МОДИФИЦИРОВАНИЕ ПОВЕРХНОСТИ БЫСТРОРЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА СОВМЕСТНЫМ НАСЫЩЕНИЕМ ВОЛЬФРАМОМ И АЗОТОМ

Актуальность проводимого исследования обусловлена ужесточением требований к производительности быстроре-жущего инструмента при повсеместном внедрении автоматических линий и станков с числовым программным управлением. Повышение ресурса работы инструмента необходимо также в целях снижения потребления дорого-стоящих легирующих элементов, в первую очередь, вольфрама. Решение этих задач требует применения технологий упрочнения режущих поверхностей. Свою эффективность при поверхностном упрочнении различных сталей показали комбинированные процессы химико-термической обработки (ХТО), сочетающие диффузионное поверхностное леги-рование с насыщением азотом. В настоящей работе поставлена цель исследования процесса совместного поверх-ностного насыщения быстрорежущей стали вольфрамом и азотом для повышения стойкости малоразмерного ин-струмента. Экспериментальные исследования проводились на образцах и сверлах малого диаметра из стали Р6М5. Для лабораторных экспериментов по комбинированному процессу ХТО использовали установку для азотирования в многокомпонентных средах. Металлизацию вольфрамом осуществляли шликерным методом с параллельным азоти-рованием инструмента в тлеющем разряде. Для определения режима, обеспечивающего необходимые температуры для насыщения вольфрамом и азотом, был проведен замер температур контрольных образцов стали на поверхности и в сердцевине при различных длительностях импульса тока в фазе прогрева. Металлографическим анализом уста-новлено, что в результате ХТО в стали Р6М5 формируется поверхностный модифицированный слой толщиной 10…15 мкм. Структура слоя представляет собой зону внутреннего азотирования, которая состоит из твердого раствора вольфрама и азота в железе и дисперсных включений нитридов вольфрама. Дисперсионное и твердорас-творное упрочнение обеспечивает двукратное повышение микротвердости модифицированного W-N слоя по сравне-нию с основой сплава. Под упрочненным слоем выявлена переходная диффузионная зона азотистого мартенсита, ко-торая создает плавный градиент микротвердости от слоя к сердцевине, что предохраняет его от охрупчивания, отслаивания и выкрашивания. Методом металлофизического моделирования по разработанной ранее методике про-веден расчет показателя упрочнения модифицированного слоя (прироста предела текучести), который показал, что с увеличением концентрации вольфрама в слое растет доля компонента дисперсионного упрочнения частицами W2N. Натурные испытания в условиях производства установили, что инструмент с упрочненным слоем обладает повы-шенной стойкостью. Стойкость сверл, определяемая по количеству просверленных отверстий до выхода из строя, повышается в 2,2 раза при сверлении по стали 30ХГСА и более чем в 7,0 раз при сверлении по титановому сплаву ВТ-23.