Heat Treatment, Selection, and Application of Tool Steels

В процедурах термообработки почти каждого цеха по всему миру уже выработались или ещё выработаются дурные привычки. Поэтому эта книга будет наступать людям на больные места. Вам может казаться, что за все эти годы вы работали не так уж плохо и вполне успешно справлялись. Эта книга не предназначена для изменения всего, что делается в цехе. Она должна изменить только то, что позволит продлить срок службы инструмента и устранить опасные методы. Она покажет правильные этапы термообработки — не единственный путь, а правильный путь! Существуют сокращённые пути: одни связаны с небольшим риском, другие — с чрезвычайно серьёзным. Одна очень важная отрасль, которая прямо не рассматривается в книге, — ковочное или кузнечное производство. Сегодня многие кузнецы используют весьма сложное термообрабатывающее оборудование, но существует целый ряд кузнечных цехов и кузниц, где термообработку ведут в огне горна, оценивая цвет на глаз, выдерживая металл неконтролируемое время и закаливая его в отработанном моторном масле. Если вы работаете в этой отрасли, важно понимать те же основы и осознавать, что ваши упрощения делают с готовым изделием. Все металлы, рассматриваемые в книге, можно ковать, но любой из них может разрушиться, если с ним неправильно обращаться при термообработке. Мы все знаем, что экономика сильно влияет на путь изготовления продукции. По той же экономической причине вам нужно знать основные сведения, которые позволят понять, как любое применяемое вами упрощение может повлиять на вашу продукцию. Термообработка действительно является наукой. Это точная наука. Это не игра в угадывание и не то, к чему следует относиться легкомысленно. К сожалению, многие руководители и владельцы компаний считают термообработку простым процессом, не требующим такой квалификации, как некоторые другие операции. Саму печь часто задвигают в тёмный угол и редко обслуживают. Слишком часто ей уделяют мало внимания в общем плане работы. Представьте возможную ситуацию. Представьте себя руководителем компании, штампующей важную деталь, встроенную в вашу линейку продукции. Ваши инженеры потратили дни на разработку изделия и чертежей, чтобы деталь работала в вашем применении. Затем вы приняли заказ клиента на новую линейку продукции и дали слово поставить её в согласованный срок. Вы заплатили хорошие деньги за проектирование точно подходящего инструмента и ещё больше — хорошо обученным инструментальщикам, которые днями или неделями обрабатывали детали штампа для изготовления вашей детали. А затем, после всей этой тщательной подготовки, вы подвергаете то, что фактически является жизненной силой вашей компании, короткому двух- или трёхчасовому процессу в давно работающей печи с операторами, которые хотят гордиться своей профессией, но учились термообработке по самым разным источникам. Это может напомнить стояночный тормоз вашего автомобиля. Когда наступает момент, когда он действительно нужен, а за ним не ухаживали или он сломан, думать о ремонте уже несколько поздно. Или это может напомнить, как вы отдаёте автомобиль жены механику, который никогда в жизни не ремонтировал стояночный тормоз, а начальник отвёл ему на всю работу лишь полчаса. Эта книга появилась после многих лет общения с инженерами и другими людьми, работающими в термообработке. Было очевидно, что необходимы добротные, надёжные сведения и инструкции. Наибольший вклад в книгу внесли несколько тысяч пользователей металла, посетивших более 250 семинаров автора. Они приводили примеры своих проблем и отказов, которые исследовались и решались во время этих семинаров. В каждой компании и на каждом семинаре люди с удивлением узнавали о более совершенных приёмах того или иного рода. Последующая работа после семинаров и распространение информации показали, что благодаря этим приёмам были сэкономлены миллионы долларов. После завершения семинаров оставалась проблема отсутствия последующего обучения и надёжных справочных материалов, доступных новым инструментальщикам, термистам и инженерам. Отсюда возникла необходимость написать эту книгу. Значительная её часть изложена так же, как материал подавался на семинарах, и определения многих терминов вы встретите по мере их появления, а не в глоссарии. Первоначальный процесс выбора инструментальных сталей, использованный в тексте, был разработан и защищён авторским правом автора в 1980 году. В этой книге процесс выбора заново представлен в виде мишени, на которую следует навести прицел и стремиться к лучшему. До сих пор сведения об обрабатываемости, ударной стойкости и износе не были доступны в одном источнике. Информация была собрана и истолкована по материалам многих металлургических предприятий и сопоставлена с авторитетными данными, опубликованными ASM International во многих её прекрасных книгах. Всё было проверено и перепроверено, чтобы предоставить самые лучшие и правильные доступные данные. На создание личной библиотеки, позволившей собрать эти сведения, ушли годы. Работа над книгой началась несколько лет назад, а первая версия была закончена в марте 1991 года. С тех пор её постоянно пересматривали и обновляли, включая новую информацию. С самого начала целью было написать недорогую книгу, доступную каждому инструментальщику, станочнику и инженеру, работающему с инструментальными сталями. Сведения, которые вы найдёте внутри, многократно окупят стоимость книги, и ваша компания, вероятно, убедится, что информация на этих страницах позволит сэкономить много времени и денег. Билл Брайсон, AIM (Advisor in Metals), январь 2005 года.

