуемая твердость HRC 45—50.
Строгальные ножи изготовляют из сталей 6ХС, 9ХФ,
9ХСФ, 6ХВФ. Ножи толщиной до 4 мм закаливают в
масле. При толщине ножа свыше 4 мм закаливают только
режущую часть. Закалку производят в зависимости от мар-
ки стали в масле или в воде с переносом в масло. При
закалке в воде нож следует передвигать вверх и вниз.
Отпускают ножи из легированной стали при темпера-
туре 220—280° в течение 30—40 мин. Твердость HRC
после отпуска 55—59.
106
Для повышения производительности на ножи с боль-
шой толщиной наваривают пластинки из быстрорежу-
щей стали. В этом случае их нагревают до темпера-
туры 1240—1280° С и закаливают в масле, отпускают
при температуре 540—580е С в течение 30—40 мин.
Требуемая твердость HRC 61.
Циклевальные ножи изготовляют из сталей У7, У8, У9,
9Х5Ф. Требуемая твердость HRC 45—50. Закаливают
ножи в масле, а отпускают при температуре 330—375° С
в течение 20—40 мин.
Долота станочные изготовляют из сталей У8, У9,
7ХФ. Место перехода от тонкой части долота к толстой,
а также стенки у отверстия в полом долоте должны быть
закалены на небольшую твердость. При несоблюдении
этого условия возможно отгибание долота или поломка
его во время работы. Получение небольшой твердости
переходной части достигается прерывистой закалкой в во-
де для сплошных долот из углеродистой стали или же
полной закалкой с последующим отпуском при темпе-
ратуре 420—460° С в соляной ванне до серого цвета побежа-
лости для всех других долот. Хвостовую часть не зака-
ливают. Сплошные долота отпускают в течение 20—30 мин
при температуре 250—275е С, а полые — при 320—350“ С.
Требуемая твердость HRC для сплошных долот составляет
53—58, а для полых 50—52, Твердость HRC переходной
части в тех и других долотах равна 40—45.
Рубаночные и фуганочные ножи изготовляют из ста-
лей У8 и У9. Длина закаливаемой части 50 мм. Ножи
следует нагревать в печах-ваннах. Их охлаждают в масле
или керосине, а также между охлаждаемыми плитами,
отпускают при температуре 200—320° С в течение 20—30 мин.
Требуемая твердость HRC 53—60.
Стамески, а также плотничьи и столярные долота
изготовляют из сталей У8, У9, 7ХФ. У этих инструментов
закаливают участок длиной 60—80 мм. Для закалки ста-
мески и долота нагревают в печах-ваннах и камерных
печах. Хвостовую часть не закаливают. Отпускают при
температуре 250—320е С в течение 20—40 мин. Требуемая
твердость HRC 53—58 на длине 70 мм.
Топоры изготовляют из стали У7 и У8. Лезвия свар-
ных топоров изготовляют из стали У10, а остальную часть—
из стали 20 или 30. Закалке подвергают только лезвие
топора длиной 30 мм, охлаждают его в масле. Отпуск про-
5*
107
изводят при температуре 260—340° С в течение часа.
Требуемая твердость HRC 52—56. Ее определяют с помо-
щью тарированного напильника.
Буравы и перовые сверла изготовляют из сталей У7А
и У8А. Нагреву в соляной ванне подвергают режущую
часть длиной 25—30 мм, охлаждают ее в масле. При от-
сутствии печей-ванн режущую часть нагревают на уста-
новках ТВЧ или в горне при очень малой интенсивности
дутья. Отпуск производят при температуре 360—420° С
в течение 20—30 мин. Требуемая твердость HRC 44—48,
ее определяют с помощью тарированного напильника.
Столярные клещи изготовляют из стали У7. Закалку
производят в собранном виде с раскрытыми губками.
Калят только губки длиной 10—15 мм, для чего их нагре-
вают в печах-ваннах и охлаждают в масле (мелкие клещи)
или в воде с переносом в масло (крупные клещи) и отпус-
кают при температуре 330—400° С в течение 20—40 мин.
Требуемая твердость HRC 43—50, определяют ее с помо-
щью тарированного напильника.
ПРАВКА (РИХТОВКА)
ЗАКАЛЕННОГО ИНСТРУМЕНТА
Закаленные и отпущенные инструменты при обнару-
жении коробления выше допускаемого подвергаются пра-
вке.
Инструмент из любой инструментальной стали диамет-
ром или толщиной до 15 мм при твердости HRC > 50
правится короткими, не сильными ударами рихтовочного
молотка по всей длине инструмента с вогнутой стороны
(кроме режущих кромок и резьбы) до выпрямления. Опо-
рой инструмента во время рихтовки должна быть закален-
ная плита. Боек молотка не должен быть острым и остав-
лять на инструменте насечек.
Инструмент с твердостью HRC > 50 правят под прес-
сом как в холодном состоянии, так и подогретым до тем-
пературы отпуска.
Инструмент из быстрорежущей стали диаметром меньше
15 мм правится под прессом до отпуска, а диаметром больше
15 мм — после отпуска при нагреве до 500—550° С. Для
правки инструмент немного выгибают в сторону, про-
тивоположную обнаруженной выпуклости, и после не-
которой выдержки (определяемой из практики) и осты-
108
вания разгружают и проверяют. При недостаточном вы-
прямлении процесс повторяется. Температуру нагрева
500—550° С проверяют с помощью термокарандашей.
, Плоские длинные инструменты вынимают из масла
при температуре 140—200е С и для выпрямления встав-
ляют в заготовленные плиты с пазами шириной на 0,1 —
0,15 мм большей, чем толщина изделия.
Весь инструмент, прошедший правку под прессом или
с помощью молотка в холодном состоянии, немедленно
подвергают повторному отпуску для снятия напряжений.
При весьма большом короблении или в случаях, когда
форма инструмента не позволяет править (режущие кромки
или резьба по всей длине изделия, резкие переходы и т. п.),
а также, если изделие не поддается правке, следует про-
извести нормализацию, правку и вторичную закалку
с. применением всех мер, предотвращающих коробление.
ОСОБЕННОСТИ НОВКИ
ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫХ СТАЛЕЙ
На заводы металлообрабатывающей промышленности
поступает, как правило катанная на разные профили ин-
струментальная сталь. Чтобы получить заданные свой-
ства стали после термической обработки, заготовки необ-
ходимо правильно проковать.
Хотя теплопроводность инструментальных сталей ниже
теплопроводности конструкционной малоуглеродистой, од-
нако нагрев заготовок инструментальной стали под ковку,
за небольшим исключением, можно производить с любой
скоростью (в том числе и ТВЧ), не опасаясь возникновения
трещин. Дня быстрого нагрева заготовки загружают в печь
предварительно нагретую до требуемой температуры или
даже немного выше ее. В последнем случае следует сле-
дить за тем, чтобы температура заготовки не достигала
температуры печи, и заранее выгружать ее для ковки.
Не рекомендуется загружать заготовки в печь навалом,
так как это приводит к неравномерному нагреву партии
лежащих сверху заготовок. Не следует нагревать печь
значительно выше требуемой температуры. Такой нагрев
хотя и увеличивает производительность печи, но часто
10)
приводит к перегреву и даже пережогу металла, так как
точно определить температуру заготовки затруднительно.
