Закалка и отпуск заэвтектоидной и ледебуритной стали для штампового инструмента

01.06.2018
Свойства и поведение при термической обработке заэвтектоидной и высокохромистой стали были рассмотрены ранее, а режим закалки был указав в табл. 33.

Поэтому здесь приводятся только основные особенности и отличия в термической обработке инструмента для холодного деформирования металла.

Инструмент этого назначения часто имеет большие габариты, чем режущий инструмент. В таких случаях следует назначать температуры закалки стали (кроме стали Х12М и X12) по верхнему пределу, указанному в табл. 33, а при закалке более крупного инструмента — на 10—20° выше этого верхнего предела.

В штампах из углеродистой стали надо часто обеспечить максимально глубокую прокаливаемость. Последняя возрастает, если сталь имеет перед закалкой структуру тонкопластинчатого перлита. Такая структура создается в стали в результате нормализации. Поэтому крупные штампы из углеродистой стали иногда целесообразно подвергать нормализации перед закалкой.

Прокаливаемость углеродистой стали возрастает также в случае повышения температуры нагрева ее при закалке, как это показывает диаграмма фиг. 83. Более высокую прокаливаемость имеют марки углеродистой стали, содержащие повышенный процент марганца: У8Г и У10Г (фиг. 84). Однако эти марки стали можно применять лишь для изготовления штампов простой формы, так как более высокое содержание марганца в высокоуглеродистой стали повышает ее склонность к образованию трещин при закалке В.Я. Дубовой рекомендует применять следующий режим обработки крупных штампов, изготовленных из углеродистой стали У8—У10 (табл. 41).

По данным В.Я. Дубового, стойкость крупных штампов, получивших более высокий нагрев при закалке или прошедших предварительную нормализацию, возрастает примерно в два раза по сравнению со стойкостью штампов, нагревавшихся при закалке по обычному режиму, установленному для углеродистой стали.

Штамповому инструменту, изготовленному из стали Х12М, X12 и 7X3, надо в результате термической обработки сообщить высокую износоустойчивость при достаточной вязкости. Поэтому при закалке этой стали не требуется переводить большое количество карбидов в твердый раствор. Кроме того, деформация сложного инструмента, изготовляемого из стали Х12 и Х12М, в процессе закалки должна быть минимальной. По этим соображениям нет необходимости нагревать эту сталь до высоких температур, указанных в табл. 33 и назначаемых для режущего инструмента. Нагрев штампового инструмента применяют следующий:

Охлаждение штампов из стали Х12М, Xl2 и 7X3 можно производить в масле или в струе воздуха, после чего сталь получает твердость в пределах 62—65 Rс и структуру мартенсита с значительным количеством не перешедших в раствор карбидов (а также 10—20% остаточного аустенита). Охлаждение высокохромистой стали в струе воздуха создает несколько меньшие остаточные напряжения, чем охлаждение в масле. Поэтому для уменьшения деформаций, возникающих при закалке, штампы, изготовленные из стали Х12М и Х12, охлаждают на воздухе. Однако штампы сложной формы, особенно с резкими переходами, более рационально охлаждать в расплавленных солях или в специальной печи при температуре 450—475° и после выдержки в течение 10—20 мин. переносить на воздух.

Сталь Х12М и X12, нагревавшаяся при закалке до 975—1050°, сохраняет высокую твердость (60—62 Rс) после отпуска при 425—475°; дальнейшее повышение температуры отпуска вызывает понижение твердости. Поскольку из этих марок стали изготовляют штампы, работающие главным образом в условиях повышенного износа, то температуры отпуска стали Х12М и X12 обычно устанавливают в указанных здесь пределах. Отпуск производят однократный с выдержкой в зависимости от размера штампа продолжительностью 2—5 час. Штампы высокой точности, в которых надо сохранить размер, бывший до закалки, отпускают 2—3 раза при 509—520°, так как дополнительный отпуск, способствуя полному распаду остаточного аустенита, увеличивает размеры штампа. Твердость после такого отпуска 55—60 Rс.

Температуры отпуска штампового инструмента, изготовленного из стали марок X, ШХ15, ХГ, Х09, 9ХС, У8—У12, устанавливают в пределах, указанных ранее, если инструмент работает в условиях повышенного износа.

Если штампы испытывают в работе удары и должны иметь более высокую вязкость, то твердость их после отпуска должна быть ниже 60 Rс. Можно при этом исходить из следующих данных: для штампов простой формы принимать твердость 57—60 Rс, а для штампов с резкими переходами — 55—57 Rс; для штампов, обрабатывающих более мягкий металл, например, цветные металлы, — 48—55 Rс. В этом случае для штампового инструмента устанавливают более высокие температуры отпуска (табл. 42).
Закалка и отпуск заэвтектоидной и ледебуритной стали для штампового инструмента

Некоторые типы инструмента, например, дыропробивные штемпеля, пуансоны и т. п., имеют длинную крепежную часть, работающую на изгиб, что требует выполнения более сложного режима термической обработки с целью сохранения высокой твердости в рабочей части и получения меньшей твердости при повышенной вязкости в крепежной части. Для создания разнородной твердости по длине инструмента можно применить или различный режим закалки для рабочей и крепежной части или диференцированный режим отпуска. В первом случае инструмент нагревают в свинцовой или соляной ванне только рабочей частью или же нагревают полностью в печи, но погружают в масло только его рабочую часть.

Однако для получения плавного перехода по твердости и механическим свойствам более целесообразно создавать в подобных штампах однородную твердость и структуру после закалки, а затем производить отпуск штампа с нагревом на различные температуры. С этой целью такие инструменты, изготовленные, например, из стали X, Х09, XBР, У10, У12 и др., после закалки сначала отпускают полностью в масляной ванне при 180—200° для снятия напряжений, затем их передают в соляную ванну с температурой 300—350° для отпуска переходной части. В эту ванну инструмент погружают вертикально таким образом, чтобы его рабочая часть выступала примерно на 10—12 мм над зеркалом ванны; продолжительность выдержки не должна превышать 10—25 мин. в зависимости от размера инструмента во избежание разогрева его рабочей части. Твердость переходной части после отпуска 45—55Rс. Затем производят отпуск крепежной части погружением ее на 20—30 мин. в соляную ванну с температурой 420-450°; твердость крепежной части после отпуска составляет 40—45 Rс. После этого производят окончательный отпуск рабочей части на требуемую твердость погружением всего пуансона в масляную ванну с температурой 210—250° на 1—2 часа.

Этот способ нельзя эффективно применять для длинных и тонких пуансонов, так как они могут дать значительную поводку и деформацию при закалке. Поэтому пуансоны этого типа нагревают при закалке только в рабочей части.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: