Литые штампы для горячего объемного деформирования - Куниловский В.В.
Скачать (прямая ссылка):
Металл для исследований выплавляли в открытой индукционной печи в тигле емкостью 20 кг и разливали в сухие земляные формЪ1 типа клин (ГОСТ 977—75) при температурах на 30—50 °С выше температуры ликвидуса; из отливок после выбивки из форм в дальнейшем изготовляли соответствующие образцы. Образцы из сплава марки ЭИ-437БУВД изготовляли из поковок промышленной поставки диаметром 100 мм. Все заготовки мартенситных сталей предварительно отпускали при 700—750 °С и отжигали по стандартным режимам.
При выборе температуры закалки материалов всех групп исходили из необходимости получения максимальной твердости для мартенситных сталей и минимальной твердости для аустенитной стали и жаропрочных сплавов. В табл. 3.6 приведены значения твердости исследуемых материалов после закалки с разных температур и указана выбранная для каждого материала температура закалки.
1 А. с. 1089165 (СССР)
56
Таблица 3.6. Влияние температуры закалки на твердость исследуемых материалов
Марка стали (сплава) Твердость, HRC3, после закалки с температур, °С Выбранная температура закалки, °С
1050 1100 1150 1200 1225
4ХЗВ2М2Ф2С (ДИ-71) 6Х6МЗФ2С 54 53 55—56 53,5 58—59 54 58—60 — 1150
ЗХ10МЗВЗКЗФАСГ 2Х6В8М2К8Ф 55 56 44—45 56 46—47 48—49 46—47 1100 1200
5Х6Г13МЗВ2АФ ЭИ-437БУВД — 22—23 25 22—23 25 22—23 — 1100
0Х10М10ВФЮ4 — 35 34—35 34—35 — 1150
Примечание. Продолжительность выдержки при указанных температурах для мартенситных и аустенитных сталей 1 мин/мм (нагрев в соляной ванне), для жаропрочных сплавов — 3—4 мин/мм (нагрев в печи).
Характерные микроструктуры некоторых из исследуемых материалов после закалки приведены на рис. 3.20 (см. вклейку). Из рис. 3.20 следует, что все исследуемые материалы подчиняются общей закономерности: выделению в междендритных участках первич-ных карбидных (интерметаллидных) фаз. Изменение температуры закалки в указанных пределах практически не изменяет характер микроструктуры. Кроме отмеченного выше в стали марок ЗХЮМЗВЗКЗФАСГ и 2Х6В8М2К8Ф в междендритных участках присутствует б-феррит. Наличие в междендритных участках первичных карбидных и интерметаллидных фаз будет иметь в дальнейшем негативные последствия, заключающиеся в меньшем эффекте в упрочнении при отпуске и старении, невысокой пластичности и вязкости.
Образцы всех сталей и сплавов подвергали отпуску (старению) на следующие значения твердости: 1) мартенситные стали на твердость 48— 50 HRC3; 2) аустенитную сталь и жаропрочные сплавы на максимально возможные значения твердости, которые составили соответственно: 42—44 HRC3, 36—38 HRC3 (0Х10М10ВФЮ4) и 28—32 HRC3 (ЭИ-437 БУВД).
Определение теплостойкости исследуемых сталей и сплавов по изменению их твердости в результате изотермической выдержки при температурах 750—900 °С в течение 10—20 ч показало, что все мартенситные стали интенсивно разупрочняются при 750 °С (рис. 3.21). И хотя в сравнении со сталью марки 4Х5МФ1С все исследуемые стали (особенно сталь марки 2Х6В8М2К8Ф) обладают гораздо большей теплостойкостью, они не могут конкурировать с аустенитной сталью и жаропрочными сплавами (рис. 3.22, а, б). При этом аустенитная сталь по теплостойкости не уступает жаропрочному сплаву вплоть до температуры 850 °С.
Определение сопротивления смятию при термоциклическом силовом воздействии позволило еще более наглядно определить преимущества аустенитной стали и жаропрочных сплавов в сравнении со сталями мартенсит-ного класса (рис. 3.23).
Как следует из рис. 3.23, уменьшение высоты образцов из стали марки 4Х5МФ1С составляет уже 0,25—0,3 мм при количестве циклов в режиме
.57
5 10
Длительность выдержки, ч
Рис. 3.21. Изменение твердости сталей с решеткой ОЦК в результате изотермической выдержки при 750 °С:
1 — 4Х5МФ 1С, 2 — 6Х6МЗФ2С; 3— 4ХЗМ2В2Ф2С; 4 — ЗХ10МЗВЗКЗФАСГ; 5 — 2Х6В8М2К8Ф
<9
45
Ос
^40
•о «о
«о
К-
30
<ь— ^2 , >
\ •
0 800 850
900
КС
9
-о «о
W N
)
г
О 800
850
900
Рис. 3.22. Изменение твердости стали марки 5Х6Г13МЗВ2АФ (/) и никелевого сплава 0Х10М10ВФЮ4 (2) в результате изотермической выдержки при температурах 800—900 °С в течение двух (а) и десяти (б) часов
130^*750 °С (а^х = 350 МПа), равном 500. В этих же условиях, но при большем количестве циклов, равном 1000, наибольшей сопротивляемостью пластической деформации обладает мартенситная сталь с карбидно-интер-металлидным типом упрочнения марки 2Х6В8М2К8Ф. Стали с карбидным упрочнением значительно уступают ей, а аустенитная сталь типа 5Х6Г13МЗВАФ и сплавы на основе никеля практически не подвержены смятию. Незначительную пластическую деформацию эти материалы претерпевают лишь при испытаниях с верхней температурой цикла, равной и выше 850 °С (Д/ = 0,02^-0,05 мм при цикле 200=^850 °С, астжах = 350 МПа и числе циклов 1000).
Аустенитная марганцовистая сталь, как это следует из графика, приведенного на рис. 3.24, обладает и большей износостойкостью в сравнении
I
% S
0,11
I
1
| 0,06
%
о
75
•о
50
I
§25
8
Рис. 3.23. Сопротивление смятию стали марок 4Х5МФ1С (/), 6Х6МЗФ2С (2), ЗХЮМЗВЗКЗФСАГ (3), 4ХЗМ2В2Ф2С (4) и 2Х6В8М2К8Ф (5) при испытаниях в режиме 130 5р=±: 750 °С, о^дХ = 350 /МПа, 2 = 500 циклов (1—4) и 2=1000 циклов (5)
