Литые штампы для горячего объемного деформирования - Куниловский В.В.
Скачать (прямая ссылка):
нию ударной вязкости материала (для стали, отлитой в форму с металлическим стержнем, это увеличение достигает двукратного). Причиной этого является изменение микростроения стали в результате увеличения скорости охлаждения, выражающееся в измельчении дендритной структуры (рис. 2.7, см. вклейку), вследствие возрастания количества центров кристаллизации и уменьшения количества и размеров первичных карбидных фаз, которые выделяются в междендритных участках.
Особенности микростроения, отрицательно влияющие на пластичность и вязкость материала отливок теплостойких штамповых сталей, присущи металлу в основном только в литом состоянии; длительный высокотемпературный нагрев с последующей горячей пластической деформацией при всесторонней осадке слитка и при соответствующей степени укова могут полностью если не устранить, то в значительной степени исправить их. Идеальной в этом отношении следует считать структуру (рис. 2.8, см. вклейку), получаемую в штангах небольшого сечения. Из табл. 2.16 следует, что такой структуре соответствуют и высокие показатели пластичности и вязкости материала штанг, значения которых в отличие от литого материала для данной группы сталей уже в значительно меньшей мере зависят от состава.
Из табл. 2.17 следует, что пластичность (вязкость) штамповых сталей в поковках указанного сечения при повышенных температурах испытания значительно выше, чем аналогичные свойства сталей в литом состоянии (см. табл. 2.11). В этом случае, сопоставляя пластичность и вязкость литых штамповых сталей с деформированными прутками диаметром 16 мм, можно придти к выводу о чрезвычайно большом различии этих свойств у теплостойких сталей, которое сохраняется в опасном для большинства штампов интервале температур (приблизительно до 500 °С).
Это различие будет соответственно меньше, если сравнивать свойства металла отливок со свойствами поковок большего сечения. На рис. 2.9 и 2.10
38
Таблица 2.16. Механические свойства штамповых сталей в прутках диаметром 16 мм
Твердость, HRC3 Механическое свойство ПрИ /ИСп = = 20 °Г
Марка стали Термическая обработка 00^2 6 кси
МПа % Дж/см2
5ХНМ Нагрев до 850 °С, выдержка 10 мин, охлаждение в масло, отпуск при 420 °С, выдержка 4 ч, охлаждение на воздухе 11 42 45
4Х5МФ1С Нагрев до 1050 °С, выдержка 10 мин, охлаждение в масло, отпуск при 605—610 °С, выдержка 4 ч, охлаждение на воздухе 46 1750 1600 \ \ 40 43
4ХЗМЗВ2ФС Нагрев до 1080 °С, выдержка 10 мин, охлаждение в масло, отпуск при 630—640 °С, выдержка 4 ч, охлаждение на воздухе 10 38 35
приведены зависимости ударной вязкости КСи и сопротивления развитию трещины КСТ отливок, поковок 300X150 (диаметрXдлина) мм (образцы изготовлены из центральных участков этих заготовок) и штанг диаметром 16 мм. Анализируя эти данные, можно отметить, что степень отличия свойств материала отливок и поковок определяется в данном случае леги-рованностью стали. Так, для стали марки 5ХНМ это различие в КСи и КСТ не столь существенно в сравнении с более легированной теплостойкой сталью
Таблица 2.17. Пластичность штамповых сталей при повышенных температурах испытания (поковки диаметром 16 мм)
Марка стали Твёрдость после термической обработки, HRC3 Пластические свойства (%) при температуре испытания, °С
200 400 500 600
6 6 6 6
5ХНМ 40—42 11 50 17 69 22 76 42 90
46—47 11 48 14 65 21 72 40 85
4Х5МФ1С 39—41 10 45 11 52 15 55 19 63
46—47 * 11 40 11 48 • 13 54 17 55
5Х2НМФ 41—42 12 48 12 55 17 61 21 70
46—48 10 43 12 49 15 58 18 66
39
0 О
^40
ш гисп;с
I 1
1 з
го
>—'—Ф
<
О 20 100
200 300 400 Ь°С
Рис. 2.9. Значения КСи и КСТ стали марки 4Х5МФ1С в прутках (/), поковках (2, 3) и отливке (4), термически обработанных на твердость 40 ННСЭ:
2 — долевые образцы; 3 — поперечные образцы
/
б) 020 100 200 300 400 * 40%
ЪТО ЬисПу°С
Рис. 2.10. Значения КСи и КСТ стали марки 5ХНМ в прутках (/), поковках (2, 3) и отливке (4), термически обработанных на твердость 40 НИСЭ:
2 — долевые образцы; 3 — поперечные образцы
марки 4Х5МФ1С. Однако проводя сопоставление механических свойств (главным образом пластичности, вязкости) литого и деформированного металла, необходимо учитывать, что такого рода сопоставление имеет смысл только в случаях, если существует взаимосвязь между этими характеристиками и склонностью штампов к разрушению при эксплуатации, а также обоснованное минимально допустимое значение этих характеристик.
Более наглядное представление о различии в пластичности и вязкости литых штамповых сталей дает сравнение характеристик отливок со свойствами поковок, предназначенных для изготовления инструмента. В приведенных на рис. 2.11 и 2.12 графиках даны значения г|) и КСО образцов стали марки 4Х5МФ1С (химический состав соответствует ГОСТ 5950—73), изготовленных из дентральных участков поковок размерами 150X220X250 мм, которые термически обработаны на твердость 40—44 ЬЩСЭ и предназначены для изготовления прессовых штампов. Сравнивая эти свойства с аналогичными характеристиками отливок стали этой же марки, приведенных на графиках (рис. 2.11—2.12), можно заключить, что свойства поковок стали марки 4Х5МФ1С как в долевом, так и в поперечном направлениях во всем интервале температур испытания имеют значительные колебания (каждая точка на графике соответствует свойствам одной поковки и является результатом усреднения значений свойств не менее трех образцов); в этом температурном интервале пластичность и вязкость металла отливок (особенно относительное сужение) значительно уступают свойствам поковок.
