Штамповые стали для деформирования в холодном состоянии

Введение

Реферат

На тему: «Инструментальные штамповые стали»

Выполнил:

Студент ф-та ФМВТ

Группы 10 ММ

Цилинсикй Д.О.

Проверил:

Салова Н.В.

Н.Новгород 2013 год

Содержание

Введение......................................................................................................... 3

1. Штамповые стали для деформирования в холодном состоянии............. 4

2. Штамповые стали для деформирования в горячем состоянии(полутеплостойкие и теплостойкие)................................................................................................ 5

3. Характеристика состава и свойств. Особенности легирования............... 7

3.1 Штамповые стали умеренной теплоемкости................................. 9

3.2 Стали с интерметаллидным упрочнением................................... 11

3.3 Штамповые стали повышенной теплостойкостью........................ 12

3.4 Штамповые стали высокой теплостойкости.................................. 20

4. Литые штампы........................................................................................... 27

5.Дефекты термической обработки............................................................... 27

Выводы.......................................................................................................... 30

Список литературы....................................................................................... 31

Создание высокопроизводительных и стойких в эксплуатации инструментов связано, в первую очередь, с проблемой получения и обработки таких материалов, которые могли бы противостоять жестким условиям работы. Высокие механические свойства инструмента и его теплостойкость (красностойкость) достигаются специальным легированием и термической обработкой. Таким образом, определенный интерес представляет разработка и корректировка методов термической обработки.

Штамповые стали — стали, применяемые для изготовления инструментов, необходимых для обработки металлов давлением, таких как штампы, ролики, валики, пуансоны и т. д. Своё название получили по виду самого используемого инструмента.

Основные группы штамповой стали:

1)Деформирования в холодном состоянии

2) Деформирования в горячем состоянии

К каждой из указанных групп сталей в соответствии с их назначением предъявляются особые требования, характеризующие данную группу.

Штамповые стали первой группы, предназначенные для изготовления штампов холодной штамповки, должны иметь после окончательной термической обработки высокую твердость на рабочих поверхностях и режущих кромках, высокую износостойкость, высокую прочность как рабочей кромки, непосредственно воздействующей на обрабатываемый материал, так и участков штампа, воспринимающих наибольшие изгибающие и скручивающие нагрузки.

Штамповые стали второй группы должны сохранять повышенные механические свойства при высоких температурах. Их термически обрабатывают таким образом, чтобы получить большую вязкость при меньшей твердости сравнительно со сталями первой группы.

Стали, используемые для изготовления штампов пластически деформи­рующих металл при нормальных температурах, должны обладать высокой твердостью, износостойкостью и прочностью сочетающейся с достаточной вязкостью. В процессе деформирования с большей скоростью штампы разогреваются до 200 — 350°С, поэтому стали этого класса должны быть и теплостойкими. Для крупных штампов необходимо обеспечить высокую прокаливаемость и небольшие объемные изменения при закалке. Если в процессе термической обработки происходит искажение сложной конфи­гурации штампа, то необходимо производить доводку штампа до тре­буемых размеров, что не всегда осуществимо. Высокохромистые стали Х12Ф1 и Х12М относятся к ледебуритному классу и содержат 16 —17% карбидов (Сr, Fe)₇C₃, как показано в таблице 1 [1].

Таблица 1 Состав, термическая обработка и назначение штамповых сталей для деформирования в холодном состоянии.

Стали обладают высокой износостойкостью и при закалке в масле мало деформируются, что важно для штампов сложной формы.

Молибден и ванадий в сталях Х12Ф1 и Х12М способствуют сохране­нию мелкого зерна. Обе стали обладают высокой устойчивостью переох­лажденного аустенита, а следовательно, хорошей прокаливаемостью. Сталь Х12Ф1 прокаливается до 150—180 мм, а Х12М — до 200 мм при ох­лаждении в масле. Недостаток высокохромистых сталей заключается в трудности обработки резанием в отожженном состоянии (IIВ 207 — 269) и снижении механических свойств в случае резко выраженной карбидной неоднородности (крупные скопления карбидов, карбидная сетка, карбидная полосчатость). Меньшей карбидной неоднородностью обладает сталь Х6ВФ, которую используют для инструментов с высокой механической прочностью и сопротивлением изнашиванию (накатные плашки, накатники для холодного накатывания зубчатых колес и т. д.). Прокаливаемость ста­ли Х6ВФ меньше и не превышает 70 - 80 мм.

Сталь 7ХГ2ВМ (см. табл. 22) сочетает высокую прокаливаемость и за­каливаемость с минимальными объемными изменениями при закалке. Она получает твердость HRC 59 -60 в сечениях до 100-110 мм при охлажде­нии в масле, горячих средах и на воздухе.

Износостойкость и устойчивость против нагрева может быть повышена азотированием при 520 -560°С, выполняемым перед закалкой. В тех случаях, когда требуется сталь с повышенным сопротивлением пластической деформации, применяют сталь 6Х6ВЗМФС. Сталь подвергают закалке с высоких температур для возможно более пол­ного растворения карбидов хрома М₇С₃ и М₂₃С₆. Сталь чувствительна к росту зерна аустенита. Отпуск проводят при 520 -540°С. После отпуска в структуре нет остаточного аустенита, что обеспечивает более высокое со­противление пластической деформации (200 - 210 кгс/мм²) при хорошей вязкости. Сталь обладает высокой износостойкостью, особенно при работе с динамическими нагрузками, и не склонна к карбидной неоднородности.

