Главная  Комплексное легирование стали 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 [ 21 ] 22 23 24 25 26 27 28

И пережженной чугунной стружки (без масел и цветной стружки);

для сталей, закаливаемых от температур выше 900 °С, бумага (2-3 слоя) и сухой древесный уголь; карбюризатор, предварительно отработавший при температуре, превышающей температуру закалки на 50°С.

Для уменьшения коробления при нагреве (особенно в ваннах) применяют промежуточный нагрев: однократный при 650-680 X (700-750 °С) или 840- 870 X и двукратный - в обоих температурных интервалах. При медленном нагреве под закалку (в ящиках с защитным материалом) промежуточный нагрев не обязателен.

Время выдержки в камерных печах принимают из расчета 50-70 с на 1 мм толнщны или подбирают экспериментально.

Время выдержки в соляных ваннах на 1 мм толщины инструмента: 18- 24 с - при нагреве в интервале 650- 850 °С и при окончательном нагреве в интервале 820-950X; 15-20 с - при окончательном нагреве в интервале 1000-1150 °G сталей с меньшим чем 1,5% суммарным содержанием вольфрама, молибдена и ванадия; 20- 30 с - с содержанием их 1,5-3,0%; 30-50 с - с содержанием их более 3%.

Продолжительность выдержки при отпуске устанавливается по табл. 58. Загрузку для отпуска проводят в печь с температурой не выше 300-400 °С с целью уменьшения коробления. Крепежную часть инструмента дополнительно отпускают при 600-700 °С для повышения сопротивления циклическим и ударным нагрузкам.

Стали повышенной вязкости и умеренной теплостойкости (5ХНМ, 5ХНВ, 5ХНВС, 5ХГМ, 4ХМФС, 4ХМНФС, ЗХ2МНФ, 5Х2МНФ) относят к доэвтектоидной или эвтектоидной группе. Применяют их в основном для молотовых штампов, а также для изготовления крупных штампов, контейнеров, бандажей и матриц.

Содержание карбидообразующих элементов в сталях минимально (до 7- 9 мае. долей, %), что исключает возникновение карбидной неоднородности даже в крупных сечениях. Основная карбидная фаза - цементит. В не-

больших количествах (до 3%) могут образовываться более термостойкие карбиды МззСб, МрС, МС, вызывающие вторичное твердение. Поэтому теплостойкость сталей невысокая. Стали 5ХНМ, 5ХНВ, 5ХНВС, 5ХГМ сохраняют предел текучести до 1000 МПа при нагреве до 350-375 °С, а стали 4ХМФС, 4ХМНФС, ЗХ2МНФ, 5Х2МНФ до 400-425 °С вследствие образования карбидов МззСе, MgC, МС.

Если теплостойкость сталей после окончательной термической обработки оценивать температурой дополнительного отпуска в течение 4 ч, вызывающего разупрочнение (HRC 35), то по возрастанию теплостойкости их можно расположить в следующий ряд: 5ХНМ(590°С),5ХНВ (бООС),5XHBG (610 °С), 4ХМФС (650 °С), 5Х2МНФ (670 °С).

Максимально допустимый размер штампа из выбранной стали определяется ее прокаливаемостью и ударной вязкостью. Стали 5ХНВ и 4ХМФС используют для штампов с наименьшей стороной до 200-300 мм; стали 5XHBG и 5ХГМ - для средних штампов с наименьшей стороной до 300-400 мм; сталь 5ХНМ и 5Х2МНФ - для крупных штампов сечением до 500 мм со сложной гравюрой; сталь ЗХ2МНФ - для наиболее крупных штампов с наименьшей стороной до 400-700 мм. Твердость стали 5ХНМ в середине блока размером 300X 300 X 400 мм лишь на HRC 1-2 ниже, чем у поверхности. Твердость стали 4ХМФС в заготовке диаметром 250-280 мм сохраняется только до глубины 50-70 мм и в середине падает на HRG 5-6.

Оптимальные температуры закалки устанавливают на основе определенного соотношения твердости и зерна аустенита (табл. 59), размер которого существенно влияет на ударную вязкость стали в отпущенном состоянии (табл. 60).