Во всех случаях нагрев должен быть равномерным,
без резких перегревов какой-либо части поковки. Время
нагрева при загрузке холодных заготовок в нагретую до
1200° С печь не навалом примерно равно 0,25—0,3 мин
на один миллиметр сечения.
Медленный нагрев под ковку применяют для быстро-
режущих и высокохромистых сталей сечением более 50 мм;
для всех других инструментальных сталей сечением более
160 мм, а также для сталей, находящихся в неотоженном
состоянии.
Медленный, постепенный нагрев заготовок лучше всего
производить одним из трех способов: в толкательных
или других печах непрерывного действия; в двух печах,
из которых одна имеет температуру 650—800е С для по-
догрева заготовки, а другая—требуемую температуру
ковки путем загрузки заготовок в печь с температурой
650—800° С, полного прогрева их и последующего наг-
рева с печью до требуемой температуры.
• В зимнее время заготовки из инструментальных сталей,
завезенные с улицы, перед загрузкой в печь следует вы-
держать в цехе до тех пор, пока они прогреются до темпе-
ратуры помещения, так как могут появиться трещины
даже в заготовках малых размеров.
Если есть всего одна или две печи и нет возможности
снижать температуру печи для медленного нагрева заго-
товок, загружать их следует в зону самого малого нагрева—
обычно возле дверки,— а затем постепенно проталкивать
в зону с высокой температурой нагрева. В мастерских,
имеющих только кузнечные горны, нагрев заготовок
быстрорежущих сталей до 700—800е С производят при
малом дутье, значительно увеличивая его после полного
прогрева заготовки. Необходимо следить за тем, чтобы
заготовка прогревалась одинаково по всему сечению,
своевременно кантовать ее и обеспечивать достаточную
выдержку при температуре ковки, особенно для загото-
вок крупных сечений.
Круглые заготовки, лежащие рядом одна возле другой,
нагреваются в два раза медленнее, а лежащие на рас-
стоянии половины диаметра — в полтора раза медленнее,
чем при одиночном нагреве. Для заготовок прямоугольного
сечения разница во времени нагрева еще большая.
НО
Применяемые интервалы ковочных температур обес-
печивают наилучшую пластичность стали. Повышать тем-
пературу нагрева для компенсации потерь тепла при выг-
рузке из печи заготовки и доставке ее к молоту нельзя,
так как может произойти перегрев или пережог стали.
Верхний предел температур ковки принимается обычно
на 100—200° С ниже температуры плавления данной марки
стали. Он зависит от химического состава и величины зерна
стали.
Нижним пределом ковочного интервала следует счи-
тать температуру окончания ковки, при которой поковка
имеет наиболее равноосную мелкозернистую структуру
и в ней отсутствует наклеп. Нижний предел ковочных
температур для заэвтектоидных сталей принимают ниже
верхней критической точки Аст. В случае окончания ковки
при более высокой температуре карбиды располагаются
по границам зерен и образуют так называемую цементит-
ную (карбидную) сетку, ослабляющую связь между зернами
и приводящую к повышенной хрупкости стали. Цементит-
ную сетку трудно устранить термической обработкой.
Повышенная температура окончания ковки быстроре-
жущей стали при неэнергичных ударах приводит к рез-
кому росту зерна — образованию «нафтал инистого» из-
лома, понижающего стойкость инструмента. «Нафтали-
нистый» излом не устраняется термической обработкой.
В настоящее время разрабатываются способы устранения
этого порока путем термической обработки.
Нецелесообразно понижать температуру ковки ниже
критической точки АГз, так как при этом уменьшается
пластичность стали, появляется наклеп и образуются
трещины. Температуру окончания ковки в интервале
Аст — АГа лучше всего подбирать для каждой марки
стали, ориентируясь по ее поведению при ковке.
Нижний предел ковочных температур доэвтектоидных
сталей принимают на 30—50° С выше критической точки.
Более высокая температура приводит к росту зерна и ухуд-
шению механических свойств, а более низкая — к появ-
лению наклепа, трещин и строчечной структуры.
Для получения наиболее благоприятной структуры
и наилучших механических свойств рекомендуется проко-
вывать инструментальную сталь со всех сторон. Особенно
это важно для высоколегированных и быстрорежущих
сталей сечением более 50 мм, в которых в результате
111
ковки с большой степенью укова карбиды становятся
мелкими и равномерно распределяются но всему сечению
поковки.
Ковку инструментальных сталей, и, в первую очередь,
наиболее твердых (быстрорежущих и др.), нагретых до
верхнего интервала ковочных температур, рекомендуется
начинать частыми несильными ударами. По мере охлаж-
дения заготовки силу ударов необходимо увеличивать, не
уменьшая их частоты. Такой режим ковки обеспечит
сквозную деформацию заготовки и медленное остывание
ее в процессе ковки. Слабые удары в конце ковки могут
вызвать появление трещин. В то же время надо следить,
чтобы от сильных ударов сталь не перегревалась. Необ-
ходимо также следить за температурой ковки и регулиро-
вать ее. Если заготовку, нагретую до верхнего интервала
температур, подвергнуть сильным и частым ударам, то она
нагреется выше допустимой температуры, перегреется и мо-
жет расколоться.
При протяжке быстрорежущих и других сталей нельзя
допускать больших подач заготовки за одни удар молота.
При больших подачах металл нс протягивается, а уши-
ряется, что приводит к образованию внутренних трещин.
Протяжка заготовок, особенно малых размеров, должна
производиться с кантовкой через один-два удара. Перед
нагревом под ковку заготовки необходимо тщательно
осмотреть и вырубить имеющиеся мелкие трещины. Нагре-
тые заготовки также следует внимательно осмотреть и вы-
рубить обнаруженные трещины. Перед подачей на молот
с заготовки следует сбить окалину, иначе она будет вмята
в металл, что приведет к образованию дефектов на его по-
верхности. Образующиеся при переходах ковки острые
углы застывают в первую очередь и при дальнейших уда-
рах в этих местах образуются трещины. Не следует допус-
кать появления острых углов, а появившиеся нужно тут же
осаживать.
