Способ упрочняющей обработки инструмента штамповых сталей

 

СПОСОБ УПРОЧНЯЮЩЕЙ ОБРАБОТКИ ИНСТРУМЕНТА ИЗ .ШТАМПОВЫХ СТАЛЕЙ , включающий нагрев до температуры аустенизации, выдержку, подстуживание и многократную пластическую де формацию с промежуточными выдержками , отличающийся тем, что, с целью повышения эксплуатационной стойкости путем увеличения предела текучести, деформацию осуществляют со степенью 0,1-3 при ЗОО-ЗОО с для первого цикла с повышением температуры на 20-1ОО С для каждого последующего цикла до достижения температуры эксплуатации 650-800С, не допуская при этом охлаждения после пластичес;кой деформации в каждом цикле ниже А . % сг

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСМИХ

РЕСГЬ БЛИК

С 21 О 8/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МОМИТЕТ СССР.

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 c„ia

1 (21) 3287255/22-02 (22) 13.05.81 (46) 23.04.83. Бюл. 11 15 (72) А.Д. Озерский, А.А. Кругляков, .

Г.А. Панова и P.П. Изаков (71) Ленинградский ордена Ленина кораблестроительный институт (53) 621.785.79(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

М 177444, кл. С 21 D 8/00, 1963.

2. Авторское свидетельство СССР

N 307110., кл. С 21 0 8/00, 1970.. (54) (57) СПОСОБ УПРОЧНЯЮЩЕЙ ОБРА—

БОТКИ .ИНСТРУИЕНТА ИЗ ШТАМПОВЬК СТА „„SU„„1013500

flEA, включающий нагрев до температуры аустенизации, выдержку, подстуживание и многократную пластическую деФормацию с промежуточными выдержками, отличающийся тем, что, с целью повышения эксплуатационной стойкости путем увеличения преде-. ла текучести, деФормацию осуществляют со степенью 0,1-33 при 300-500 С для первого цикла с повышением температуры на 20-100 С для каждого последующего цикла до достижения температуры эксплуатации 650-800 С, не допуская при этом охлаждения после пластичес;кой деФормации в каждом цикле ниже А °

Ф

1013500

Изобретение относится к металлургии, в частности к способам термомеханической обработки штамповых сталей для горячего деформирования..

Известен способ многократной ме" ханико-термической обработки стали, заключающийся в многократном деформировании заготовок на величину до окончания площадки текучести с промежуточным старением между циклами де" формирования в дорекристаллизационном интервале температур.

Такая обработка приводит к увеличению плотности заторможенных дислокаций и, как результат, к повыше- .15 нию прочностных свойств стали 1j.

Однако достигнутое термопластическое упрочнение при температурах выше 600< С значительно ослабевает и поэтому не оказывает заметного 20 влияния на износостойкость инструмента. Способ не эффективен для упрочнения штамповых сталей, претерпевающих в процессе эксплуатации с(. - <1 превращение. 25 наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ термомеханической обработки, включающий . нагрев до температуры аустенизации, охлаждение с изотермической выдержкой, в процессе которой производят многократную пластическую деформацию (2).

Упрочнение, достигнутое известным с особом, обладает недостаточ35 ной термической стабильностью, а при нагреве выше Ас„ вообще исчезает.

Цель изобретения - повышение эксплуатационной стойкости путем увели40 чения предела текучести.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу упрочняющей обработки инструмента из

Практическое осуществление способа возможно лишь в том случае, если сталь обладает высокой устойчивостью переохлажденного аустенита в перлитной к промежуточной областях, а критическая температура ЯС лежит ниже температур, до которых разогрес,< вается инструмент в процессе эксплуатации.

Сталь после любого исходного режима термической обработки подвергают аустенизации при температуре выше А и охлаждают до 500-300 С. В течение изотермической выдержки при указанных температурах начинается выделение из переохлах<денного аустенита А<1 специальных карбидов (К) (или карбонитридов, интерметаллидов). 3-6-кратное пластическое деформирование рабочей зоны инструмента со степенью до

34 за цикл при постепенно повышающихсл температурах повышает плотность дислокаций и ускоряет процессы образования избыточных фаз. Выдержка между циклами деформирования не менее

1 мин. Упрочненный по рассмотренному способу инструмент направляется в эксплуатацию, причем его температура в дальнейшем поддерживается за счет тепла деформируемых заготовок.

Деформация со степенью 0,1-34 за цикл при начальных температурах деформирования 300-500 С осущестоля" ется без значительных затрат энергии и не требует создания специальных устройств.

