Глава 19. СТАЛИ ДЛЯ ИНСТРУМЕНТОВ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ ДАВЛЕНИЕМ

19.1. Стали для инструментов холодной обработки давлением

Основные свойства, которыми должны обладать стали для штампов и других инструментов холодной обработки давлением, — высокие твердость, износостойкость, прочность, сочетающиеся с удовлетворительной вязкостью. При больших скоростях деформирования, вызывающих разогрев рабочей кромки инструментов до 450 °С, от сталей требуется достаточная теплостойкость. Для штампов со сложной гравюрой важно обеспечить минимальные объемные изменения при закалке.

В связи с разнообразием условий деформирования, формы и размеров штампов применяют различные стали.

Низколегированные стали так же как и углеродистые используют преимущественно для вытяжных и высадочных штампов, которые из-за несквозной прокаливаемости имеют твердый износостойкий слой и вязкую сердцевину, позволяющую работать при небольших ударных нагрузках.

Вытяжные штампы, подвергающиеся интенсивному износу без динамических нагрузок, после неполной закалки отпускают при 150-180 °С на твердость Высадочные штампы и пуансоны, работающие с ударными нагрузками, подвергают отпуску при 275-325°С на твердость рабочей части

Высокохромистые стали (см. табл. 18.1) обладают высокой износостойкостью и глубокой прокаливаемостью (150-200 мм и более). Их широко применяют для изготовления крупных инструментов сложной формы: вырубных, обрезных, чеканочных штампов повышенной точности, штампов выдавливания, калибровочных волочильных досок, накатных роликов и др. Эти стали близки к быстрорежущим: по структуре после отжига относятся к ледебуритному классу, после нормализации - к мартенситному. Их высокая износостойкость обусловлена большим количеством карбидов сохраняющихся в структуре после закалки. Вместе с тем большое количество карбидной фазы (примерно 15-17% у сталей и около 30% у стали ) приводит к повышенной карбидной неоднородности, вызывающей снижение прочности и вязкости. Наиболее сильно этот недостаток выражен у стали По этой причине чаще применяют стали

Структура и свойства высокохромистых сталей в сильной степени зависят от температуры закалки, так как с ее повышением увеличивается растворимость карбидов, концентрация углерода и хрома в аустените. Это приводит к резкому снижению интервала температур мартенситного превращения. Изменение твердости стали (рис. 19.1) характеризуется кривой с максимумом. Повышение твердости при нагреве до 1075 °С вызвано увеличением твердости мартенсита, снижение твердости при закалке с более высокой температуры - интенсивным увеличением в структуре остаточного аустенита. Сохранение остаточного аустенита обусловливает небольшие объемные изменения при закалке.

Стали обрабатывают как на первичную, так и на вторичную твердость. На первичную твердость их закаливают с более низких температур

Рис. 19.1. Влияние температуры закалки на твердость и количество остаточного аустенита стали

см. табл. 18.1), когда количество остаточного аустенита невелико, затем подвергают низкому отпуску сохраняющему высокую твердость Такой режим обеспечивает наибольшую прочность при низкой теплостойкости и применяется для большинства штампов и накатных роликов.

Закалку на вторичную твердость применяют для повышения теплостойкости и проводят с более высоких температур Она приводит к пониженной твердости вследствие сохранения большого количества остаточного аустенита (50 — 80 %). Твердость до повышают 4-6-кратным отпуском при 500-580 °С в результате превращения остаточного аустенита и выделения дисперсных карбидов хрома. При обработке сталей на вторичную твердость теплостойкость увеличивается до но из-за укрупнения зерна при закалке снижаются прочность и вязкость. В связи с этим применение этой обработки ограничено. В основном ее применяют для штампов, работающих при повышенном нагреве без больших нагрузок.

Сталь содержит меньше углерода и хрома и обладает меньшей карбидной неоднородностью, чем высокохромистые стали. Поэтому она превосходит их по прочности (в среднем на и вязкости (почти в 2 раза), более пригодна для штампов с тонкой гравюрой и резьбонакатных роликов. При закалке сталь более склонна к росту зерна, поэтому обрабатывается только на первичную твердость.

Хромокремнистые стали и дополнительно легированные вольфрамом образуют группу сталей повышенной вязкости, используемых для изготовления инструментов, подвергающихся ударам (зубила, гибочные штампы, обжимные матрицы и др.). Повышение вязкости сталей достигается снижением содержания углерода (до 0,4-0,6%) и увеличением температуры отпуска. Стали отпускают на твердость при температуре которая несколько ниже температуры проявления отпускной хрупкости первого рода. Стали с вольфрамом, нечувствительные к отпускной хрупкости второго рода, подвергают отпуску в более широком интервале температур: при или при Эти стали благодаря сохранению более мелкого зерна имеют несколько большую вязкость и предназначены для инструментов, работающих с повышенными ударными нагрузками.