В табч. 40 приведены виды брака, возникающие в ре-
зультате ковки инструментальных сталей, и способы его
предупреждения,
40. Виды брткп при копке инструментальных сталей
Хпрпитер брпкп	Основные причини образования брака	O<-Ilr/I,.l|l.lf MCJXiHpwUlHH ио искривлению и преду- преждению брака
Окисление	Соединение кислорода печных газов с железом	Применять защитную ат- мосферу в печах. Осу- ществлять быстрый на- грев металла и поддер- живать нормальную тем- пературу ковочного ин- тервала (при подсчетах п ри ин м а ют н о р ма л ь н ы й расход на угар 2% массы металла)
Обезуглерожи- вание	Соединеннс кислорода печных газов с углеро- дом (кремний, вольфрам, ванадий, молибден, нахо- дящиеся в стали, способ- ствуют обезуглерожн ва- in по)	То же
Поверхностные	Быстрое остывание мс-	11е допускать быстрого ос-
трещины	талла в процессе ковки н после псе	тыкания «одельных мест поковки. Забивать острые углы. Вовремя подогре- вать поковку, не допускать охлаждения па сквозняке, сыром иолу н т. и. При об- разовании мелких трещин немедленно вырубать их
Внутренние трс-	Низкое качество металла,	Прогревать	заготовку
1ЦННЫ — ковоч-	г । сдостагоч пая	иласт и ч-	насквозь. Ковать быстро
пый крест	пость сердцевины заготов- ки. Неэнергичная ковка, большая подача iiokoi ки за один удар молота	и сильно. Подача за одни удар молота должна быть равной примерно 3/4 диаметра пли сторо- ны квадрата заготовки
Карбидная	Окончание ковки при вы-	Соблюдать температурный
сетка	сокой температуре. Мед- ленное остывание заэв- тсктоидиых сталей от температуры ковки	режим ковкн. Исправле- ние производить так: нормализация от темпера- туры	плюс 20—30е С, а затем обычный для данных сталей отжиг
«Нафтали нис-	Окончание ковки быст-	Соблктдать	темп с рату р-
тый» излом (ха- рактерен для быстрорежущих сталей) Раскалывание ваготовкп	рорежущей стали при вы- сокой температуре	нып режим ковкн
	Пережог металла	Соблюдать тем пс ра ту р - нып режим ковкн. Сокра- щать время ковки
ИЗГОТОВЛЕНИЕ СВАРНЫХ ИНСТРУМЕНТОВ
В настоящее время режущий инструмент из быстроре-
жущей стали изготовляется главным образом составным.
К режущей части стержневого инструмента приваривают
встык хвостовики из конструкционной стали 45, 40Х
и т. п.
При соблюдении технологии изготовления сварной ин-
струмент не уступает по прочности цельному, являясь
в то же время значительно более дешевым.
Существуют два способа сварки. Сварка трением, при
которой необходимое тепло выделяется вследствие прижа-
тия в зоне контакта заранее подготовленных свариваемых
поверхностей и их взаимного вращения с разными угловы-
ми скоростями. При изготовлении инструмента круглого
сечения диаметром от 6 до 40 мм этот метод является наибо-
лее прогрессивным. Сварка трением производится на спе-
машинах.
Для заготовок диаметром
свыше 40 мм, а также заготовок
циальных сварочных
41. Припуски на осадку
и подрезку торцов при
сварке трением, мм
	Припуск		на осадку	
заго- м	Колет-			
е.2 н	рукцион- ная		Ьыстро- режущая	
Диам ТОВК1	сталь		сталь	
6—9	3,5	4,5	1,0	2,0
10—14	3,0	4,0	1,5 2,0	2,5
15—22	2,5	3,5		3,0
23—30	2,5	3,5	2,0	3,0
31-ло	2,5	3,5	2,0	3,0
Примечания: 1. П ри-
пуск на подрезку торцоз
после сварки для быстроре-
жущих и конструкционных
сталей составляет 1 мм.
2. Общий припуск пред-
ставляет собой сумму при-
пуска на осадку и на под-
резку торцов после сварки.
квадратных, прямоугольных и
других сечений, когда невозмож-
но обеспечить взаимное враще-
ние свариваемых поверхностей,
применяется стыковая контакт-
ная электросварка. При подго-
товке к сварке проверяют ис-
правность зажимов и ходовых
частей машины, пускают воду
для ее охлаждения, устанавли-
вают на трансформаторе требуе-
мую согласно технологической
карте степень нагрева, вклю-
чают рубильник, проверяют ра-
боту автоматического выключа-
теля, устанавливают заготовки
в зажимах машины и прочно
закрепляют их (обе заготовки
должны быть расположены вдоль
одной оси), закрывают щиток,
предохраняющий от искрения.
114
42. Примерные длины выступающей
части заготовок из зажимов машины
и припуск при стыковой контактной
электросварке, мм
s
2
о
ь
о
га
га
Длина высту-
пающей части
Припуск
сз
х =
О га
г-'
ф
S
а
о 2
3 5
о £
До 10	6—8	10—16	3	2
10—20	8—10	12—15	4	2
21—25	10—12	15—18	4	2
26—30	12—14	18—22	4	2
31—35	14-10	22—24	4	3
36—40	16—18	24—28	4	3
41—45	18—20	28—32	5	3
46—50	20—22	32—38	5	3
этим
или одновременно
удалится расплавленный
Для сварки заготов-
ки частыми замыкания-
ми и размыканиями
(примерно 6—16 раз)
подогревают до 800—
900° С на длине 5—
10 мм. Хорошо нагретые
заготовки при размыка-
нии дают интенсивное
искрение. Затем сводят
заготовки до появления
дуги с бурным искрооб-
разованием и не преры-
вая дуги, г.о мере оплав-
ления подают заготовки
навстречу друг другу.
После того, как заготов-
ки сведены на расстоя-
ние, отмеченное на шка-
ле, их следует резко и
сильно прижать друг
к другу и сразу же после этого
выключить ток. При прижатии
и окисленный слой (грат) и металл сварится.
Затем открывают щиток, быстро вынимают сваренную
заготовку, предварительно освободив зажим режущей ча-
сти, визуально проверяют качество сварки, удаляют грат
ударом молотка, пропустив круглую заготовку через от-
верстие с диаметром, равным диаметру свариваемых заго-
товок. С прямоугольных заготовок грат удаляется на точи-
ле после отжига.
Заготовки загружают в печь, нагретую до 730—760° С,
выдерживают 3—4 ч и остуживают с печью до 500—6С0; С,
после чего их можно выгружать на воздух.
Контроль качества сварных заготовок (2% от партии)
производится после отжига путем двух ударов концом за-
готовки из конструкционной стали на расстоянии 5—8 мм
от шва об угол массивной металлической плиты (с поворо-
том на 90°).
Если необходимо сварить заготовки большего размера,
чем допускает мощность машины, то в них высверливают
отверстие для уменьшения площади сечения и в таком виде
сваривают. В высверленной части заготовки конструкцией-
115
ной стали необходимо сделать отверстие 3—5 мм для выхо-
да газов, образующихся при сварке.
Для выполнения сварки оставляют припуски на сплавле-
ние и осадку (табл. 41, табл. 42). До сварки заготовки
подвергают механической обработке. Это необходимо для
того, чтобы их торцы были перпендикулярны к осям. Все
заготовки, подлежащие сварке, должны быть очищены
от окалины, грязи, жира и прочих наслоений, мешающих
хорошему контакту с зажимами сварочных машин.
Если по условиям конструкции инструмента заготовки
обеих сталей имеют разные сечения, то необходимо на боль-
шей заготовке обработать шейку с размерами, равными
размерам меньшей заготовки. Длина шейки примерно
в 2,5—4 раза больше припуска на сварку. Переход от ос-
новного размера к шейке должен быть выполнен в виде гал-
тели с радиусом не менее 1—2 мм.