Деформация (обх<атие) инструмента со степенью выше 33 потребовала бы ис-. пользования специального оборудования.

Оптимальные степени деформации и температуры начала деформации определяют исходя из анализа результатов лабораторных исследований и эксплуатационных испытаний инструмента.

Увеличение степени деформации за цикл в пределах от 0,1 до 3,04 ведет к .незначительному повышению стойкости матриц. В то же время деформации более 33 за цикл нецелесообразны, так как если деформирование осуществляется в интервале температур 300-500 С, то уже после 2-.3-го циклов накапливающаяся пластическал деформация ведет к образованию трещин на поверхности

3 . 1 013500 . 4 инструмента, еслидеформирование осу- Предлагаемый способ упрочняющей ществляется притемпературах выше600 С, обработки является последней техното усиливается развитие динамическо" логической операцией перед началом . полигонизации и динамической рекристал- эксплуатации инструмента. Это отли-, лизации, т.е. понижается термическая . чает его от известных способов ТМО, стабильность упрочненного состояния. когда после деформации производят

Ъ

На основании приведенных данных в охлаждение стали с целью протекапредлагаемом способе упрочняющей O6- ния мартенситного превращения. 8 поработки рекомендуют. деформации в пре, следнем случае мартенси следнем случае мартенсит наследует

-делах, — за цикл. елах Q,1 34 за цикл . IP дислокационнУю стРУктУРУ дефоРмиРованного аустенита и за счет этого

В табл, 1 приведены механические свойства стали ЭП-930, полученные пос- дос™гаетсл эФФект УпРочнениЯ.

Однако упрочнение, достигнутое из-ле упрочняющей обработки образцов в вестными методами ТИО, обладает нелабоРатоРных УсловиЯх. - достаточной термическойстабильностью,,а принагреве вышеАС,(т.е. приобратном

Мето ика испытания заключается в 35 следующем.

А- превращении) вообце исчезает. СлеРазрывные образцы нагревают до:: довательно, этотметод упрочнения мало температуры аустенизации (900< Ц; .эффективен для тяжелонагруженного

300-800вС Об- прессового и штампового инстРуменТаве гают испытанию при 300- 00 С. Об- 20 разцы подвергают 3-кратному прерывисупрочнения по предлагаемому способу тому .нагрух<ению, вызывающел<у остаточн ю пластическую деформацию0,1-33 за . и по известному. ную пластическую дефо

Способ упрочняющей обработки штам" цикл илишь причетвертом циклеиспытаповых сталей используют для поверхния образец доводят до разрушения, ностного упрочнения л<атриц при пресМногократная пластическая деформа- совании труднодеформируемых медных

:ция стали при 300-700 С ведет к по0 сплавов. В процессе эксплуатации матвышению пРедела текУчести. Но наи- . Рицы разогреваются до 650-800 С. Опытбольший эФФект УпРочнениЯ достигает- ные матрицы изготовляют из стали ЭПсЯ при начальных температУРах дефор- 30 930. Эта сталь имеет сравнительно миРованил 300-500 С. НапРимеР,,при низкую температуру дс 615оС и обла- о ю с температуре испытания 450 С сталь дает высокой устойчивостью переохлажимеет пРедел текУчести 325 МПа в не- денного аустенита в перлитной обласупрочненном состоянии и 506. МПа пос- . ти {приизотермических выдержкахдо 5ч ле 4-кратной. пластической деформации. > распада переохлажденногоаустенита на .Приведенные втабл.1 данные-.обосно- ферритнокарбидную смесь не наблюдается). вывают целесообразность проведения Матрицы с припуском на деформирапервых циклов. деформации при 300".500 С. вание нагревают до 950-1000 С, охлажИзвестно, что при каждом цикле дают на воздухе до 500-300 С и устагорячей, обработки металлов давлени- 0 навливают на пресс. Многократное пласем температура ийструмента в поверх- тическое деформирование осуществляют ностных слоях циклически изменяется. на производственных прессах.при поПри этом средняя темпеРатура разо- . .мощи специальных пуансонов. грева вначале постепенно повышается циклы деформирования со степенью на 20-100< С за цикл, а затем тепло-, обжатия 0,1-34 чередуют с циклами вой режимэксплуатации инструмента ста- прессования слитков из медных сплабилизируется накаком-то определенном вов, что обеспечивает постепенное поуровне (зависящем отмногих факторов); вышение температуры матриц. Выдержка .

