|
ФPAГMEHT. Повышенная ударная вязкость сталей 4ХЗВМФ, 4Х4ВМФС и 4Х5МФС позволяет использовать их для небольших молотовых штампов при деформировании сталей и сплавов повышенной прочности, получая при этом существенный выигрыш в стойкости по сравнению с классическими молотовыми сталями. Особенно эффективно использование этих сталей для рабочих вставок. Сталь 4Х2В2МФС по характеру легирования и основным свойствам относится к сталям повышенной теплостойкости и вязкости. Вместе с тем она обладает наименьшей склонностью к разупрочнению и поэтому ее используют в основном для прессовых инструментов, претерпевающих значительные температурно-силовые нагрузки.
За рубежом из этой группы наибольшее распространение находят стали типа 4Х5МФС и ЗХЗМЗФ. Производят также и другие стали; химическим состав наиболее характерных приведен в табл.5.
Стали высокой теплостойкости. Теплостойкость этой группы сталей достигает 660 — 680°С. Характерной особенностью их является повышенное содержание вольфрама или суммы вольфрама и молибдена в количествах 3 — 6% в сталях типов 5ХЗВЗМФС и 4Х2В5МФ, 8 - 10%-типовЗХ2В8Фи 12- 18% типов 5ХЗВ13Ф1 и 5Х4В18Ф1.
Среди этой группы сталей до сравнительно недавнего времени наиболее распространенной в большинстве стран была марка ЗХ2В8Ф (ЗХЗВ9Ф). Однако в последнее десятилетие потребление ее существенно уменьшилось, так как начали широко использовать комплексно-легированные более теплостойкие стали типа 5Х383МФС, 4Х2В5МФ и др. При нагреве выше 680 — 690ос скорость разупрочнения штамповых сталей типа 5ХЗВЗМФС резко возрастает и различий по твердости между всеми сталями, входящими в группу высокой теплостойкости, практически не наблюдается. Это обстоятельство свидетельствует о том, что для сталей на основе а-железа с карбидным упрочнением температуры разогрева порядка 690 — 700°С являются предельными.
Обращает на себя внимание наличие в марочниках многих стран, в том числе США, ФРГ Франции, Японии, высоколегированных сталей с содержанием вольфрама или суммы вольфрама и молибдена до 12— 18%, которые являются практически полными аналогами быстрорежущих сталей типа Р6М5, Р9, Р12 и Р18 с содержанием углерода 0,5 — 0,6%. Эту группу сталей применяют для некоторых видов прессовых и холодковысадочных инструментов в относительно небольших масштабах.
Как показали результаты исследований последних лет, дальнейшее повышение теплостойкости возможно при создании дисперсионно твердеющих сталей с интерметаллидным или комплексным упрочнением. Такого типа стали применяют в промышленности СССР,ФРГ, Японии, Франции и дру| их стран. Примером их являются стали 2Х6Ё8М2К8 (ЭП745), ЗХ10В7М2К10 и типа Х2В6М6К12Н2 (см. табл.5). Эти стали сохраняют твердость HRC 38 — 40 при нагреве до 720 — 750°С при достаточно высокой прочности и удовлетворительной пластичности. Наиболее целесообразные области применения этой группы сталей — матрицы для горячего прессования, рабочие вставки для тяжелокагруженных прессовых штампов. Стойкость инструментов из стали 2Х6В&М2К8 (ЭП745) (при прессовании жаропрочных и нержавеющих сталей и сплавов) в пять — десять раз превышает стойкость аналогичных инструментов из стали ЗХ2В8Ф [ 1 ] .
В связи с многообразием технологических операций холодного деформирования в последние годы существенно видоизменились и расширились требования, предъявляемые к материалам, используемым для изготовления типовых инструментов. Это потребовало определенной специализации штамповых сталей, в которых можно выделить три основные группы (см. табл. 5).
По этому признаку стали для тяжелонагруженных штампов можно разделить на три группы (см. табл. 5) : 1) стали повышенной (высокой) износостойкости; 2) вторичнотвердеющие стали с высоким сопротивлением смятию; 3) высокопрочные стали с повышенной ударной вязкостью.