ПРИЛОЖЕНИЕ
1. Химический состав инструментальных углеродистых сталей
(по ГОСТ 1435—74), %
Марка стали	Содержание элементов		Марка стали	Содержание элементов	
	Угл ерод	Марганец		Углерод	Марганец
У7	0,65—0,74	0,20—0,40	УЮА	0,95—1,04	0,15—0,30
У7А	0,65—0,74	0,15—0,30	УН	1,05—1,14	0,15—0,35
У8	0,75—0,84	0,20—0,40	У11А	1,05—1.14	0,15—0,30
У8А	0,75—0,84	0,15—0,30	У12	1,15—1,24	0,15—0,35
У8Г, У8ГА	0,80—0,90	0,35—0,60	УЮА	1,15—1,24	0,15—0,30
У9	0,85—0.94	0,15—0,35	У13	1,25—1,35	0,15—0,35
У9А УЮ	0,85—0,94 0,95—1,04	0,15—0,30 0,15—0,35	УЮА	1,25-1,35	0,15—0,30
Примечание. Содержание кремния во всех марках стали со-
ставляет 0,15—0.35%. В сталях У7, У8, У8Г, У9, У10, УН, У12,
У13 содержание серы не превышает 0,03%, фосфора — 0,035%. В
сталях У7А, У8А, У8ГА, У9А, УЮА, УНА, У12А, У13А серы не
более 0,02%, а фосфора 0,03%.
2. Зависимость твердости HRC закаленных углеродистых сталей
от температуры отпуска
Марка стали	Интервалы температур отпуска, ° С				
	160-200	200—300	300—400	400 — 500	500—600
У7, У7А	< 63—60	60—54	54—43	43—35	35—27
У8, У8А, У8Г	64—60	60-55	55—45	45—35	35—27
У9, У9А	64—62	62—56	56—46	46—37	37—28
УЮ, УЮА	64—62	62—56	56—47	47—38	—
У11, У11А	65—62	62—57	57—49	49—38	——
У12, УЮА	65—62	62—57	57—49	49-33	—-
У13, У13А	66—62	. —	j	— —	
117
3. Режим ковки, отжига и закалки углеродистых сталей
Марка стали		Температура ковки, 0 С		Отжиг 0 С		Твердость НВ после отжига не более	Температура нагрева для закалки. ° С	Твердость HRC после закалки
		Начало	Конец	Температура нагрева, 0 С	Скорость охлаждения до 550° С, град/ч			
У7, У7А		ИЗО	800—830	740—760	30—50	187	800—830	61—63
У8, У8А, У8Г,	У8ГА	1120	800—850	740—760	30—50	187	790—820	62-64
У9, У9А		1100	800—850	750—770	20—40	192	780—810	62—65
У10,	У10А УН, У11А, У12А	У12,	1100	820—860	750—770	20—30	197 207	760—790	62—65
У13, У13А		1080	820—870	750—770	20—30	217	760—790	62—66
Примечания: 1. Все углеродистые инструментальные стали при закалке охлаждают в воде с пере-
носом в масло.
2.	Инструменты из сталей У7, У7А, У8, У8А, У8Г диаметром до 6 мм, из сталей У9, У9А, У10, У10А,
У11, У11А, У12, У12А диаметром до 8 мм, из сталей У13, У13А диаметром до 12 мм следует калить в масле.
3.	После 550° С стали можно охлаждать с любой скоростью.
4.	Заготовки деталей, у которых необходимо получить незначительную шероховатость поверхности при
резьбонарезании и других видах обработки, подвергают предварительной закалке и отпуску при 660—700 С.
Твердость после такой обработки НВ 183—207.
4. Химический состав инструментальных легированных сталей (по ГОСТ 5950—73), %
Марка стали	Углерод	Кремний	Марганец	Хром	Вольфрам	Ванадий	Прочие
Стали неглубокой прокаливаемости Оля режущего и измерит ельного инструмента
7ХФ	0,63—0,73	0,15—0,35	0,30-0,60	0,40—0,70	——	0,15—0,30		1
8ХФ	0,70—0,80	0,15—0,35	0,15—0,40	0,40—0,70	—-	0,15—0,30	— т
9ХФ	0,80—0,90	0,15—0,35	0,30—0,60	0,40—0,70	—•	0,15—0,30	—
11ХФ, ИХ	1,05—1,15	0,15—0,35	0,40—0,70	0,40—0,70		0,15—0,30	* —
13Х	1,25—1,40	0,15—0,35	0,30—0,60	0,40—0,70	——	—	—
ХВ4, ХВ5	1,25—1,45	0,15—0,35	0,15—0,40	0,40—0,70	3,50—4,30	0,15—0,30	——
В2Ф	1,05—1,22	0,15—0,35	0,20—0,50	0,20—0,70	1,60—2,00	0,23—0,28	—•
9X1 9Х
X, ШХ15
12X1, 120Х
9ХС
ХГС
9ХВГ
ХВГ
ХВСГ
9Х5ВФ
8Х6НФТ
8Х4ВЗМЗФ2
Стали глубокой прокаливаемости для режущего и измерительного инструмента
0,80—0,95	0,25—0,45	0,25—0,40	1,40—1,70	1	—	-  —,
0,95—1,10	0,15—0,35	0,15—0,40	1,30—1,65	—-	—	- 1
1,15—1,25	.0,15—0,35	0,30—0,60	1,30—1,65	—	—	—
0,85—0,95	1,20—1,60	0,30—0,60	0,95—1,25	—	—-	
0,95—1,05	0,40—0,70	0,85—1,25	1,30—1,65	—	—	—
0,85—0,95	0,15—0,35	0,90—1,20	0,50—0,80	0,50—0,80	—	— -
0,90—1,05	0,15—0,35	0,80—1,10	0,90—1,20	1,20—1,60	———	
0,95—1,05	0,65—1,00	0,60—0,90	0,60—1,10	0,50—0,80	0,5—0,15	-
0,85—1,00	0,15—0,40	0,15—0,40	4,50—5,50	0,80—1,20	0,15—0,30	-
0,80—0,90	0,15-0,35	0,15—0,40	5,00—6,00	—	0,30-0,50	Ni—0.90—1,30 Ti—0,05—0,15
0,75—0,85	0,15—0,40	0,15—0,40	3,50—4,50	2,50—3,20	1,90—2.50	Mo—2,5—3,00
ю
Продолжение табл. 4
Марка стали	Углерод	Кремний	Марганец	Хром	Вольфрам	Ванадий	Прочие
Стали для холодных штампов
Х6ВФ	1,05—1,15	0,15—0,35	0,15—0,40	5,50—6,50	1,10—1,50	0,50—0,80	
Х12	2,00—2,00	0,15—0,35	0,15—0,40	11,50—13,00	—	—	—
