Способ низкотемпературной термомеханической обработки изделий из быстрорежущих сталей

 

ИСАКИИ

Союз Советских

Социалистических республик

О Л ои722962 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22 ) Заявлено 29.09.78 (21 ) 2667893/22-02 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет (51)М. Кл.

С 21 О 7/14

С 21 0 9/22 йщдарстеехньв хеихтет

СССР аа деми кзебретений в етхритай (53) УД К621.785..79:669,14.018.

3 (088.8) Опубликовано 25 03 80 Бюллетень № 11

Дата опубликования описания 25.03.80 (72) Автори изобретения

Н. П. Барыкин, В. С. Святкин и Е. И. Шлемов

Уфимский авиационный институт им. Орджоникидзе (71) Заявитель (54) СПОСОБ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОЙ

ОБРАБОТКИ ИЗДЕЛИЙ ИЗ БЫСТРОРЕЖУЩИХ СТАЛЕЙ

Изобретение относится к машиностроению, в частности к способам низкотемпературной термомеханической обработки изделий, а именно, инструмента для холодной объемной штамповки из быстрорежущих сталей, и может быть

5 использовано в технологии изготовления высадочных пуансонов, преимущественно из вольфрамовых н вольфрамомолибденовых сталей.

Известен способ низкотемпературной термомеханической обработки быстрорежущих сталей, 10 включающий нагрев до температуры закалки, аустенитизацию, подстуживание в селнтровой ванне (до 450-400 С для вольфрамовых сталей

P 9 и P 18 и до 600-650 С для вольфрамомолибденовых сталей), деформацию и закалку в

15 масло с последующим двукратным отпуском при 550 С (1).

Однако известный способ обработки инструмента имеет низкую технологическую пластичность. Поэтому возможности низкотемпературной термомеханической обработки для данного класса сталей в получении высоких ноказателей упрочнекия полностью не реализуются, так как оптимальная степень деформации переохлажденного аустенита должна составлять 60-90% или требуется увеличение степени переохлаждения аустенита при деформировании по сравнению с приведенными.

Техкологкческая пластичность в значительной степени зависит от температуры метастабильного аустенпта и снижается для стали P 18 с

50-60% при 700 С до 30% при 500 С при деформированйи образцов с соотношением Д/H=1,5.

Известен способ низкотермомеханической обработки инструмента для холодной объемной штамповки, включающий нагрев, аустенитиэацию в температурном интервале эакалочных температур, подстужквание до температур деформированил (480-520 С), пластическое деформнрование (выдавливание в разъемных матрицах) и охлаждение 121.

Данный способ имеет низкую технологическую дсформируемость, повышенные удельные давления при деформировакии вследствие объемного эффекта и, соответственно, низкую стойкость штамповки оснастки, а также трудности последующей механической обработки, связанные с образованием продольного заусенца в местах разъема и эллиптичность сечения выдавленных заготовок.

Цель изобретения — повышение технологической деформируемости изделий и стойкости ппамповой оснастки.

Поставленная цель достш.ается тем, что в известном способе термомеханической обработки иэделий из быстрорежущих сталей, преимущественно холодновысадочных пуансонов для холодной штамповки, включающем операции нагре- 10 ва, аустенитизации, подстуживания до температур деформирования, пластического деформирования и охлаждения, после аустенитизации в температурном интервале на 40-80 С ниже температуры закалки дня данной стали, подсту- 15 живание до температуры деформирования ведут ступенчато с выдержкой в интервале 9401000 С, а пластическую деформацию осуществляют в интервале Мб - Мн со скоростью деформации 3 10 — 5 10 с, которую увели- 20 чивают в процессе деформирования до 40%.

Понижение температуры аустенитизации на

40-80 С по сравнению с принятой под закалку для данной быстрорежущей стали позволяет снизить степень растворения карбидов в аустените и рост аустенитного зерна, что увеличивает дисперсность продуктов распада аустенита в . процессе низкотемпературной термомеханичес кой обработки, соответственно, интенсивность мартенситного превращения в процессе деформи- зО рования, Понижение температуры аустенитизации, как и ее повышение по сравнению с приведенной снижает технологическую пластичность, а также комплекс служебных характеристик стали после обработки. Ступенчатое подстужи- эБ ванне до температур деформирования с выдержкой в интервале 940-1000 С позволяет снизить объемную деформацию от мартенситного превращения в 3-4 раза и, соответственно, позволяет применять для процесса выдавливания 40 простую штамповую оснастку без снижения ее стойкости.

Пластическое деформирование в оптимальном температурном интервале М - Мн со скоростью

3 10 — 5 ° 10 с повышает технологическую 4s пластичность аустенита по сравнению с известными способами в 2-3 раза. Причем увеличение в процессе деформирования скорости деформации до 40% от исходной позволяет до722962 полнительно повысить технологическую пластичность в соответствующем температурно-скорост ном интервале деформирования, Изменение скорости деформации в процессе деформирования при выполнении операций осадки, штамповки, выдавливания и других осуществляется на специализированных гидравлических прессах (типа П0-440, П0-.443), а испытание образцов на растяжение — на универсальных разрывных машинах фирмы "Инстрон", а также на разрывных, выполненных на базе P-5, имеющих систему управления с обратной связью по скорости перемещения захватов. Нижний предел температурно- скоростного интервала деформирования ограничен малой величиной интенсивности мартенситного превращения, которая и определяет предельную степень деформации, а верхний предел ограничен проявлением температурного эффекта от пластической деформации, вследствие которого повышает темпера-. тура заготовки и дальнейший процесс деформирования происходит за пределами оптимального температурного интервала и, соответственно, снижаются. характеристики пластичности.