ЭТО НЕ КНИГА О МЕТАЛЛУРГИИ, А КНИГА, КОТОРАЯ ПРОСТЫМИ СЛОВАМИ ОПИСЫВАЕТ, ЧТО ПРОИСХОДИТ С МЕТАЛЛОМ ВО ВРЕМЯ ТЕРМООБРАБОТКИ! Цель книги Heat Treatment, Selection, and Application of Tool Steels — сделать искусство термообработки понятной практикой, устранить тайну, которая, кажется, окружает термообработку инструментальных сталей, и дать рациональную основу для осознанного выбора конкретной инструментальной стали в зависимости от предполагаемого применения. Она написана ясным, понятным, повседневным языком и не охватывает множество тем только ради увеличения числа страниц. Книга непосредственно нацелена на область термообработки. Она рассматривает её прямо, а затем переходит к процессу выбора. Существует великое множество книг, пытающихся рассматривать инструментальные стали и термообработку. К сожалению, они склонны увязать в многочисленных типах печей и оборудования, доступных по всему миру. В настоящем предмете — термообработке — они многое оставляют на догадки. Эта книга избегает углубления в характеристики оборудования, чтобы сосредоточиться на выборе, термообработке и эксплуатационных характеристиках. Если вам требуется оборудование, вы и ваша компания можете определить свои требования, поговорив с производителями и продавцами оборудования, чтобы выбрать печь, идеально подходящую для ваших нужд. Если вам нужны сведения о различных доступных типах печей, обратитесь к другим книгам о печах, предназначенных для инструментальных сталей и термообработки, и свяжитесь с заслуживающими доверия производителями печей. Они помогут хорошо понять основные различия между печами и учесть ваши конкретные нужды. Не забудьте поговорить со многими коллегами-термистами из других компаний вашего региона. Познакомьтесь со своими коллегами и не бойтесь подробно расспрашивать их о достоинствах и недостатках оборудования. И не позволяйте им забывать говорить о недостатках. Именно они могут сильнее всего повлиять на ваши потребности. Вы найдёте несколько глав, посвящённых процессу термообработки и изложенных простыми, понятными основными терминами. Вы также увидите, что существуют несколько областей металлургии и относящихся к ним терминов, которые нужно понимать в достаточной мере, если вы собираетесь освоить термообработку. Но и эти термины книга опишет повседневным языком, чтобы вы могли полностью усвоить и понять основы без путаницы длинных металлургических терминов и определений. Главное — не сдавайтесь. Если вы не понимаете тему, вероятно, она обсуждается в другой части текста. Книга специально рассматривает термообработку инструментальных сталей, которыми вы пользуетесь каждый день в инструментально-штамповочном цехе. Чтобы действительно усвоить предмет, необходимо полностью прочитать главы 1–5. Даже если вы не используете D2, очень важно прочитать главу 5. Она нужна для того, чтобы вы получили базовые знания для термообработки всех остальных марок. В большинстве инструментальных цехов есть собственная печь, обычно с воздушной атмосферой, на которую рассчитывают при закалке инструментов и штампов, используемых внутри предприятия. Не огорчайтесь и не стыдитесь оборудования, с которым вам приходится работать, — просто научитесь как можно лучше пользоваться тем, что у вас есть. Гораздо серьёзнее положение инструментального цеха, который вообще не контролирует процесс. Некоторые из вас работают или будут работать на крупных заводах с централизованным термическим отделением, выполняющим все виды термообработки. Некоторые будут отправлять инструменты на закалку коммерческим термообработчикам. Во всех случаях потребности и процессы одинаковы. Отличается требование понимать, как сделать всё правильно или как объяснить другому человеку, что именно вы хотите получить. Централизованная или коммерческая термообработка обычно ориентирована на большие партии работ, поступающих в больших количествах. Ваши потребности как инструментальщика, которому нужна термообработка малых партий, обычно создают для таких цехов больше хлопот, чем экономической выгоды. Но они предлагают закалку инструментов в надежде позднее получить от вашей компании более крупную партию. Это ещё одна причина точнее описывать свои требования, когда вы пользуетесь сторонними услугами термообработки инструментов. Всегда рекомендуется, чтобы инструментальный цех располагал собственным оборудованием и мог контролировать результат. В конце концов, инструменты должны как следует сопротивляться износу и выдерживать работу, иначе компания не получит прибыли, на которую рассчитывает от так называемых больших партий. По ходу книги вы получите основательное понимание того, как проводить термообработку деталей, не жертвуя износостойкостью, и узнаете, как свести к минимуму потери из-за растрескивания или деформации. Вы вкладываете огромное количество времени и денег в механическую обработку деталей. Разумеется, вы не хотите потерять их из-за неправильно понятого правила или ошибочного упрощения. Книга также представит новаторский подход к выбору инструментальной стали: будут рассмотрены 28 наиболее популярных марок инструментальной стали на рынке вместе с тремя легированными сталями и объяснены основы оценки каждого применения. Тогда и только тогда вы сможете сделать обоснованный выбор. Не существует одной инструментальной стали, пригодной для всех применений. Есть надежда, что мишень Advisor in Metals (AIM) Tool Steel Selector, представленная и объяснённая в главе 20, поможет вам улучшить или подтвердить выбранное направление.