Х12ВМ	2,00—2,20	0,20—0,40	0,15—0,40	11,00—12,50	0,50—0,80	0,15—0,30	Мо—0,60—0,90
Х12М	1,45—1,65	0,15—0,35	0,15—0,40	11,00—12,50	—	0,15—0,30	Мо—0,40—0,60
Х12Ф1	1,25—1,45	0,15—0,35	0,15—0,40	11,00—12,50	—	0,70—0,90	—
7ХГ2ВМ	0,68—0,76	0,20—0,40	1,80—2,30	1,50—1,80	0,50—0,90	0,1—0,25	Мо—0,50—0,8
6Х6ВЗМФС	0,50—0,60	0,60—0,90	0,15—0,40	5,50—6,50	2,50—3,20	0,50—0,80	Мо—0,60—0,90
i
Стали для горячих штампов и пресс-форм для литья под давлением
-7X3	0,65—0,75	0,15—0,36».	0,15—0,40	3,20—3,80	—	1	—	—
8X3	0,75—0,85	0,15—0,35	0,15—0,40	3,20—3,80	1				
5ХНМ	0,50—0,60	0,15—0,35	0,50—0,80	0,50—0,80			Мо—0,15—0,30 Ni—1,40—Г,80
5ХНВ	0,50—0,60	0,15—0,35	0,50—0,8	0,50—0,80	0,40—0,70	—	Ni—1,40—1,80
5ХНВС	0,50—0,60	0,60—0,90	0,30—0,60	1,30—1,60	0,40—0,70	•—	Ni—0,80—1,20
5ХГМ	0,50—0,60	0,25—0,60	1,20—1,60	0,60—0,90	—	—	Мо—0,15—0,30
4ХМФС	0,37—0,45	0,50—0,80	0,50—0,80	1,50—1,80	—	0,30—0,50	Мо—0,90—1,20
4Х5В2ФС	0,35—0,45	0,80—1,20	0,15—0,40	4,50—5,50	1,60—2,20	0,60—0,90	Мо—1,20—1,50
4Х5МФС	0,32-0,40	0,80—1,20	0,15—0,40	4,50—5,50		0,30—0,50	
4Х5М1С
4ХЗВМФ
4Х4ВМФС
ЗХЗМЗФ
ЗХ2В8Ф
4Х2В5МФ
45Х2СВ2МФ
5ХЗВЗМФС
5Х2МНФ
ЗХ2МНФ
4ХМНФС
0,37—0,44
0,40—0,48
0,37—0,44
0,27—0,34
0,30—0,40
0,30—0,40
0,42—0,50
0,45—0,52
0,46 -0,53
0,27—0,33
0,35—0,42
0,80—1,20
0,60—0,90
0,60—1,00
0,20—0,40
0,15—0,40
0,15—0,35
0,30-0,60
0,50-0,80
0,20—0,50
0,15—0,40
0,70—1,00
0,15—0,40	4,50—5,50	—	0,80—1,10	Мо—1,20-1,50
0,30—0,60	2,80—3,50	0,60—1,00	0,60—0,90	Мо—0,40—0.60
0,20—0,50	3,20—4,00	0,80—1,20	0,60—0,90	Мо—1,20—1,50
0,30—0,50	2,80—3,50		0,40—0,60	Мо—2,50—3,00
0,15—0,40	2,20—2,70	7,50—8,50	0,20—0,50	
0,15—0,40	2,20—3,00	4,50—5,50	0,60—0,90	Мо—0,60—0,90
0,30—0,60	2,00—3,50	1,80—2,40	0.60—0,90	Мо—0,80—1,10
0,30—0,60	2,50—3,20	3,00—3,60	1,50—1,80	Мо—0,80—1,10
0,40—0,70	1,50—2,00	—	0,30—0,50	Мо—0,80—1,10 Ni—1,20—1,60
0,30—0,60	2,00—2,50	—	0,25—0,40	Мо—0,40—0.60 Ni—1,20—1,60
0,15—0,40	1.25—1,55		0,35—0,50	Мо—0,65—0,85 Ni—1,20—1,60
Стали для ударного инструмента,
ножей для холодной и горячей резки
4ХС	0,35—0,45	1,20—1,60	0,15—0,40
6ХС	0,60—0,70	0,60—1,00	0,15—0,40
4ХВ2С	0,35—0,45	0,60-0,90	0,15—0,40
5ХВ2С	0,55—0,65	0,55-0,80	0,15-0,40
6ВВ2С	0,45—0,55	0,50—0,80	0,15—0,40
6ХВГ	0,55 -0,70	0,15—0,35	0,90—1,20
6ХМФС	0,55—0,62	0,35—0,65	0,20—0,60
* to			
1,30—1,60 1,00—1,30	—		
1,00—1,30 1,00—1,30	2,00—2,50 2,00—2,50	—	—
1,00—1,30	2,20—2,70	— -	
0,50—0,80	0,50—0,80		
2,60—3,30	. 		0,30—0,60	Мо—0,20—0,50
5« Зависимость твердости HRC закаленных легированных
инструментальных сталей от температуры отпуска
Марка стали	Интервалы температур отпуска; ° С				
	160—200	200 — 300	300—400	400—500	500—600
7ХФ	60—59	59—55	—	—•	—
8ХФ	61—60	60—55	—•	—	—
9ХФ	62—60	60-55	* •	—	—
11ХФ (ИХ)	64-60	60—55	55—50	50—41	—
13Х	64—60	60—55	55—50	50—41	—
ХВ4 (ХВ5)	66—64	64—60	60—53	53—48	48—40
В2Ф		•			
9X1 (9Х)	62—59	59—55	55—49	49—41	41—35
X, ШХ15	64—61	61—55	55—49	49—41	41—28
12X1					
9ХС	64—63	63—59	59—54	54-47	47—39
хгс					
9XBF	63—60	60—56	“ 	—	
хвг	63—62	62—58	58—52	52—46	46—37
хвсг	64—63	63-59	59—54	54—47	47—39
9Х5ВФ	61—59				
8Х6НФТ	62—58	—	—	—	—
8Х4ВЗМЗФ2	62—59				
Х6ВФ	63—58	—	—	—	—
Х12	65—62	62—59	59—58	58—56	56—50
Х12ВМ					
Х12М	63—62	62—59	59—57	57—55	55—47
Х12Ф1	63—59	59—57	57—57	—	—
7ХГ2ВМ	60—59	59—56	56—53	53—48	48—39
6Х6ВЗМФС	—	—	—	—	60—58
122
Продолжение табл, 5
Марка стали	Интервалы температур отпуска, 0 С				
	160—200	2G0 —300	ЗОЭ—400	400 — 500	500—600
1 7X3, 8X3	— 1	60—58	58—55	55-50	50—39
5ХВМ	—	59—58	58—48	48—35	—
5ХНВ	—	• " 1,1	—	47	41	41—34
5ХНВС	—	——	—	—	41—35
5ХГМ	—	57—52	52—46	46—40	40—34
4ХМФС	—	 	—	—	46—36
4Х5В2ФС	—	—	- - -	—	52—51
4Х5МФС	—	—	—	—	50—45
4Х5МФ1С	—	—	—	—	50—45
4ХЗВМФ	—	—	—	50—45	—
4Х4ВМФС	—	—	—	—	53—47
ЗХЗМЗФ	—	—	—	—-	50—45
ЗХ2В8Ф	52—49	49-48	48—46	46—45	45—40
4Х2В5МФ	—	—	—	—	50—45
4Х2В2МФС	—	—	—	—	50—45
5ХЗВЗМФС	—	—	—	—	50—45 50—45
5Х2МНФ ЗХ2МНФ 4ХМНФС 4ХС	до 52	52—51	51—48	48—42	42—35
6ХС	—•	60—55	55—52	52—42	42—36
4ХВ2С		53—51	51—49	49—42	42—33
5ХВ2С	54—52	52—48	48—42	42—36	—
6ХВ2С	—	58—53	53—49	49—43	43—35
ОХВГ 6ХЗМФС	——	55—52	52—47	47—43	43—35
Примечание. Штампы из сталей Х12, Х12М и Х12Ф1 пос-
ле закалки от температуры 1115—1130° С подвергают трехкратному
отпуску при 500—520° С.
