19.2. Стали для инструментов горячей обработки давлением

Стали для штампов горячей обработки давлением работают в тяжелых условиях, испытывая интенсивное ударное нагружение, периодический нагрев и охлаждение поверхности. От них требуется сложный комплекс эксплуатационных и технологических свойств. Кроме достаточной прочности, износостойкости, вязкости и прокаливаемости (для крупных штампов) эти стали должны обладать также теплостойкостью, окалиностойкостью и разгаростойкостью. Под разгаростойкостью понимают устойчивость к образованию поверхностных трещин, вызываемых объемными

изменениями в поверхностном слое при резкой смене температур. Это свойство обеспечивается снижением содержания углерода в стали, которое сопровождается повышением пластичности, вязкости, а также теплопроводности, уменьшающей разогрев поверхностного слоя и термические напряжения в нем.

В соответствии с указанными требованиями для штампов горячей обработки давлением применяют легированные стали, содержащие , которые после закалки подвергают отпуску при на структуру троостита или троостосорбита. Среди них следует выделить несколько групп, обладающих в наибольшей степени теми свойствами, которые необходимы для определенных условий эксплуатации.

Стали для молотовых штампов.

Молотовые штампы имеют большие размеры, работают с ударными нагрузками при относительно невысоком нагреве поверхности Для изготовления этих штампов используют низколегированные стали высокой прокаливаемости с повышенной ударной вязкостью и разгаростойкостью (см. табл. 18.1). Среди легирующих элементов они содержат молибден или вольфрам, необходимые для предупреждения отпускной хрупкости второго рода, которую в больших сечениях нельзя устранить быстрым охлаждением.

Сталь - лучшая в этой группе. Из-за высокой прокаливаемости ее применяют для изготовления крупных (наибольшая сторона призматических заготовок 400—500 мм) штампов сложной формы. После закалки и отоуска при ее механические свойства при температуре составляют -и Сталь сохраняет достаточно высокие механические свойства до температуры

Стали при одинаковой со сталью прокаливаемостью уступают ей в вязкости. Они предназначены для средних штампов (наибольшая сторона заготовок 300 — 400 мм) или для более крупных (сталь простой формы.

Сталь по стойкости равноценна стали но имеет более низкую прокаливаемость, так как вольфрам повышает ее слабее, чем молибден. Сталь применяют для изготовления небольших (сторона заготовок мм) и средних штампов.

Термическая обработка этих сталей из-за больших размеров штампов или заготовок призматической формы представляет собой ответственную операцию. После изотермического отжига и механической обработки их нагревают под закалку до применяя засыпки и обмазки для предохранения от окисления и обезуглероживания, так как время нагрева может составлять Для снижения термических напряжений небольшие штампы охлаждают на воздухе, остальные после подстуживания до в масле по способу прерывистой закалки. Полностью неостывшие штампы переносят в печь для отпуска.

Небольшие штампы, в которых деформируемый металл быстро подстывает и упрочняется, отпускают при 480-5 добиваясь повышенной твердости и износостойкости. Поскольку механическая обработка при такой твердости затруднена, фигуру штампа нарезают до термической обработки.

Средние штампы, в которых для деформирования более крупных заготовок требуются повышенные ударные нагрузки, отпускают при на более низкую твердость Их изготовляют по схеме: механическая обработка, закалка, отпуск, чистовая доводка.

Крупные штампы, которые должны иметь повышенную вязкость,

подвергают отпуску при 540-580°С на твердость Фигуру штампа нарезают после термической обработки.

Стали для штампов горизонтально-ковочных машин и прессов.

Штампы горячей высадки, протяжки и прессования испытывают при работе высокие давления без больших ударных нагрузок, имеют меньшие размеры, чем молотовые штампы, но нагреваются до более высоких температур. Для сталей этого назначения наиболее важные свойства - теплостойкость и разгаростойкость. При тяжелых условиях работы применяют комплексно-легированные стали: и др. (см. табл. 18.1), которые по составу и видам превращений при термической обработке сходны с быстрорежущими сталями. В отличие от последних они содержат меньше избыточных карбидов типа и являются заэвтектоидными. Для повышения теплостойкости их закаливают с высоких температур Отпуск в интервале температур вызывает, как и в быстрорежущих сталях, дисперсионное твердение мартенсита и явление вторичной твердости.

Для повышения вязкости отпуск ведут при более высоких температурах на структуру троостита и твердость HRC 45 — 50.

При такой твердости стали имеют

Стали с высоким содержанием вольфрама характеризуются повышенной теплостойкостью. Они сохраняют твердость и предел текучести до температуры 650 — 670 °С. Стали предназначены для изготовления тяжелонагруженных инструментов, работающих с разогревом поверхности до

Стали с небольшими добавками вольфрама (молибдена) отличаются повышенной разгаростойкостью благодаря более высокой вязкости. Они теплостойки до Хром (4—5%) придает им хорошую окалиностойкость и повышенную износостойкость при нагреве. Эти стали предназначены для изготовления инструментов с высокой устойчивостью к резкой смене температур, в частности для инструментов высокоскоростной штамповки.

Рассмотренные стали используют также для изготовления пресс-форм литья под давлением, работающих в тяжелых условиях, связанных с периодическим нагревом и охлаждением поверхности и воздействием расплавленного металла. Для изготовления пресс-форм литья медных сплавов применяют стали повышенной теплостойкости; для литья алюминиевых и магниевых сплавов стали повышенной разгаростойкости. В последнее время для изготовления пресс-форм применяют также мартенситно-стареющие стали (см. гл. 8).

Для пресс-форм, менее нагруженных в тепловом отношении, используют стали , коррозионно-стойкую сталь , конструкционные стали и др. Для повышения работоспособности пресс-формы и штампы подвергают азотированию, нитроцементации или хромированию. Азотирование повышает в раз устойчивость стали против коррозионного действия жидких алюминиевых сплавов. Для этого на деталях пресс-форм из сталей рекомендуется формировать азотированный слой толщиной около 0,2 мм.

Для штампов особенно эффективно ионное азотирование.