Для вытяжных штампов небольшого размера (диаметр пуансона до 25 мм) применяют стали У10, У11 и У12, а для штампов большого разме­ра - 11ХФ, X, ХВСГ, обладающие лучшей прокаливаемостью.

2. ШТАМПОВЫЕ СТАЛИ ДЛЯ ДЕФОРМИРОВАНИЯ В ГОРЯЧЕМ СОСТОЯ­НИИ (ПОЛУТЕПЛОСТОЙКИЕ И ТЕПЛОСТОЙКИЕ).

Стали, применяемые для штампов, деформирующих металл в горячем со­стоянии, должны иметь высокие механические свойства (прочность и вязкость) при повышенных температурах и обладать окалиностойкостью и разгаростойкостью, т. е. способностью выдерживать многократные на­гревы и охлаждения без образования разгарных трещин. Кроме того, ста­ли должны иметь высокую износостойкость и теплопроводность для луч­шего отвода теплоты, передаваемого обрабатываемой заготовкой.

Многие штампы имеют большие размеры, поэтому сталь для их изго­товления должна обладать высокой прокаливаемостью. Это обеспечивает высокие механические свойства по всему сечению штампа. Важно, чтобы сталь не была склонна к обратимой отпускной хрупкости, так как бы­стрым охлаждением крупных штампов ее устранить нельзя.

Состав и термическая обработка наиболее часто применяемых штамповых сталей приведены в табл. 23. Крупные ковочные штампы, а также инструмент ковочных машин и прессов, нагревающихся при t 500 —550°С при умеренных нагрузках, изготовляют из полутеплостойких сталей 5ХНМ и 5ХГМ (вместо никеля в них содержится 1,2 —1,6% Мп), обладающих по­вышенной вязкостью, как показано в таблице 2[1].

Таблица 2 Состав, термическая обработка и назначение штамповых сталей для деформиро­вания в горячем состоянии.

Присутствие в стали 5ХНМ молибдена повышает теплостойкость, прокаливаемость и уменьшает склонность к обратимой отпускной хрупкости. Сталь 5ХНМ, обладая высокой устойчивостью переохлажденного аустени­та, прокаливается полностью в блоках размером 400x300x300 мм и более. Закалку штампов производят в масле. Отпуск крупных штампов проводят при 550 —580°С (.HRC 35-38), а мелких при 500-540°С (HRC 40-45). Структура стали после отпуска — троосто-сорбит. Механические свойства стали 5ХНМ при 500°С: σ_n = 90 кгс/мм², σ_0,2 = 65 кгс/мм², δ= 20-22% и ѱ= 70%.

Сталь умеренной теплостойкости 4ХЗВМФ с основным карбидом М₂₃С₆ вследствие низкого содержания Мо и W сохраняет высо­кие механические свойства только при нагреве до 500—525°С. Сталь применяют вместо 5ХНМ (5ХГМ) для изгото­вления штампов небольших размеров.

Средненагруженный инструмент, работающий с разогревом поверхно­сти до 600°С, а также инструмент с большой поверхностью, работающий при 400 —500°С, изготовляют из сталей 4Х5В2ФС и 4Х5МФ1С. Фазовый состав этих сталей в отожженном состоянии — легированный феррит (а) и карбиды типа М₂₃С₆ и М₆С. Стали теплостойкости, мало чувствительны к резкой смене температур, обладают повышенной окалиностойкостью, устойчивы против коррозирующего действия жидкого алюминия и обла­дают высокой прочностью при хорошей вязкости. Стали повышенной теп­лостойкости — ЗХ2В8Ф и 5ХЗВЗМФС используют для штампов, претерпе­вающих при деформировании разогрев поверхности до 600 — 700°С. Из них изготовляют инструмент, например прошивные пуансоны, выталкиватели для глубоких отверстий, матрицы пресс-форм для отливок под давлением медных сплавов и т. д. Фазовый состав этих сталей в отожженном состоя­нии — легированный феррит и карбид М₂₃С₆ и М₆С.

Превращения в сталях 4Х5В2ФС, ЗХ2В8Ф и 5ХЗВЗМФС, протекающие при термической обработке, во многом сходны с превращениями в бы­строрежущей стали. Эти стали при закалке нагреваются до высоких темпе­ратур для растворения возможно большего количества карбидов и получе­ния закалки высоколегированного мелкозернистого мартенсита. Так как при температуре закалки карбиды полностью не растворяются, стали со­храняют мелкое зерно. При отпуске твердость дополнительно повышается вследствие дисперсионного твердения мартенсита, но одновременно сни­жается пластичность и вязкость. Для получения достаточной вязкости от­пуск проводят при повышенных температурах на твердость HRC 45 — 50, что соответствует образованию структуры — тростит.

Дата добавления: 2015-06-27