Способ изготовления биметаллических штамповых изделий

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

I»> 954454 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 14.11.80 (21) 3004327/22-02 с присоединением заявки .¹ (23) Приоритет

Опубликовано 300882. Бюллетень №32

Дата опубликования описания 30 08.82 (51)М.Кп з

С 21 D 9/22

С 21 D 8/00

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (53) УДК621,785.

79 (088. 8) (72) Автор изобретения

С.A.Äîâíàð (71) Заявитель

Физико-технический институт AH Белорусской С%Я (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БИМЕТАЛЛИЧЕСКИХ

IIITANIIOBblX ИЗДЕЛИЙ

Изобретение относится к термомеханической обработке металлов и может быть использовано в инструментально-штамповом производстве при изготовлении биметаллических матриц формовочных штампов горячей или холодной штамповки.

Известны способы изготовления формовочных штампов иэ одноименных материалов, согласно которым после исполнения рабочей фигуры и посадочных мест выполняют изотермическую закалку на нижний бейнит °

При использовании известного способа вязкость штамповых сталей достигает высокого уровня, она примерно в 2 раза выше по сравнению с вязкостью тех же сталей, подвергнутых закалке на мартенсит и отпуску на одинаковую твердость (11 .

Однако известный способ по техникоэкономическим показателям является менее эффективным, чем способы, основанные на методах тергломеханической обработки и использовании штамповых биметаллических материалов.

Известен способ изготовления биметаллических штамповых изделий, согласно которому заготовку подвергают нагреву до ковочной температуры плакирующего слоя, предварительно штампуют, подстуживают до температуры относительной устойчивости аустенита плакирующего слоя, выдерживают для бейнитной закалки основы, производят окончательную штамповку (калибровку) в мастер-штампе, а затем с температуры окончательной штам1ð повки поковку закаливают в масло и подвергают отпуску.

Известный способ обеспечивает высокое качество воспроизведения рабочей фигуры штампового изделия, поскольку при окончательной штамповке пластические деформации локализуют-ся в плакирующем слое, находящемся между жестким мастер-пуансоном и ра- нее закаленной на бейнит основой иэделия. Это обеспечивает возможность выполнения калибровки под высоким давлением без опасности расплытия рабочей фигуры в поперечном направлении (2), Однако способ имеет недостаток, обусловленный высокими температурами нагрева заготовки под предварительную штамповку (1150-1200 C) для бейнитной закалки основы заготовки.

Благодаря этому закаленная основа имеет крупнозернистую структуру со.95445.4 строением верхнего бейнита. Штамповые материалы с такой структурой имеют низкую ударную вязкость.

Цель изобретения — повышение стойкости штамповых изделий в резуль1 тате повышения ударной вязкости, Поставленная цель достигается тем, что в способе изготовления биметаллических штамповых иэделий, включающем нагрев до температуры закалки плакирующего слоя, выдержку, под,сту>кивание до температуры относительной устойчивости аустенита.плакирующего слоя, выдержку, пластическую деформацию и закалку, после пла"тической деформации производят нагрев до температуры в интервале

Ас„ плакирующего слоя-температура закалки основы, выдержку, а закалку осуществляют с выдержкой в интервале температур М материала основы — М плакирующего слоя.

Повторный нагрев в укаэанном интервале температур не вызывает распада аустенита плакирующего слоя, но приводит к фаэовой перекристаллиэации основного. материала без его перегрева и, следовательно, обеспечивает измельчение зерна аустенита, а выполнение закалки иэделия в указанном режиме обеспечивает структуру нижнего бейнита, что позволяет повысить вязкость и теплостойкость штамповых иэделий.

На фиг. 1 показаны (в качестве примера) кривые зависимости динамической твердости и НЧ аустениэированных при 1IGO C основной стали 5ХНВ и плакирующей стали 45ХЗВЗМФС от температуры изотермической выдержки к моменту ее завершения (90 мин); на фиг. 2 - кривые, характеризующие влияние температуры иэотермической выдержки (90 мин) на ударную вязкость ац (20 C) стали 5ХНВ, подвергнутой аустенизации при 1180 и 880ОС (кривые 1 и 3), стали 45ХЗВЗМФС.. аустениэированной при 1180 С (кривая 2) .

Пример, Проводится моделирование процесса термомеханической калибровки биметаллических деталей иэ сталей 5ХНВ (основа) и 45ХЗВЗМФС (плакирующий слой) по известному и предлагаемому способам.

