51. Стали для штампов горячего и холодного деформирования. Их состав, марки, термообработка, структура, свойства, применение.

К штампам холодной штамповки относят обрезные, вырубные, чеканные штампы, ножи холодной резки металла.

Стали для холодных штампов должны обладать высокой твердостью, износоустойчивостью, прочностью, достаточной ударной вязкостью.

При легких условиях работы применяют углеродистые инструмен-тальные стали У8, У 9. При более тяжелых – стали 4ХС, 6ХС, 9ХС, ХВГ, обладающие большей глубиной прокаливаемости.В наиболее тяжелых условиях работы применяют высоколегированные стали Х12Ф1, Х12М, Х6ВФ.

Штампы из этих сталей подвергают закалке с отпуском при 240-320⁰С.

К штампам горячей штамповки относят штампы объемной штамповки, ножницы горячей резки металла.

Стали для горячих штампов должны обладать следующими свойствами:

- жаропрочностью – сопротивляться приложенным нагрузкам при рабочих температурах без деформаций;

-теплостойкостью и износостойкостью при рабочих температурах;

- термостойкостью (устойчивость к образованию трещин при циклическом изменении температуры);

- достаточной прокаливаемостью, чтобы получить высокие свойства по всему сечению;

- минимальной слипаемостью со штампуемым металлом заготовки.

Для горячих штампов обычно используют легированные стали, занимающие промежуточные положения между конструкционными и инструментальными марками 5ХГТ, 5ХГМ, 5ХНМ.

Предварительная термическая обработка заготовки штампа состоит в нормализации с высоким отпуском. Затем в заготовке вырезают фигуру штампа и подвергают его закалке от температуры 850⁰С в масле с последующим отпуском. Температуру отпуска обычно берут на 30-50⁰С выше, чем максимальная температура нагрева штампа при работе.

Более редко применяют закалку рабочей поверхности штампов токами высокой частоты.

Для горячих штампов применяют также графитизированные стали марок ЭИ336 и ЭИ366, содержащие около 1,5%С и 1%Si. В литом состоянии такие стали имеют обычную заэвтектоидную структуру (П и Ц). Если эти стали подвергать графитизирующему отжигу (нагрев до 840⁰С с выдержкой 5 ч, подстуживание до 700⁰С с выдержкой до 15 ч), то цементит частично распадается с образованием графита хлопьевидной формы. Включения графита при работе штампа выполняют роль смазки, предотвращая слипаемость со штампуемым материалом.

52. Быстро режущие стали.

обладают высокой твердостью, прочностью, износостойкостью и красностойкостью. Применяются для высокоскоростного резания.

Химический состав и назначение быстрорежущих инструментальных сталей
Марка стали	Химический состав, %					Назначение
	С	Cr	W	V	Mo(Co)
P18	0,7-0,8	3,8-4,4	17,5-19,0	1,0-1,4	0,3 Mo	Режущие инструменты для материалов малой и средней твердости
P9	0,85-0,95	3,8-4,4	8,5-10,0	2,0-2,6	0,3 Mo	Инструменты, не требующие шлифования (кроме шеверов и протяжек)
P9Ф5	1,4-1,5	3,8-4,4	9,0-10,5	4,3-5,1	0,4 Mo	Инструменты для отделочных операций
P14Ф4	1,2-1,3	4,0-4,6	13,0-14,5	3,4-4,1	0,4 Mo	Инструменты для отделочных операций
Р18Ф2	0,85-0,95	3,8-4,4	17,5-19,0	1,8-2,4	0,5 Мо	Инструменты для обработки материалов различной твердости, жаропрочных и нержавеющих сплавов
P9К5	0,9-1,0	3,8-4,4	9,0-10,5	2,0-2,5	0,3 Mo 5,0-6,0 Со	Инструменты для обработки твердых материалов, жаропрочных нержавеющих сталей
P9К10	0,9-1,0	3,8-4,4	9,0-10,5	2,0-2,6	0,3 Mo 9,5-10,5 Со	Инструменты для обработки твердых материалов, жаропрочных нержавеющих сталей
P10К5Ф5	1,45-1,55	4,0-4,6	10,0-11,5	4,3-5,1	0,3 Mo 5,0-6,0 Со	Ударные инструменты
P18К5Ф2	0,85-0,95	3,8-4,4	17,5-19,0	1,8-2,4	0,5 Mo 5,0-6,0 Со	Инструменты для обработки твердых материалов, жаропрочных нержавеющих сталей
P12	0,8-0,9	3,1-3,6	12,0-13,0	1,5-1,9	≦ 0,5 Mo	Инструменты для обработки твердых материалов, жаропрочных нержавеющих сталей
P6М3	0,85-0,95	3,0-3,6	5,5-6,5	2,0-2,5	3,0-3,6 Mo	Инструменты для обработки твердых материалов, жаропрочных нержавеющих сталей