123
К 6. Режимы ковки, отжига и закалки легированных сталей
4^																	
Марка стали	Температура ковки, ° С		Отжиг		Закалка			Примечание
	На- чало	Конец	Темпера- тура на- грева, 0 С	Твердость НВ не бо- лее	Температура нагрева, 0 С	Охлаждаю- щая среда	Твердость HRC	
7ХФ	1100	800	800—820	229	820—850	Масло	60—61	Инструмент толщиной свыше 10 мм можно ка- лить в воде с переносом в масло. Температуру при этом следует умень- шить на 10—20° С
8ХФ				241			61—62	
9ХФ				241			61—63	
11ХФ, их	1100	820	750—790	229	810—830	»	>62	То же
13Х				241	800—820			
ХВ4, ХВ5	1100	850	780—800	255	800—820	Вода, затем масло	64—67	Инструмент	сложного профиля
					820—860	Масло		
В2Ф	1125 L	775	780—80С	)	229	780—800	Вода, затек' масло	> 62	Инструмент сложного профиля
9X1, 9Х	Г-мв 1120	800	780—800	229	820—850	Масло	> 62	Инструмент толщиной до 15 мм можно подвер- гать ступенчатой закалке
X, ШХ15	1120	800	780—800	229	840—860	»	>62	—
12X1	1140	840	790—820	241	850—870	»	>62	—
9ХС	1120	840	790—810	241	850- 880		>62	Инструмент толщиной до 35 мм можно калить в охлаждающей среде при температуре 180—200° С
ХГС	1100	850	790-810	241	820—860	»	> 62	—
9ХВГ	1120	820	780—800	241	820—840	»	> 62	Сталь диаметром до 35 мм закаливается на твердость HRC 60 и гы- ше при ступенчатой за- калке в масле или рас- плаве с температурой 180—200° С
ХВГ	1100	830	780—820	255 /	820—850		> 62	
_ хвсг о<	1100	820	770—800	241	840—860		> 62	Прокаливаемость до 100 мм
Продолжение табл. 6
Марка стали	Температура ковки, 9 С		Отжиг		Закалка			Примечание
	На- чало	Конец	Темпера- тура на- грева, 0 С	Твердость НВ не более	Температура нагрева, ? С	Охлаждаю- щая среда	Твердость HRC	
9Х5ВФ	1140	870	840—860	241	950—1000	Масло	>58	—
8Х6НФГ	1140	870	830—850	241	950—1000		> 58	/
8Х4ВЗМЗФ2	1150	900	820—840	255	1150—1170	»	>61	—
Х6ВФ	1140	870	840—860	241	980—1000	»	>61	В процессе охлаждения от температуры отжига выдерживают при 700° С в течение 2—3 ч 1
Х12	1100	860— 880	850—870	255	950—1000	Масло, тонкие изделия на воздухе	>60	В процессе охлаждения от температуры отжига выдерживают при 720— 750° С в течение 2—3 ч
Х12ВМ					1020—1040			
Х12М					1000—1050			
Х12Ф1					1050—1080			
7ХГ2ВМ	1150	900	780—800	255	840—880	Воздух	> 58	Отжигают в пакетах с засыпкой
6Х6ВЗМФС	1100	800		255	1055—1075	Масло	> 60	—
7X3	. 1150	820	800—820	229	850—880	»	> 54	—-
8X3				241			> 56	
5ХНМ	1200	850	790 -820	241	830—860	»	> 56	При необходимости ре- монта штампы подвергают высокому отпуску при 650—690° С с охлажде- нием на воздухе
5ХНВ	1150	850	790—820	255	840—860	»	> 56	
5ХНВС	1180	870	810—830	255	860-880	»	>56	
5ХГМ	1150	800	790—810	241	820—850	»	> 56	
4ХМФС	1150	850	790-810	241	920—930		> 55	
4Х5В2ФС	1140	850	850—870	241	1030—1050	Масло или воздух	> 60	Отжиг можно заменить отпуском при 760—780° С с охлаждением на воз- духе
4Х5МФС	1150	850	840—860	241	1000—1020	Масло	> 50	
Продолжение табл. 6
Марка стали	Температура ковки, ° С		Отжиг		Закалка			Примечание
	На- чало	Конец	Темпера- тура на- грева, 0 С	Твердость HJ3 не более	Температура нагрева, 0 С	Охлаждаю- щая среда	Твердость HR.C	
4Х5МФ1С	1150	850	840—860	241	1020—1010	Масло	> 50	—
4ХЗВМФ	1140	850	810—830	241	1040—1060	»	> 52	
4Х4ВМФС	1150	‘ 850	860—890	241	1050—1070	»	53—47	Перед закалкой рекомен- дуется подстужи вание до 900° С
ЗХЗМЗФ	1150	850	910-930	241	1030—1050	»	>40	—
ЗХ2В8Ф	1160	920	820 -830	241	1050—1100	»	>48	—
4Х2В5МФ	1200 1	850 1	850—870	241	1060—1080	/	> 50	Вместо отжига можно применять отпуск при 750—780° С с охлажде- нием на воздухе
4Х2В2МФС	1200	850	830—850	241	1080—1100	»	>55	
5ХЗВЗМФС	1200	850	830—850	241	1120—1140	»	>53	—
4ХС	•1160	800	830—840	217	880—900	»	>56	—-
6ХС	1160	840	820—840	229	860—900	»	> 60	—-
4ХВ2С	1140	800	800—820	229	860—900	»	>53	—
5ХВ2С	1140	800	800—820	255	860—900		>54	—
6ХВ2С	1150	820	780—820	269'	860—900	»	>58	—
6ХВГ	1160	800	760-780	217	830—860	»	>56	—
5Х2МНФ	1150	820	780-820	255	960—980	»	>56	—
6ХЗМФС	1150	850	760—800	241	980—1020	1	»	>56	—
Примечания: 1. Все поковки с содержанием углерода свыше 0,8%, а также поковки сложной кон-
фигурации до 700° С следует охлаждать на воздухе, а затем более медленно, в футерованных ямах, золе и
т. п. Поковки из высоколегированных сталей необходимо охлаждать медленно от верхней температуры. Круп-
ные поковки простой конфигурации следует охлаждать на спокойном воздухе, избегая сквозняков и местного
переохлаждения.
2. Охлаждение после отжига всех марок инструментальных сталей целесообразно вести вместе с печью,
учитывая, что наиболее важным является снижение температуры от температур отжига до 500° С. Скорость
охлаждения ие должна превышать 20—30° С/ч для высокоуглеродистых сталей и 40—60°С/ч для среднеугле-
родистых. Ниже 500° С скорость охлаждения не регламентируется.
