3. Выбор сталей для штампов горячего деформирования
Для изготовления штампов горячего деформирования применяются специальные, инструментальные легированные стали, на которые распространяется ГОСТ 5950 «Сталь инструментальная легированная. Марки и технические требования»: хромокремнистые (4ХС, 6ХС), вольфрамохромокремнистые (4ХВ2С, 5ХВ2С, 6ХВ2С), хромистые (7ХЗ, 8ХЗ), хромоникелевые (5ХНМ, 5ХНВ, 5ХНСВ), хромомарганцевые (5ХГМ), хромовольфрамованадиевые (4Х5В2ФС, 4Х2В5ФМ, 3Х2В8Ф), хромомолибденованадиевые (4ХСМФ, 4Х5ИФС, 4Х5МФ1С, 3Х3М3Ф), хромовольфрамомолибденованадиевые (4Х3ВМФ, 4Х4МВФС, 4Х2СВ2МФ, 5Х3В3МФС). Кроме того, применяют и другие марки сталей конструкционных, инструментальных, жаропрочных, твердых сплавов.
Введение легирующих элементов позволяет регулировать состав твердого раствора после закалки и отпуска, влияет на величину зерна, обеспечивает закаливаемость и прокаливаемость, то есть полноту протекания мартенситного превращения и степень его однородности. Легирующие карбидообразующие элементы обеспечивают наличие в структуре дисперсных и устойчивых при нагревании карбидов.
Большинство
штамповых сталей
являются комплексно-легированными.
Обычно содержание углерода составляет
0.3…0.6 %. Для обеспечения высокой
прокаливаемости, а также повышения
устойчивости против перегрева вводят
до 5 %
,
до 4 %
,
небольшие добавки
,
.
В последние годы применяются, стали с
дополнительным легированием
и др.
Повышение
износостойкости и уменьшение разупрочнения
достигается введением 3…5 % карбидообразующих
элементов, что приводит к уменьшению
содержания в структуре легированного
цементита
и увеличению содержания специальных
карбидов типа
,
,
,
,
.
Легирующие элементы задерживают
растворение мелких и рост крупных частиц
карбидов.
Хром не только сильный карбидообразующий элемент, он в значительной степени растворяется в ферритной основе стали, упрочняя ее, повышая окалиностойкость, предел прочности при нагреве, ударную вязкость и сопротивление хрупкому разрушению. Хром способствует более полному растворению карбидных фаз при нагреве под закалку, снижению необходимых температур закалки, более полному насыщению мартенсита легирующими элементами.
Кремний и хром заметно повышают уровень вторичной твердости стали. Кремний повышает термодинамическую активность углерода в феррите.
Он интенсифицирует процесс карбидообразования при отпуске, усиливая аспект вторичного твердения.
Увеличение
концентрации
вызывает некоторый прирост уровня
твердости после отпуска и увеличение
эффекта вторичного твердения. Увеличение
содержания карбидообразующих элементов
рассмотренного типа приводит к снижению
скорости разупрочнения при отпуске, к
увеличению теплостойкости.
Увеличение
количества
приводит к существенному повышению
теплостойкости при некотором снижении
вязкости. Сплавы с повышенным содержанием
(до 8 % и выше) используют для изготовления
специальных электродов, предназначенных,
для наплавки штампов с тяжелыми тепловыми
условиями работы.
Для изготовления
молотовых штампов применяют хромоникелевые
стали (5ХНМ, 5ХНВ, 5ХНСВ). Высокие
прокаливаемость, сопротивление хрупкому
разрушению и прочность при средней
твердости (
)
определяет основное применение их для
изготовления средних и крупных молотовых
штампов. Более дешевыми заменителями
этих сталей являются 5ХГМ, 6ХВГ, которые
применяют для изготовления мелких
штампов. Штампы высокоскоростных молотов
изготовляют из сталей 4Х3ВМФ, 4Х5МФС,
4Х5В2ФС, 4Х4МВФС.
Вставки КГШП изготавливают из сталей 5ХНВ, 5ХНМ, 5ХГМ, 5ХГСВФ, а также их 4ХСМФ, 4Х5В2ФС, 4Х3ВМФ, 4Х4МВФС.
Вставки ГКМ изготавливают из сталей 4ХВ2С, 5ХВ2С, 7Х3, 8Х3, 4ХВ2С, 4Х5МФС, 4Х3ВМФ, 4Х4МВФС.
Вальцовочные штампы изготавливают из 7Х3, 5ХНВ, 4Х3ВМФ, 4Х4МВФС, 4Х2СВ2МФ.
Штампы для выдавливания изготавливают из 5ХНВ, 3Х2В8Ф, Р18, Р12, Р6М5, Р6М3, 4Х4МВФС, 3Х3М3Ф, 4Х2В5ФМ, 5Х3В3МФС.
Штампы для обрезки, прибивки изготавливают из 7Х3, 8Х3, 5ХНВ, 5ХНМ, 4ХВ2С, 4ХС, 6ХС, 40Х.
Особенно важную роль в обеспечении высокой стойкости штампового инструмента играют структура и свойства поверхностного слоя, который испытывает наиболее значительное температурно-силовое воздействие. Поэтому химико-термическая обработка, создающая поверхностным слоям ряд специфических свойств, является одним из эффективных способов повышения срока службы инструмента. Используется диффузионное упрочненре: азотирование, цементация, нитроцементация, хромирование, борирование, комплексное насыщение.