Главная  Промышленность 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 [ 56 ] 57 58 59 60 61

18.2. Стали для измерительных инструментов

Основные свойства, которыми должны обладать стали этого назначения,-высокая износостойкость, постоянство размеров и формы в течение длительного срока службы. К дополнительным требованиям относятся возможность получения низкой шероховатости поверхности и малой деформации при термической обработке. Наиболее широко применяют заэвтектоидные низколегированные стали X, ХГ, ХВГ, 9ХС, обрабатываемые на высокую твердость (HRC 60-64). В отличие от режущих инструментов термическая обработка проводится таким образом, чтобы затруднить процесс старения, который происходит в закаленной стали и вызывает объемные изменения, недопустимые для измерительных инструментов. Причинами старения служат частичный распад мартенсита, превращение остаточного аустенита и релаксация внутренних напряжений, вызывающая пластическую деформацию. Для уменьшения количе-

ства остаточного аустенита закалку проводят с более низкой температуры. Кроме того, инструменты высокой точности подвергают обработке холодом при температуре -50-80 °С. Отпуск проводят при 120-140 °С в течение 24-48 ч. Более высокий нагрев не применяют из-за снижения износостойкости.

Инструменты повышенной точности подвергают неоднократному чередованию обработки холодом и кратковременного (2-3 ч) отпуска.

Плоские инструменты (скобы, линейки, шаблоны и т. п.) нередко изготовляют из листовых сталей 15, 20, 15Х, 20Х, 12ХНЗА, подвергаемых цементации, или из сталей 50 и 55, закаливаемых с поверхности с нагревом ТВЧ. Поскольку неравновесная структура в этих сталях образуется только в поверхностном слое, происходящие в нем объемные изменения мало отражаются на размерах всего инструмента.

Для инструментов сложной формы и большого размера применяют азотируемую сталь 38Х2МК)А.



Глава 19. СТАЛИ ДЛЯ ИНСТРУМЕНТОВ

ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ ДАВЛЕНИЕМ

19.1. Стали для инструментов холох1НОЙ обработки давлением

Основные свойства, которыми должны обладать стали для штампов и других инструментов холодной обработки давлением, - высокие твердость, износостойкость, прочность, сочетающиеся с удовлетворительной вязкостью. При больших скоростях деформирования, вызывающих разогрев рабочей кромки инструментов до 450 °С, от сталей требуется достаточная теплостойкость. Для штампов со сложной гравюрой важно обеспечить минимальные объемные изменения при закалке.

В связи с разнообразием условий деформирования, формы и размеров штампов применяют различные стали.

Низколегированные стали X, 9ХС, ХВГ, ХВСГ, так же как и углеродистые У10, У И, У12, используют преимущественно для вытяжных и высадочных штампов, которые из-за несквозной прокаливаемости имеют твердый износостойкий слой и вязкую сердцевину, позволяющую работать при небольших ударных нагрузках.

Вытяжные штампы, подвергающиеся интенсивному износу без динамических нагрузок, после неполной закалки отпускают при 150-180 °С на твердость HRC 58-61. Высадочные штампы и пуансоны, работающие с ударными нагрузками, подвергают отпуску при 275-325°С на твердость рабочей части HRC 52-54.

Высокохромистые стали Х12, Х12М, Х12Ф1 (см. табл. 18.1) обладают высокой износостойкостью и глубокой прокаливаемостью (150-200 мм и более). Их широко применяют для изготовления крупных инструментов сложной

формы: вырубных, обрезных, чеканочных штампов повышенной точности, штампов выдавливания, калибровочных волочильных досок, накатных роликов и др. Эти стали близки к быстрорежущим: по структуре после отжига относятся к ледебуритному классу, после нормализации-к мартенситному. Их высокая износостойкость обусловлена большим количеством карбидов СГ7С3, сохраняющихся в структуре после закалки. Вместе с тем большое количество карбидной фазы (примерно 15-17% у сталей Х12М и Х12Ф1 и около 30% у стали Х12) приводит к повышенной карбидной неоднородности, вызывающей снижение прочности и вязкости. Наиболее сильно этот недостаток выражен у стали Х12. По этой причине чаще применяют стали Х12М и Х12Ф1.