Стали повышенной (высокой) износостойкости. Наиболее характерными представителями являются стали типа Х12, которые содержат 1,4 — 2,5% С и 11,0 — 13,0% Сг и дополнительно легированы в небольших количествах молибденом, ванадием и вольфрамом (в разных сочетаниях). Эту группу сталей производят для холодного деформирования. Кроме этого, в СССР и других странах производят высокохромистые стали с повышенным содержанием ванадия (до 4,0 — 5,0 %), что способствует резкому повышению износостойкости-
Характерной особенностью сталей этой группы является значительное количество избыточных карбидов, расположенных в виде строк или сетки, что приводит к снижению прочности, ударной вязкости и увеличению анизотропии свойств. Вместе с тем эта особенность структуры сталей предопределяет их основное технологическое преимущество — высокую износостойкость. Дополнительное легирование сталей типа Х12 (2,0 — 2,5% С) вольфрамом, молибденом, ванадием (Х12ВМ, Д-4, Д-5, $КД2 и др ) способствует некоторому улучшению распределения карбидной фазы, расширяет температурные интервалы аустенити-зации и несколько повышает прочностные свойства. Положительное влияние на основные и технологические характеристики высокохромистых сталей, содержащих вольфрам (молибден) и ванадий, оказывает снижение концентрации углерода до 1,2 - 1,7%. Но и эти стали после термической обработки на твердость HRC 61 — 63, обычно рекомендуемую для тяжелонагруженных инструментов, обладают повышенной складностью к хрупкому разрушению. Указанный уровень твердости большинство сталей типа XI2 сохраняют после закалки с 980 - 1050°С и отпуска при 160 - 200°С. Стали типа Х12ВМ проявляют склонность к вторичному твердению после закалки с 1000— 1040°С, приобретая твердость HRC 59-61 после отпуска при 500“520°С. Однако при этом их
C/f али для холодного деформирования
прочностные характеристики лишь немного превышают уровень, достигаемый в результате низкотемпературного отпуска. После закалки на вторичную твердость ( f3aK - 11001150°С) и трех-четырехкратного отпуска при 500 — 530°С стали типа XI2 проявляют склонность к вторичному твердению, приобретая твердость HRC 59—62. Однако нагрев под закалку до 1100 — 1150°С приводит к значительному укрупнению зерна аустенита (№ 5 — 8), что отрицательно влияет на прочность и вязкость.
Пониженные теплостойкость и предел текучести при сжатии ограничивают применение этой группы сталей для тяжелонагруженных инструментов. Основное назначение их — инструменты для вырубки и пробивки вьюоколрочных материалов, накатки, объемного прессования (Я 150 * 170 кгс/мм2), вставки вытяжных и формовочных штампов, а также вставки многобандажных матриц и корпусы составных пуансонов для объемного прессования, эксплуатируемых при удельных давлениях до 160— 170 кгс/мм2.
К этой группе относятся также стали с 5,0 — 6,0% Сг, небольшим содержанием вольфрама, молибдена и ванадия, содержащие углерод в пределах 0,80— 1,10%; наиболее широко из них используют сталь Х6ВФ. Сталь с 5,0 — 6,0% Сг вследствие пониженного содержания углерода и карбидообразующих элементов имеют меньшее количество и более благоприятное распределение избыточных карбидов, что способствует повышению прочности и ударной вязкости при одновременном снижении теплостойкости и износостойкости по сравнению со сталями типа XI2. По уровню основных свойств стали типа Х6ВФ занимают промежуточное положение между марками типа Х12 и 8Х4В2С2МФ.
Вторичнотвердеющие стали с высоким сопротивлением смятию. Появление зтой группы сталей было вызвано расширением процессов холодного деформирования и значительным увеличением удельного объема вьюоколрочных, как пра-вило, труднодеформируемых конструкционных сталей, подвергаемых обработке давлением. В СССР высокопрочные штамповые стали появились в конце 60-х годов. Стали этой группы являются комплекснолегированными1 , характеризуются пониженной карбидной неоднородностью и, как следствие, повышенной прочностью. Они склонны ко вторичному твердению при отпуске в области температур 520 — 560°С, что предопределяет их повышенную теплостойкость; карбиды, выделившиеся в процессе твердения, а также избыточные карбиды обеспечивают сталям повышенную износостойкость. KOHEЦ ФPAГMEHTA KHИГИ. |
