Стали для измерительного инструмента

Стали для измерительного инструмента (плиток, калибров, шаблонов) должны обладать высокой твердостью, износостойкостью, сохранять постоянство размеров и хорошо шлифоваться. Обычно применяют высокоуглеродистые стали Х 12Х1. Измерительный инструмент подвергают закалке в масле с возможно более низкой температурой (обычно от850-870⁰С) с целью получения минимального остаточного аустенита, так как при нормальной температуре в течении длительного времени идет процесс частичного распада мартенсита и превращение некоторого количество остаточного в мартенсит. Эти процессы отрицательно сказываются на изменение объема и линейных размеров измерительного инструмента высокой классов точности. Поэтому измерительные инструменты подвергаются обработке холодом при - 70⁰С непосредственно после закалки и отпуску при 120 - 140⁰С 20 -50 часов. Нередко обработку холодом повторяют многократно. Твердость после указанной обработки составляет 63-64 HRC
Измерительные скобы, шкалы, линейки и другие плоские и длинные инструменты изготавливают из листовых сталей 15 15Х. Для получения любой поверхности с высокой твердостью и износостойкостью инструменты подвергают цементации и закалке.

12.3. Стали для штампов холодного деформирования Штампы для холодного деформирования работают в условиях высоких переменных нагрузок, выходят из строя вследствие хрупкого разрушения, малоцикловой усталости и изменения формы и размеров за счет смятия и износа.

Таблица 44

Химический состав (по легирующим элементам), термическая обработка и
назначение сталей для штампов холодного деформирования

Сталь	Содержание элементов, %	Температура,^0	твердость HRC	Область применения
C	Cr	V	Другие элементы	закалки (в м.)	отпуска
Х12Ф1 Х12М	1,25- 1,45 1,45- 1,65	11-12,5 11-12,5	0,7- 0,9 0,15-0,3	- 0,6-0,4 Mo	1030-1050 1030- 1050	180-200^1 180-200	60-62 60-62	Для штампов высокой ус- тойчивости к истиранию; для волочильных досок и валков; гибочных и формовочных штампов; матриц и пуансонов вырубных и просечных штам- пов; секций кузовных штампов сложных форм; сложных дыропрошивочных матриц при формовке листового металла, накатных плашек и др.
Х6ВФ	1,05- 1,15	5,5- 6,5	0,5- 0,8	1,1-1,5 W	980-1000	150-170	62-63	Для резьбонакатного инс- трумента (роликов и плашек),. матриц, пуансонов, зубонакат- ников и других инструментов, предназначенных для холод- ной деформации; гибочных рихтовочных штампов
7ХГ3ВМ	0,68- 0,76	1,5- 1,8	0,1- 0,25	1,8-2,3 Mn 0,5-0,9 W 0,5-0,8 Mo	850-860	140-180^1	59-60	Для штампов и вырубного инструмента сложной конфи- гурации при производстве из- делий из цветных сплавов и конструкционных сталей
6Х6В3МФС	0,5- 0,6	5,5- 6,5	0,5- 0,8	0,6-0,9Si 2,5-3,2 W 0,6-0,9 Mo	1050-1000	540^2 (2-3 раза)	58-60	Для резьбонакатанных ро- ликов, зубонакатников, обрезных матриц, пуансонов и других инс- трументов для деформации метал- лов повышенной твердости; ножей труборазрубочных машин, ножей гильотинных ножниц, применитель- но к резке высокопрочных сталей и сплавов и других аналогичных инструментов
^1 Для повышения вязкости в результате некоторого снижения твердости (58-59 HRC) температуру отпуска повышают до 200-275^0С. ^2 При повышенных динамических нагрузках температура отпуска 560^0С (59-60 HRC).

Поэтому стали, используемые для изготовления штампов, пластически деформирующий металл при нормальных температурах, должны обладать высокой твердостью, износостойкостью и прочностью, сочетающей с достаточной вязкостью. В процессе деформирования с большой скоростью штампы разогреваются до 200 - 350⁰С, поэтому стали этого класса должны быть теплостойкими. Для крупных штампов необходимо обеспечить высокую прокаливаемость и небольшие объемные изменения при закалке. Высокохромистые стали Х12Ф1 и Х12М обладают высокой износостойкостью и при закалке в масле мало деформируются, что важно для штампов сложной формы. Молибден и ванадий в сталях способствует сохранению мелкого зерна, что способствует высокой устойчивости переохлажденного аустенита, а следовательно хорошей прокаливаемости (180-200 мм). Недостаток этих сталей - в трудности обработки резанием в отожженном состоянии (207 - 269 НВ) и снижения механических свойств в случае резко выраженной карбидной неоднородности. Меньшей карбидной неоднородностью обладает сталь Х6ВФ, которую используют для инструментов с высокой механической прочностью и сопротивлению износу. Прокаливаемость стали меньше (70-80 мм). Сталь 7ХГ2ВМ сочетает высокую прокаливаемость и закаливаемость с минимальными объемными изменениями при закалке. Сталь обладает повышенной ударной вязкостью. В тех случаях когда требуется сталь с повышенным сопротивлением пластической деформации, применяют сталь 6Х6В3МФС. Сталь подвергают закалке с высоких температур, для возможно более полного растворения карбидов хрома. После отпуска в стали нет остаточного аустенита, что обеспечивает более полное сопротивление пластической деформации 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 У1ё0,У11, и У12, а для штампов большого размера - Х, ХВСГ, обладающие большей прокаливаемостью. Во многих случаях для изготовления штампов для холодного деформирования используют быстрорежущие стали.