Структура и свойства высокохромистых сталей в сильной степени зависят от температуры закалки, так как с ее повышением увеличивается растворимость карбидов, концентрация углерода и хрома в аустените. Это приводит к резкому снижению интервала температур мартенситного превращения. Изменение твердости стали Х12Ф1 (рис. 19.1) характеризуется кривой с максимумом. Повышение твердости при нагреве до 1075 °С вызвано увеличением твердости мартенсита, снижение твердости при закалке с более высокой температуры - интенсивным увеличением в структуре остаточного аустенита. Сохранение остаточного аустенита обусловливает небольшие объемные изменения при закалке.

Стали Х12Ф1 и Х12М обрабатывают как на первичную, так и на вторичную твердость. На первичную твердость их закаливают с более низких температур




9SD 1000 1050 1100 t°C

Рис. 19.1. Влияние температуры закалки на твердость и количество остаточного аустенита стали Х12Ф1

(1020-1075 °С, см. табл. 18.1), когда количество остаточного аустенита невелико, затем подвергают низкому отпуску (150-170 °С), сохраняющему высокую твердость {HRC 61-63). Такой режим обеспечивает наибольшую прочность (с„зг = 2400-=-2800 МПа) при низкой теплостойкости и применяется для большинства штампов и накатных роликов.

Закалку на вторичную твердость применяют для повышения теплостойкости и проводят с более высоких температур (1100-1170 °С). Она приводит к пониженной твердости (HRC 48-54) вследствие сохранения большого количества остаточного аустенита (50 - 80 %). Твердость до HRC 60-62 повышают 4-6-кратным отпуском при 500-580° С в результате превращения остаточного аустенита и вьщеления дисперсных карбидов хрома. При обработке сталей на вторичную твердость теплостойкость увеличивается до 500 °С, но из-за укрупнения зерна при закалке снижаются прочность и вязкость. В связи с этим применение этой обработки ограничено. В основном ее применяют для штампов, работаюших при повышенном нагреве без больших нагрузок.

Сталь Х6ВФ содержит меньше углерода и хрома и обладает меньшей карбидной неоднородностью, чем высокохромистые стали. Поэтому она превосходит их по прочности (в среднем на 500 МПа) и вязкости (почти

в 2 раза), более пригодна для штампов с тонкой гравюрой и резьбонакатных роликов. При закалке сталь Х6ВФ более склонна к росту зерна, поэтому обрабатывается только на первичную твердость.

Хромокремнистые стали 4ХС, 6ХС и дополнительно легированные вольфрамом (2,0-2,7%) 4ХВ2С, 5ХВ2С, 6ХВ2С образуют группу сталей повышенной вязкости, используемых для изготовления инструментов, подвергающихся ударам (зубила, гибочные штампы, обжимные матрицы и др.). Повышение вязкости сталей достигается снижением содержания углерода (до 0,4-0,6%) и увеличением температуры отпуска. Стали 4ХС и 6ХС отпускают на твердость HRC 52-55 при температуре 240-270 °С, которая несколько ниже температуры проявления отпускной хрупкости первого рода. Стали с вольфрамом, нечувствительные к отпускной хрупкости второго рода, подвергают отпуску в более широком интервале температур: при 200-250 °С (HRC 53-58) или при 430-470 °С (HRC 45-50). Эти стали благодаря сохранению более мелкого зерна имеют несколько большую вязкость и предназначены для инструментов, работающих с повышенными ударными нагрузками.

19.2. Стали для инструментов горячей обработки давлением

Стали для штампов горячей обработки давлением работают в тяжелых условиях, испытывая интенсивное ударное нагружение, периодический нагрев и охлаждение поверхности. От них требуется сложный комплекс эксплуатационных и технологических свойств. Кроме достаточной прочности, износостойкости, вязкости и прокаливаемости (для крупных штампов) эти стали должны обладать также теплостойкостью, ока-линостойкостью и разгаростойкостью. Под разгаростойкостью понимают устойчивость к образованию поверхностных трещин, вызываемых объемны-



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 [ 56 ] 57 58 59 60 61