12.2. Стали для измерительного инструмента

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.

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

180-200¹ 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

140-180¹

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

540² (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 200-275⁰С. ² При повышенных динамических нагрузках температура отпуска 560⁰С (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.

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

1050

570

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

1100

620

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

1070

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.

марка ( ⁰С)

_{ ,} МПа

_2 , МПа

,%

,%

Твердость, HRC

5ХНМ ( при 500⁰С) или 4Х3ВМФ (до 500- 525⁰С)

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.