Пример. Проводили испытания образцов из стали Р6М5 на растяжение и осадку на специальной установке, созданной на базе разрывной машины P-5. Система управления электроприводом машины позволяет в процессе испьпаний поддерживать скорость деформации (Eg постоянной или изменять ее в сторону увеличения в пределах до 60% от первоначальной. Процесс аустенитизации выполняли в трубчатой печи при температуре 1180 С 3 мин.

Ступенчатое подстуживание осуществляли на воздухе с промежуточной выдержкой в печи, нагретой до температуры 940-1000 С, и затем образцы устанавливались в захваты, которые помещались в терйостат, имеющий температуру испытаний. После выдержки в течение

5 мин и деформирования образцы охлаждались в воде. Температура начала мартенситного превращения М, и М у при аустенитизации

1180 С составляет 230 С и 420 С соответственно, которая определялась замером маг.нитной проницаемости. Режимы термомеханической обработки известным и предлагаемым способами и их влияние на пластичность стали

РбМ5 приведены в табл. (см. с. 7, 8).

722962

11частичносгь, 1

3а, 7п .1

Способ НТМО:, стали P6M5

Режим термомеханнческой обработки

Температура, С. Скорость деформации

{Е),с

-таустенити- ступенчазации . той выI держки тконечная. деформн- начальная рования

Известный

1220-1200

23-27

540-480

340

7,5 10 з

1170

8 — 11

960

5 ° 1О 2

S 1 0-

39 — 44

52-56

То же

Предлагаемый

5, 10о

5, 101

60 — 66 бб — 70

28 — 38

1 10

36 — 40

52-56

Е 1,2

E,, ° 1,а

° 1,6

75-80

34 — 37

1180-1140 940-1000 320-360 о

° 1,2 бб — 70

80-84

5, 101

48 — 53

30-34

1,4

Я ° 1,6

Проводили вьщавливание заготовок прошивных пуансонов изсстали Р6М5, применяемых при высадке гаек М 10. Выдавливание осущест- 4о вляли на кривошипном прессе модели КР-400, диаметр выдавленной заготовки составлял

8,8 мм (степень деформации — 56%, скорость деформации 25-40 с ), Аустенитизацию выполо ияли в бариевой ванне при температуре 1180 С, 4 ступенчатое подстуживание в соляной ванне при температуре 940-1000 С и последующее охлаждение — в селитровой ванне (320-340 С, 5 мин). Затем заготовку укладывали в подогреваемый штамп (300-350 С) и осуществляли процесс вьщавливания (смазка графитовая) .

Влияние термомеханических режимов на усилие выдавливания и величину объемного зффекта деформации оценивали замером усилия на пуансоне и выталкивателе. Усилие выдавливания в оптимальном температурном интервале

М вЂ” Мн (340 С) составляет 24,2-25,6 тс, что на 18-20 o ниже усилия при 500 С (29-30,5 тс).

Бесступенчатое подстуживание заготовок под вьщавливание приводит к увеличению диаметра выдавленной заготовки на 0,024% и соответственно к разрушению выталкивателя или матрицы после 1.-8 циклов нагружения (усилие выталкивания составляет 17,6-19,7 тс). Ступенчатое подстужнвание с выдержкой в температурном интервале 940-1000 С, снижает объемную деформацию в 3-4 раза и, соответственно, усилие на выталкивателе до 1,2-1,6 тс, что соответствует по силовым условиям деформированию аустенита при 560-600 С без мартенситного превращения.

Предлагаемый способ обработки в сравнении с известными обеспечивает повышение технологической деформируемости и геометрической точности изделий в 2-3 раза, снижение удельного давления в полости матрицы и услший на выталкивателе. Для обработки не требуется сложной технологической оснастки — составных сегментных матриц, что также повышает гео,метрическую точность профиля выдавленной .заготовки и стойкость штамповой оснастки.

7 722962 8

Ф о р м у л а и э о б р е т е н и я итие до температуры деформации производят

Способ низкотемпературной термомеханичес- ступенчато с выдержкой в интервале 940кой обработки изделий из быстрорежущих ста- 1000 С, а пластическую деформацию осущестлей, преимущественно пуансонов для холодно" вляют в интервале Мб -Мн, со скороспю дештамповки, включающий аустенитизацию, под- 5 формации 3 ° 10 S ° 10 с, которую увестуживание до температуры пластической де- личивают в процессе деформации до 40%. формации, пластическую деформацию и охлаж- Источники информации, дение, отличающийся тем, что, принятые во внимание при экснертизе с целью повышения технологической деформи- 1. Бернштейн M. И. Термомеханическая обраруемости изделий и стойкости штамповой ос- lo ботка металлов и сплавов. М., "Металлургия", настки при деформации, аустенитизацию произ- 1968, т. 2, с.674-676. водит пРи темпеРатУРе на 40 80 C ниже. темпе. 2. Штамповые материалы. М.,"Машиностроературы закалки для данной стали, подстужнва- ние," 1968, Х 18, с. 6S-81.

Составитель Р. Клыкова

Редактор Н, Козлова Техред М.Петко Корректор Я. Веселовская

Заказ 315/15 Тираж 608 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

11303S, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППЛ "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4