Для молотовых штампов со стороной или диаметром не более 200-250 мм при получении после закалки структуры мартенсита желательно иметь зерно аустенита не крупнее 9-10. При большем размере штампов, когда образуется смешанная бейнитно-мартенситная структура, лучший



59. Влияние температуры закалки на твердость и разме(> зерна сталей умеренной теплостойкости и повышенной вязкости [15]

Сталь (рекомендуемая температура закалки)

Температура закалки, °С

Зерно

5ХНМ (840-860 °С)

60,5

1000

4ХМФС (910-930 X)

11-12

1000

51,5

1050

1075

5Х2МНФ (960-980 X)

1000

1050

1100

ЗХ2МНФ (930 X)

10-11

9-10

1000

1050

60. Зависимость ударной вязкости стали 5Х2МНФ от величины зерна аустенита после закалки, моделирующей закалку с охлаждением в масле центральных зов заготовки сечением 200X200 мм (числитель) и 500X500 мм (знаменатель), и последующего отпуска на разную твердость [16)

Зерно

Температура испытаний, °С

кси (в МДж/м) после отпуска на твердость HRC

аустенита

41-43

44 - 46

47-49

0,48

0,44

0,36

0,40

0,25

1,02

0,94

0,80

0,86

0,50

0,46

0,34

0,34

0,26

0,20

0,93

0,86

0,68

0,75

0,57

0,47



Зерно аустенита

Температура испытаний, °С

КС и (в МДж/м2) после отпуска на твердость HRC

41-43

44 - 46

47 - 49

0,46 0.26

0,42 0,18

0,28 0,10

0,80 0,58

0,74 0,38

0,54 0,32

0,28 0,19

0,20 0,08

0,14 0,01

0,50

0,48

0,32

0,30

0,20

0,17

комплекс свойств достигается при зерне аустенита не крупнее 10-11.

Отпуск определяет преобладающий вид повреждения штампа, а в конечном итоге его надежность и стойкость. Температуры отпуска назначают в зависимости от габаритов штампов и условий эксплуатации. В отечественной практике принят метод назначения твердости штампов в зависимости от массы падающих частей молота (точнее, от связанного с ним размера штампа) или номинального усилия машины. Найденные многолетней практикой оптимальные соотношения между твердостью и ударной вязкостью для молотовых штампов приведены в табл. 61. Рекомендуемые режимы закалки и отпуска сталей в зависимости 01 размеров штампов молотов и прессов приведены в табл. 62, а температуры отпуска хвостовиков штампов - в табл. 63. Влияние температур отпуска на свойства сталей показано в табл. 64.

Образование верхнего бейнита (вместо мартенсита) при закалке штампов со стороной более 250-300 мм снижает твердость в отпущенном состоянии на HRC 2-3 и теплостойкость на 20-30 X. При этом вязкость и пластичность сталей 5ХНМ, 5ХНВ, 5ХНВС сохраняются, а сталей 4ХМФС, ЗХ2ЛШФ, 5Х2МНФ умень-шаются (бейнитная хрупкость). Поэтому во избежание хрупкого разру-

шения штампы из этих сталей необходимо нагревать до 250-300 °С или отпускать на меньшую твердость для получения необходимой вязкости (Кси = 0,3540 МДж/м2). Влияние температуры испытаний на свойства сталей показано в табл. 65.

Средняя стойкость штампов из сталей умеренной теплостойкости и повышенной вязкости материала составляет 1500-8000 поковок при штамповке углеродистых и низколегированных сталей. При массе поковок около 5 кг стойкость молотовых и прессовых штампов примерно одинакова. При штамповке более крупных поковок стойкость прессового инструмента выше. Для указанных выше ограничений на размеры стойкость тяжелонагруженных штампов из стали 4ХМФС в 1,5-2 раза, а из стали 5Х2МНФ в 1,5-2,5 раза выше, чем из стали 5ХНМ, вследствие их лучшей теплостойкости.

Крупные инструменты, работающие при длительном нагреве (внутренние втулки, пресс-штемпели, иглы) и кольца-бандажи целесообразно изготовлять из стали ЗХ2МНФ, обладающей высокой длительной прочностью (табл, 66) и релаксационной стойкостью (табл. 67). В контейнерах из сталей 5ХНМ и 5ХНВ невозможно создать натяг при рабочих температурах 450-500 °С. Коэффициенты линейного расширения для сталей уме-



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 [ 21 ] 22 23 24 25 26 27 28

© 2011 - 2020 www.taginvest.ru
Копирование материалов запрещено