3. При нагреве под закалку окончательно обработанный и особенно пешлифуемый инструмент из всех
марок сталей, содержащих повышенное содержание кремния, например, 9ХС, ХГС, 4ХС, 6ХВ2С, а также
из марки сталей с температурой закалки выше 900° С необходимо тщательно предохранять от обезуглерожи-
7. Химический состав быстрорежущих сталей
(по ГОСТ 19265—73), %
Марка стали	Углерод	Хром	Вольфрам	Ванадий	Кобальт	Молибден не более
Р18	0,7—0,8	3,8—4,4	17,0—18,5	1,0-1,4	-	1,0
Р12	0,8—0,9	3,1—3,6	12,0—13,0	1,5—1,9	—•	1,0
Р9	0,85—0,95	3,8—4,4	8,5—10,0	2,0—2,6	——	1,0
Р6М5	0,80—0,88	3,8-4,4	5,5—6,5	1,7-2,1		5,0—5,5
Р6М5ФЗ	0,95—1,05	3,8-4,3	5,7-6,7	2,2—2,7	—	5,5—6,0
Р12ФЗ	0,95—1,05	3,8—4,3	2,0—13,0	2,5—3,0	—	0,5—1,0
Р18К5Ф2	0,85—0,95	3,8-4,4	17,0—18,5	1,8-2,4	5,0—6,0	1,0
Р9К5	0,9—1,0	3,8—4,4	9,0—10,5	2,2—2,6	5,0—6,0	1,0
Р6М5К5	0,82—0,90	3,8—4,3	6,0—7,0	1,7-2,2	4,8—5,3	5,8—5,3
Р9КЮ	0,9—1,0	3,8—4,4	9,0—10,5	2,0—2,6	9,0—10,5	1,0
Р9М4К8	0,9—1,0	3,0—3,6	8,5—9,6	2,1—2,5	7,5—8,5	3,8-4,3
Р10К5Ф5	1,45—1,55	4,0—4,6	10,0—11,5	4,3—5,1	5,0—6,0	1.0
Примечание. Стали Р6М5 и Р6М5ФЗ содержат не более
0,25% серы. Содержание фосфора в сталях Р6М5, Р6М5ФЗ, Р6М5КЗ,
Р9Л44К8 и РЮК5Ф5 не превышает 0,035%. Все остальные марки
содержат не более 0,4% марганца, 0,5% кремния, 0,4% никеля,
0,03% серы, 0,03% фосфора.
8. Режимы ковки и термической обработки быстрорежущей стали
Марка стали	Температура ковки, ° С		Твердость НВ после отжига не более	Закалка		
	Нача- ло	Конец		Температура нагрева, °C	Темпера- тура от- пуска, ° С	Твердость HRC, не менее
Р18	1200	900	255	1270—1290	550—570	62
Р18К5Ф2	1180	900	285		560—580	63
Р12	1150	875	255	1240—1260	550—570	62
Р12ФЗ			269			63
Р10К5Ф5	1180	930	285	1230—1250	560—580	64
Р9	1200	900	255	1220—1240	550—570	62
Р9К5	1200	875	269		560—580	63
Р9КЮ .	1200	850	269		560—580	63
130
Продолжение табл. 8
Марка стали	Температура ковки, ° С		Твердость НВ после отжига не более	Закалка		
	На- ч ало	Конец		Температура, нагрева, ° С	Темпера- тура, от- пуска, ° С	Твердость HRC, не менее
Р6М5ФЗ	1180	860	269	1210—1230	540—560	63
Р6М5К5	1180	860	269			64
Р9М4К8	1190	870	285			61
Р6М5	1160	850	255			63
Примечания: 1. Охлаждение поковок рекомендуется произ-
водить в колодцах с сухими подогретыми песком, золой или шла-
ком.
2. Для отжига заготовки загружают в печь, нагретую не выше
600° С, нагревают до 840—870° С, охлаждают со скоростью не выше
20° С/ч. Для крупных садок следует выбирать нижний предел тем-
ператур отжига. Сталь после холодной деформации вместо огжига
отпускают при 720—750е С и охлаждают на воздухе, в масле или в
воде. Верхние пределы температур принимают для инструмента про-
стой формы* Для предотвращения образования трещин инструмен-
ты особо сложной формы, например фрезы диаметром свыше 200 м,
толщиной 6—8 мм с глубоким зубом, рекомендуется закаливать в
масле при температуре примерно 200° С, после чего охлаждать в
этой ванне до комнатной температуры.
3. Все быстрорежущие стали подвергают двух-, реже трех-
кратному отпуску по одному часу. После отпуска инструмент охлаж-
дают на воздухе до комнатной температуры, а затем производят
следующий отпуск.
9. Зависимость твердости HRC от температуры отпуска стали
Темпера- тура, ° С	Сталь		Темпера- тура, ° С	Сталь	
	45,50	4 0Х		45,50	4 0Х
200—300	54—50	54—52	500—600	33—24	36—30
300—400	50—41	52—45	600—650	24—20	30—25
400—500	41—33	45—36			
131
10. Значение твердости, определяемой различными						<Г методами		;			Продолжение табл, 10							
Твердость НВ		Твердость по		Роквеллу	сх л i !=		са fct>,	Твердость НВ		Твердость по Роквеллу			о ,		>. 1 й
						вердость 'V							с		. t~ ,2,
Диаметр отпечатка шарика, мм	Число твердости	HRC	HRA	HRB	о о; е; id С Е г; сп ЕЗ >> О >> Т* C.CJ О О." а \ о о о ст m		р О о ^5 о Cl>> Е О CL И Е S	Диаметр отпечатка шарика.	Число твердости	HRC	HR А	HRB	а# 3 CL О О Е « О ' СО г; cl^: Й F	-	JQ f- CJ %	гордость ipyroft с VI и по II
					Н С CU К см	нд:	И О’	мм					сз < <и Гм о Н О й а см	на:	й >. <
2,2	780	72	89	—		1224	—>	1	4,35	192	15	58	92		190	30
2,25	745	70	87	—		1116	— -								
2,3	714	68	86	—	84,4	1022	- - -1	4,40	187	—	57 •	91	—	186	-
2,35	682	66	85		82,8	941	90	4,45	183	—	56	89	—	183	—
2,40	653	64	84	—	81,1	868	86	4,50	179	- - --	56	88		177	—
2,45	627	62	83	—	79,3	804	84	4,55	174		55	87	  -	174	 .
