Выбор сталей для штампов горячего деформирования

Для изготовления штампов горячего деформирования применяются специальные инструментальные легированные стали, на которые рас­пространяется ГОСТ «Сталь инструментальная легированная. Марки и технические требования»: хромокремнистые (4ХС, 6ХС), вольрамохромокремнистые (4XB2С, 5XB2С, 6ХВ2С), хромистые (7Х3, 8Х3), хромоникелевые (5ХНМ, 5ХНВ, 5ХНСВ), хромомарганцевые (5ХГМ), хромовольфрамованадиевые (4Х5В2ФС, 4X2B5ФМ, 3Х2В8Ф), хромомолиб-денованадевые (4ХСМФ, 4Х5ИФС, 4Х5МФМ1С, 3Х3М3Ф), хромовольфрамо-молибденованадиевые (4А3ВМФ, 4Х4МВФС, 4Х2СВ2МФ, 5Х3В3МФС). Кроме того, применяют и другие марки сталей конструкционных, инструментальных, жаропрочных, твердых сплавов.

Введение легирующих элементов позволяет регулировать состав твердого раствора после закалки и отпуска, влияет на величину зерна, обеспечивает закаливаемость и прокаливаемость, т. е. полно­ту протекания мартенситного превращения и степень его однороднос­ти. Легирующие карбидообразующие элементы обеспечивают наличие в структуре дисперсных и устойчивых при нагревании карбидов.

Большинство штамповых сталей являются комплексно-легированными. Обычно содержание углерода составляет 0.3 ¼ 0.6 %. Для обеспечения высокой прокаливаемости, а также повышения устойчивости против перегрева вводят до 5 Cr, до 4 % Ni, небольшие добавки Mo, W, V, Si, Mп. В последние годы нашли применение стали с дополнительным легированием Со, Nb и др.

Повышение износостойкости и уменьшение разупрочнения достигает­ся введением 3 ¼ 5 % карбидообразующих элементов, что приводит к уменьшению содержания в структуре легированного цементита и увеличению содержания специальных карбидов типа , , , , . Легирующие элементы задерживают растворе­ние мелких и рост крупных частиц карбидов.

Хром не только сильный карбидообразующий элемент, он в значи­тельной степени растворяется в ферритной основе стали, упрочняя ее и повышая окалиностойкость, предел прочности при нагреве, ударную вязкость и сопротивление хрупкому разрушению. Хром способствует более полному растворению карбидных фаз при нагреве под закалку, снижению необходимых температур закалки, более полному насыщению мартенсита легирующими элементами.

Кремний и хром заметно повышают уровень вторичной твердости ста­ли. Кремний повышает термодинамическую активность углерода в фер­рите.

Он интенсифицирует процесс карбидообразования при отпуске, усили­вая эффект вторичного твердения.

Увеличение концентрации W, Мо, V вызывает некоторый прирост уровня твердости после отпуска и увеличение эффекта вто­ричного твердения. Увеличение содержания карбидообразующих элемен­тов рассмотренного типа приводит к снижению скорости разупрочнения при отпуске, к увеличению теплостойкости.

Увеличение количества Со приводит к существенному повышению теплостойкости при некотором сидении вязкости. Сплавы с повышен­ным содержанием Со (до 8 % и выше) используют для изготовления специальных электродов, предназначенных для наплавки штампов с тя­желыми тепловыми условиями работы.

Доминирующие факторы разрушения штампов

Для изготовления молотовых штампов применяют хромоникелевые стали (5ХНМ, 5ХНВ, 5ХНСВ). Высокие прокаливаемость, сопротивление хрупкому разрушению и прочность при средней твердости (HRC 40 ¼ 45) определяют основное применение их для изготовления средних и круп­ных молотовых штампов. Более дешевыми заменителями этих сталей яв­ляются 5ХГМ, 6ХВГ, которые применяются для изготовления мелких штампов. Штампы высокоскоростных молотов изготовляют из сталей 4ХЗВМФ, 4Х5МФС, 4Х5В2ФС, 4Х4МВФС.

Вставки КГШП изготавливают из сталей 5ХНВ, 5ХНМ, 5ХГМ, 5ХГСВФ, а также из 4ХСМФ, 4Х5В2ФС, 4Х3ВМФ, 4Х4МВФС.

Вставки ГКМ изготавливают из сталей 4ХВ2С, 5ХВ2С, 7Х3, 8Х3, 4ХВ2С, 5ХВ2С, 4Х5МФС, 4Х3ВМФ, 4Х4МФС.

Вальцовочные штампы изготавливают из 7Х3, 5XНB, 4Х3МФ, 4Х4МВФС, 4Х2СВ2МФ.

Штампы для выдавливания изготавливают из 5ХНВ, ЗХ2В8Ф, P18, P12, P6М5, P6М3, 4Х4МВФС, 3Х3М3Ф, 4Х2В5ФМ, 5Х3В3МФС.

Штампы для обрезки, пробивки изготавливают из 7Х3, 8Х3, 5ХНВ, 5ХНМ, 4ХВ2С, 4ХС, 6ХС, 40Х.

Особенно важную роль в обеспечении высокой стойкости штампового инструмента играют структура и свойства поверхностного слоя, кото­рый испытывает наиболее значительное температурно-силовое воздейст­вие. Поэтому химико-термическая обработка, сообщающая поверхност­ным слоям ряд специфических свойств, является одним из эффективных способов повышения срока службы инструмента. Используется диффу­зионное упрочнение: азотирование, цементация, нитроцементация, хро­мирование, борирование, комплексное насыщение.

Относительное распределение выбракованных штампов (%)

по виду разрушения

Вид разрушения	Штампы
молотовые	КГШП	ГКМ
1. Глубокие трещины (Т), откол (О)		-	-
2. Деформация элементов гравюры (Д)			-
3. Износ (И)			-
4.Разгарные трещины (РТ)	-
5. Комплексное разрушение (Т+О+Д+И+РТ)	-

Рассмотрено на заседании кафедры МПФ,

протокол № ______ от «____» 1999 г.

Зав. кафедрой МПФ _____________________ С.П. Яковлев

Дата добавления: 2014-01-14