Биметаллические заготовкиф 35х(10+

+10) мм нагреваются в печи электросопротивления до температуры закалки плакирующего слоя 45ХЗВЗМФС (1180ОC), что на 220-250 С выше температуры закалки основного материала

5ХНВ, с первичной выдержкой 20 мин.

Затем заготовки подстуживаются в печах с варьированием температур от

250 до 650ОC и выдерживаются в течение 90 мин для закалки основы заготовок на бейнит. В момент завершения выдержки заготовки испытываются на динамическую твердость (НЧ), а затем незамедлительно подвергаются плоской осадке в размер 19,0 мм, что имитирует пластическую калибровку, и закалке в масло. Из заготовок по плакирующему слою и основе вырезают образцы сечением 5 5 мм и длиной 35 мм с надрезом радиусом 0,5 мм и глубиной

1,5 мм. Механические свойства образцов при 20 С определяют на маятникоо вом копре (ан) и твердомере Виккерса (НЧ) .

Опытные данные (фиг. 1) указывают, что изотермическая выдержка биметаллической заготовки при 440-460ОС обеспечивает надлежащее условие для качественной калибровки, так как отношение твердостей (HV) бейнита основы и переохлажденного аустенита плакирующего слоя составляет 1,5. Однако после заключительной закалки заготовки, осуществляемой с температуры калибровки (прототип), ударная вязкость образцов основы (фиг.2, кривая 1), низкая (1,2 кгс.м/cM ),хотя при этом обеспечивается удовлетворительная ударная вязкость плакирующего слоя (фиг.2, кривая 2 )при высокой его твердости (HU600).

Для проверки эффективности предлагаемого способа выполняется вторая серия опытов. После нагрева, первичной выдержки, подстуживания до 440460 С, изотермической выдержки для закалки основы на бейнит и пластической калибровки заготовки подвергают35 ся повторному нагреву до температуры закалки основной стали 5ХВН (880 С) и вторичной выдержке при этой температуре в течение 30 мин . для моногенизации аустенита основы.

40 Принятая температура вторичного нагрева и вторичной выдержки выше точки Ас плакирующего материала

45ХЗВЗМФС на 10-30 С. Поэтому при вторичной выдержке обеспечивается

45 устойчивость аустенита плакирующего слоя против его распада, Затем заготовки подвергаются изотермической закалке с варьированием температуры эакалочной среды (при одинаковом времени выдержки 90 мин) . Опытные данные (фиг.2, кривая 3) указывают, что обработка по предлагаемому способу существенно повышает ударную вязкость основы заготовок в сравнении с обработкой по известному способу (фиг.2, кривая 1) независимо от температуры .закалочной среды.

При этом наилучший комплекс свойств основного и плакирующего материалов достигается, (фиг.2, кривые 2 и 3) при изотерме 250-300 С, которая располагается между точками N плакирую- щей стали 45ХЗВЗМФС (330-340ОС) и основной стали 5ХНВ (205-260 C), .что согласуется с рекомандуемым режимом

65 заключительной закалки по предлагае954454 мому способу калибровки биметаллических матриц. При такой закалке твердость основы и плакирующего слоя достигают соответственно значений

HV 380-400 и HV 525-550, которые соответствуют техническим нормам твердости формовочных штампов, Таким образом, использование предлагаемого способа калибровки биметаллических матриц обеспечивает по сравнению с известным повышение ударной вязкости и основы в 2,8 раза беэ снижения качества воспроизведения калибруемых фигур.

Формула изобретения

Способ изготовления биметаллических штамповых изделий, включающий нагрев до температуры закалки плакирующего слоя, выдержку, подстуживание до температуры относительной устоичивости аустенита плакирующего слоя, выдержку, пластическую деформацию и закалку, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения эксплуатационной стойкости в результате повышения ударной вязкости, после пластической деформации производят нагрев до температуры в интервале Ас< плакирующего слоя - темпе- . ратура закалки основы, выдержку, а закалку осуществляют с выдержкой Ь интервале темперагур М материала основы — Мн плакирующего слоя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. МИТОМ. Р 2. М., "Машинострое. ние", 1978, с. 15-16.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 501087, кл. С 21 D 9/22, 1974.

954454

Составитель Р.Клыкова

Техред С.Мигунова Корректор Е.Рошко.Редактор A.Ôðoëoâà

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

Эакаэ 6370/23 Тираж 587 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5