Это и обусловливает необходимость. между циклами составляет 2-5 мин. повышения температуры каждого цикла После "3-6 циклов деформирования деформации аустенита в предлагаел<ом достигают требуемые размеры калибрую50 способе на 20-100< С вплоть до дости- цего отверстия матрицы, устанавливажения устойчивой температуры эксплу- ется ее темПературный режим и настуатации инструмента. пает длительный период эксплуатации.

Между последниициклом деформациии Применение предлагаемого способа началом эксплуатациине допускается упрочняющей обработки стали позволяохлаждение инструмента ниже А» . За ет повысить стойкость матриц при

Ч< счет этогосталь сохраняетструктуру прессовании- сплавов Л-63, БРЛЖН10-4 4 наклепанного аустенитапри эксплуатации. и др. в 3- ) Раза.

1013500

LC3 !. е

Ф 3

1

1

1

I

I !

I

I

1

I

I

I

I

I

1

1 X 1

X 1

Z I

Э 1

Ю л

C) 00 сО л .

CO о

Ю

CV м

С0 м л л «

3 со

: (Ч 3Ч м л

CV

I

I

I !

1

1

I

3

° I

1

1

1

1

1

I

1

I

1

I

I

1

1

I

I

1

Со

CV (Ч

3Ч Л

LC3 (30

-4 4 м м. л (Ч м

:Ь I а 3

1 1 (Q I

Z I

S а т

С.(1

1 с (((!

I- 1 о

I ((I 1 ((3 I

I». и

)S I о ((3 1 (.3 1

Э I

S х

Э I

Д I

X 1

Z ф 1

3Ч

0 1

« о

° .з.

3Ч (Ч о л л

C) C) МЪ л о м л

« о.

С0 О л о

О 01

В О л л о о о м

-Ф -4

0) I

1 1

I ЗР 1. C) (Ч л ъо л

С0 л

-а л

С0 л

01 01

° с « о о о о, ъ1

«

1 ! +lg 1

3CeC () Л 1

I а»

l

I м о

01 CO

m м о м

I

1. !

I

I

1 о

C)

CO о о (» о:о о о О LCI о (((а е

C (О

S а

Э > (IX

Ф

S

=г о о

ОЪ о о о о

ОЪ 01 о

C) ° о о

ОЪ

1 c% I

I . I

«

1 1

I 1

5 3

1 1

I д Р I

1 1

« ! с

1. 3

1 I

I . 1 ! Ю» о(!

z (gc

1 I

f.

z „

I I .I I

I I

I (р Ю I

I Z I

I gC l ! 1

I 1

1 1

I 1

1 »» чае

1 3

1

I (((I

1 С I

I 1

I " «1

С(! м

1 1

I 1

1

1 . 1

I 1 oe 1

I 1

I л

1 «1

Д1

Е I

I . 1

Оа ! с

z х i! 1. (((о к

CLX S

Э Z

c me

«а О WЛ(Э

3- (- Ce в . о о

« л л

LA О ъо

O0 (»» Л а: м о о (Ч

LC! о ъо

К0 ъо ъо м

Со О О Л

° Ь « « о о о о

1

О I л

00 1

C4 I

1

I

1 и !

СО I

К) 1

CV 1

В(л !

1

С4 1

Л 1 л о

1 (I. 1

CO 1

ОЪ 1 и !

1

1 о ъ- I « о«3.

l

3 О I

Ф I

1 м !

lA 1 л о

1

I со 1 ф 1

I

I

О 1

О I м !

I

О I о !

ОЪ !

1013500

Таблица 2

Механические свойства

Способ обработки

Температура

"спыта"ия о

3,2 12,0

31,7 75,4

1860

2210

325

485

26,8 72 Ф4

700

» A

Составитель P. Клыкова

Реаактоо На Гунько Текоев Т Катанка КорректорА. Дактко

Заказ 2945/35 Тираж 566 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва W-35 Раушская наб. д. 4/5 а. к .Е » «° 1 » «»«,ъs А» 1»

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, ч.Известный (аустенизацил при 20

900 С, охлаждение до 400 С, 3-х кратная деформация со сте- 700 пенью 0,5-0,83, охлаждение в масле) Предлагаемый (нагрев до

900 С, выдержка 30 мин; охлаж- о дение до 350 С, деформация со степенью 0,53, нагрев до

430 С, деформация со степенью 1;2Ф, нагрев до 500 С, деформация со степенью 1,14, .нагрев до 700 С, испытание о образца) б, НАа б К, Кйа Д;ь (ь