2,50 2,55	601 578	60 58	82 81		77,5 75,7	746 694	81 78	4^60	170	—		86	—	171	—
2,60	555	56	79	  	73,9	649	75	4,65	166	—	—	85	——	165	11
2,65	534	54	78	•	 	72,0	606	71	4,70	163	Ш - 	I	—	84	—	162	—
2,70	514	52	77	—	70,2	587	69	4,75	159			83	„	_	159	—
2,75 2,80	495 477	50 49	76 76		68,5 67,6	551 534	66 65	,	4,80	156	—	—	82	—	154	—
2,85	461	48	75	—	66,7	502	64	4,85	153	—	—	81	—	152	  
2,90	444	46	74	—	64,8	473	61	4,90	149	—	—	80	—	149	—
2,95	429	45	73	—	64,0	460	59	4,95	146	..	—	78	... .	147	—
3,00 3,02	415 409	44 43	72 72	— —	63,1 62,2	435 423	58 57	5,00	143	—	—	76	—	144	—
3,05	401	42	71	—	61,3	412	56	5,05	140	—	—	76	——•	— 	—
3,10	388	41	71	—	60,4	401	55	5,10	137	—	—	75	—		—
3,15	375	40	70	112	59,5	390	53	5,15	134			- - -	74	—	—	—
3,20 3,25	363 352	39 38	70 69	Ill	58,6 57,7	380 361	52 51	5,20	131	—	—	72	—	—	—
3,30	341	37	68			56,8	344	50	5,25	128	 	—	71	—	— '	
3,35	331	36	68	109	55,9	335	49	5,30	126	—	—	69	—	—	—
3,40	321	35	67	—	55,0	320	48	5,35	124	—	—	69	—	—	—
3,45 3,50	311 302	34 33	67 67	108	54,2 53,3	312 305	47 46	5,40	121	—	—	67	—	—	—
3,55	293	31	66	106	51,3	291	43	5,45	118	—	—	66			
3,60	286	30	66	—	50,4	285	42	5,50	116	—	—	65	—	—м	
3,65	277	29	65	 ~~-	49,5	278	41	5,55	114	—	—	64	—	—	—
3,70	269	28	65	105	48,6	272	40	5^60	119			62	- - .		—	—
3,75	262	27	64				47,7	261	39								
3,80	255	26	64	103	46,8	255	38	5,65	109	- -	-—	61			
3,85	248	25	63	—	45,9	250	37	5,70	107	—	—	59	—		
3,90	241	24	63	100	45,0	240	36	5,75	105		—	58	—	—	—
3,95	235	23	62	99	44,0	235	35	5,80	103			57			- 	—' 1 
4,00	228	22	62	98	43,2	226	34		1 ио			ЧА			
4,05	223	21	61	97	42,3	221	33	5,85	101			 	00			
4,10	217	20	61	97	41,5	217	33	5,90	99	*“' 	—	54	—•		
4,15	212	19	60	96	——	213	32	5,95	97	' —	—	53	—	—	—
4,20	207	18	60	95	—	209	32	6,00	96				52	.——	—	—
4,25	202	16	59	94		201	31					49,5		1	
4,30	196	15	58	93		197	31	6,10	92		—				
								6,20	88		—	47		1	“	
132
133
Продолжение табл. 10
Твердость НВ		Твердость по		Роквеллу	О 1	*	>> • S’	
Диаметр отпечатка шарика, мм	Число твердости	HRC	HRA	HRB	Твердость по Супер- Роквеллу при нагруз 29.4Н	Твердость HV	Твердость упругой О' дачи по Ш
6,36	84	— —	—	43,5		—	-
6,48	80	—	—	40,5	—	—	—
6,56	78	—	—	38,5			—	—
11. Техническая характеристика камерных электропечей
Печь	Размеры рабочего прост- ранства, мм			Рабочая темпера- тура, ° С	Мощность, кВт
	Ширина	Длина	Высота		
Нагрев в воздушной окислительной атмосфере					
СНО 3.2.6.25/15	320	600	250	1500	235
СНО 3.6.2/10	300	600	200	1000	14,6
СНО 4.8.2,5/Ю	400	800	250	1000	25
СНО 6.12.4/10	600	1200	400	1000	71
СНО 8.16.5/10	800	1600	500	1000	81
Нагрев в защитной атмосфере					
СНЗ 3.6.2/10	300	600	200	1000	14
СНЗ 4.8.2,5/10	400	800	250	1000	25
СНЗ 6.12.4/10	600	1200	400	1000	53
СНЗ 6.12.4/12	600	1200	400	1200	52
СНЗ 8.16.5/10	800	1600	500	1000	81
Список литературы
1.	Геллер Ю. А. Инструментальная сталь. М.: Металлургия,
1975. 584 с.
2.	Горюнов И. И. Пресс-формы для литья под давлением: Спра-
вочное пособие. М.: Машиностроение, 1973. 253 с.
3.	Каменичный И. С. Пособие термисту инструментального цеха.
К.: Техшка, 1975. 176 с.
4.	Полевой С. Н., Евдокимов В. Д. Обработка инструментальных
материалов. Справочник, К.: Техн1ка, 1980. 150 с.
5.	Рейцесс В. Б., Литвин В. М. Химико-термическая обработка
деталей. К.: Техшка, 1980. 152 с.
6.	Самохоцкий А. И., Парфеновская Н. Г. Технология термиче-
ской обработки металлов. М.: Машиностроение, 1976. 311 с.
Содержание
Стр-
Предисловие................................................. 3
Классы сталей и их назначение............................... 5
Деление сталей на классы по назначению и химическому
составу................................... ....	5
Легирующие элементы	в	инструментальных сталях ...	7
Строение стали и превращения, происходящие в железе и ста-
ли при нагревании и охлаждении.............................. 8
Строение стали ....................................... 8
Превращения, происходящие в стали при нагревании . .	13
Превращения, происходящие в стали при непрерывном
охлаждении.................	.	....	...	14
Изотермические превращения при температуре выше 2003 С 15
Контроль качества металлов .	.................... 16
Термическая обработка стали при сквозном нагреве............22
Нагрев стали........................................  22
Защита инструмента от окалинообразования и обезуглеро-
живания ...................................... . . .	27
Отжиг и нормализация................................. 29
Закалка и отпуск..................................... 32
Термическая обработка стали при поверхностном нагреве
ТВЧ................................................. 44
Химико-термическая обработка стали ....................... 57
Цементация.......................................... 57
Азотирование ....................................... 65
Цианирование........................................ 71
Борирование......................................... 76
Брак при химико-термической обработке............... 76
Термическая обработка инструмента......................... 76
Режущий инструмент............................... 76
Измерительный инструмент............................ 90
Штампы для горячей штамповки.......................•	92
Пресс-формы для литья под давлениехМ................ 97
Штампы для холодной штамповки........................ 99
Ножи для резки металла..............................101
Направляющие колонки и втулки........................102
Слесарный инструмент.................................102
Пневматический инструмент............................104
Кузнечный инструмент.................................105
Инструмент для обработки дерева......................106
Правка (рихтовка) закаленного инструмента............108
Особенности ковки инструментальных сталей..................109
Изготовление сварных инструментов.........................114
Приложение.................................................117
Список литературы . .....................................  134
135
Библиотека рабочего
Иосиф Соломонович КамеНичный
Пособие термисту инструментального цеха
Редактор П. Ф. Боброва
Оформление художника Л. А. Дикарева
Художественные редакторы Л. А. Дикарев, И. В. Рублева
Технический редактор Н. А. Бондарчук
Корректор Л. К. Литовская
Информ, бланк № 2243
Сдано в набор 27.05.81. Подписано в печать 02.02-82. БФ 05173. Формат
84Х1081/я2- Бумага типогр. № 2. Гярн. лит. Печ. выс. Усл.-печ. л. 7» 14.
Усл. кр.-отт. 7,44. Уч.-изд- л. 7,2. Тираж 16000 экз. Зак. 1-215 .Цена 35 к.
Издательство «Техника», 252602, Киев, 1, ГСП, Крещатик, 5.
Отпечатано с матриц Книжной фабрики им М. В. Фрунзе на Книжной
фабрике «Коммунист», 310012, Харьков-12, Энгельса, 11*

35 к.
Внедрение
новых марок сгалей
и сплавов, зачастую
труднообрабатываемых,
применение для
изготовления
инструмента
сложнолегированных
сталей, высокая
твердость его требуют
от термиста
инструментального
цеха умения хорошо
ориентироваться при
выборе
технологического
процесса термической
обработки в причинах
возможного появления
брака, приемах его
предотвращения.
В книге помещены
сведения, необходимые
термисту
в его повседневной
работе. Изложены
особенности сквозного
и поверхностного
нагрева. Описаны
основные превращения
в стали, происходящие
при нагреве и
охлаждении ее. Даны
практические приемы
термической обработки
инструмента.
Проанализированы
причины появления
брака, приведены
рекомендации по его
исправлению
и предотвращению.