12.4. Стали для штампов горячего деформирования Штампы для горячего деформирования работают в жестких условиях нагружения и выходят из строя (разрушаются) вследствие пластической деформации (смятия), хрупкого разрушения, образования сетки разгара (трещин) и износа рабочей поверхности. Поэтому эта сталь должна иметь высокие механические свойства (прочность и вязкость) при повышенных температурах и обладать высокой износостойкостью, окалиностойкость и разгаростойкостью, т.е. способностью выдерживать многократные нагревы и охлаждения без образования разгарных трещин. Кроме того, они должны иметь высокую износостойкость и теплопроводность для лучшего отвода теплоты, передаваемой обрабатываемой заготовкой. Она также должна обладать высокой прокаливаемостью, а также не склонна к обратимой отпускной хрупкости.

Таблица 45

Химический состав (по легирующим элементам), термическая обработка и
назначение сталей для штампов горячего деформирования

Сталь	Содержание элементов, %	Температура,^0	Твердость HRC	Область применения
C	Cr	V	Другие элементы	закалки (в м.)	отпуска
5ХНМ 5ХНВ	0,5- 0,6 0,5- 0,6	0,6-0,8 0,6-0,8	- 0,4-0,7	1,4-1,8Ni 0,15-,3Mo 1,4-1,8Ni	830-860 840-860	500-580 500-580	45-38 -	Для молотовых штампов паро-воздушных и пневматических молотов с массой падающих частей свыше 3 тонн (5ХНМ) и до 3 тонн (5ХНВ) То же
4Х3ВМФ	0,4-0,48	2,8-3,5		0,6-0,9V 0,4-0,6Mo			47-49	Для мелких молотовых штампов; молотовых и прессовых вставок (толщиной и диаметром до 300 - 400 мм) инструмента горизонтально ковочных машин при деформировании конструкционных и жаропрочных сталей.
4Х5В2ФС 4Х5МФ1С	0,37-0,45 0,37-0,44	4,5-5,5 4,5-5,5	1,6-2,2 -	0,8-1,2Si 0,6-0,9V 0,8-1,2Si 0,8-1,1V 1,2-1,5Mo	1020-1040 1060	560-580 560-580	47-49 50	Для пресс-форм литья под давлением цинкованных, алюминиевых и магниевых сплавов; молотовых и прессованных вставок (толщиной и диаметром до 200 и 250 мм) при деформировании конструкционных сталей; инструмента для высадки заготовок из легированный конструкционных и жаропрочных материалов на горизонтальных ковочных.
3Х2В8Ф	0,3-0,4	2,2-2,7	7,5-8,5	0,2-0,5V			42-45	Для инструмента горячего прессования медных сплавов; пресс-форм литья под давлением медных сплавов.
4Х2В5МФ	0,3-0,4	2,2-2,3	4,5-5,5	0,6-0,9V 0,6-0,9Mo		600-610 630-640	50 45	Для тяжело нагруженного прессового инструмента (мелких вставок окончательного штампового ручья, мелких вставных знаков, матриц и пуансонов для выдавливания и т.п.) при деформировании легированных конструкционных сталей и жаропрочных сплавов

Присутствие в стали 5ХНМ молибдена повышает теплостойкость, прокаливаемость и уменьшает склонность к отпускной хрупкости. Структура стали троостит - сорбит.

Таблица 45

Механические свойства сталей

марка (^0С)	sB, МПа	s0,2, МПа	d,%	y,%	Твердость, HRC
5ХНМ (при 500^0С) или 4Х3ВМФ (до 500- 525^0С)	900 900-1000	650 -	20 - 22 20 - 17	70 -	35-45 45

Средненагруженный инструмент, работающий с разогревом поверхности до 600⁰С, а так же инструмент с большой поверхностью, работающий при температуре 400-500⁰С, изготовляют из сталей 4Х5В2ФС и 4Х5МФ1С. Они упрочняются за счет мартенситного превращения и дисперсного упрочнения при отпуске за счет выделения специальных карбидов. Эти стали обладают повышенной теплостойкостью, окалиностойкость, малочувствительны к резкой смене температур, устойчивы к кородирующему действию жидкого алюминия и обладает высокой прочностью при хорошей вязкости. Превращения в данных сталях, протекающие при термообработке, во многом сходны с превращения протекающими в быстрорежущих сталях Они также нагреваются до высоких температур, для полного растворения карбидов и получения высоколегированного мелко зернистого мартенсита. При отпуске твердость дополнительно возрастает вследствие дисперсного упрочнения мартенсита, при этом конечно снижая пластичность и вязкость. Для получения достаточной вязкости отпуск проводят при повышенных температурах на твердость 45-50 HRC, что способствует образованию структуры - троостит. Штамповые стали нередко подвергают азотированию, борированию и реже хромированию.

Дата добавления: 2014-01-07