Примечание: 1. Буква "Р" означает, что сталь относится к быстрорежущим; 2. Среднее содержание W в % обозначается цифрой, следующей за буквой "Р"; 3. V в % - цифрой, указаной за буквой "Ф"; 4. Со в % - цифрой, следующей за буквой "К"; 5. Мо в % - цифрой, указанной за буквой "М".

Некоторые особенности быстрорежущих сталей:

К плюсам Р18 относятся лучшая устойчивость режущего лезвия, меньшая чувствительность к перегреву и лучшая шлифуемость.

Стали Р9 и Р12 обладают пониженной чувствительностью.

Сталь Р18Ф2 на 20-40% превосходит сталь Р18 по стойкости.

Повышение теплостойкости и режущих свойств сталей достигается введением Со и повышенным содержанием V. Со при содержании более 5% повышает красностойкость и режущие свойства стали (Р9К5, Р9К10, Р10К5Ф5, Р18К5Ф2).

V улучшает свойства сталей при увеличении до определенных пределов содержания С, однако снижает их красностойкость.

Сталь Р18Ф2, обладая лучшими свойствами и шлифуемостью, уступает по износостойкости и режущим свойствам сталям с большим содержанием С и V.

Лучшие свойства имеет сталь Р14Ф4.

Стали Р10К5Ф5 присуща почти такая же красностойкость, как и стали с большим содержанием Со - Р9К10.

Стали Р9К5, Р9К10, Р10К5Ф5, Р18К5Ф2, Р9Ф5, Р10К5Ф5 более пригодны для обработки аустенитных сплавов и для черновой обработки сталей. Причем стали Р9Ф5 и Р10К5Ф5 наиболее эффективны для чистовой и полуобдирочной обработки сталей и сплавов.

53. Коррозия стали, Химическая и электрохимическая. Влияние хрома на устойчивость сталей к каррозии. Электрохимическая коррозия имеет место в водных растворах, а так же в обыкновенной атмосфере, где имеется влага. Сущность этой коррозии в том, что ионы металла на поверхности детали, имея малую связь с глубинными ионами, легко отрываются от металла молекулами воды. Металл, потеряв часть положительно заряженных частиц, ионов, заряжается отрицательно за счет избыточного количества оставшихся электронов. Одновременно слой воды, прилегающий к металлу, за счет ионов металла приобретает положительный заряд. Разность зарядов на границе металл – вода обуславливает скачок потенциала, который в процессе коррозии изменяется, увеличиваясь от растворения металла, и уменьшаясь от осаждения ионов из раствора на металле.

Химическая коррозия может происходить за счет взаимодействия металла с газовой средой при отсутствии влаги. Продуктом коррозии являются оксиды металла. Образуется пленка на поверхности металла толщиной в 1…2 периода кристаллической решетки. Этот слой изолирует металл от кислорода и препятствует дальнейшему окислению, защищает от электрохимической коррозии в воде. При создании коррозионно-стойких сплавов – сплав должен иметь повышенное значение электрохимического потенциала и быть по возможности однофазным.

Основным легирующим элементом, обеспечивающим коррозионную стойкость металла, особенно в окисли­тельных средах, является хром. Чистый хром обладает высокой химической стойкостью благодаря образова­нию на его поверхности защитной окисной пленки.

Хром при добавке его в сталь образует твердые рас­творы с железом и увеличивает ее коррозионную стой­кость, но лишь начиная с содержания 11,7 % Cr. Изменение потенциала наступает при 12...13 % Cr. Чем выше содержание хрома, тем выше коррозионная стой­кость сплава в атмосферных условиях и в ряде корро­зионных сред.