5.3.6. Штампові сталі

Штампові сталі поділяють на сталі для деформації металу у холодному та гарячому стані.

Сталі першої групи повинні мати високу міцність, твердість і тому містять 0,7...1,5 %С та 1...14 % легуючих елементів (9ХС, Х12М та інші). Високолеговані сталі Х12М, Х12Ф1 близькі до швидкорізальних (у відпаленому стані - ледебуритний клас, у нормалізованому – мартенситний клас). Висока зносостійкість забезпечується великою кількістю карбідів Сr₇С₃ та МеС після гартування, їх термічну обробку виконують на первинну чи вторинну твердість. У першому випадку температура гартування складає 1030...1070 °С, а наступне відпускання при 150...160 °С дозволяє досягти твердості 61...64 НRС_е.

Гартування на вторинну твердість проводиться від високих температур (1110...1170 °С), що призводить до значного легування аустеніту хромом унаслідок розчинення карбідів та значного зниження температури Мн. Після гартування зберігається 60...80 % залишкового аустеніту в структурі, тому твердість низька – 42...54 НRС_е. Після багаторазового відпускання при 500…580 °С твердість зростає до 60...62 НRС_е внаслідок перетворення А_зал М.

Сталі для штампів гарячої деформації працюють до температури 600 °С в умовах ударного навантаження, тому повинні мати високі показники теплостійкості та в'язкості. Цим вимогам задовольняють сталі зі зменшеним вмістом вуглецю (0,3...0,5 %); 5ХНМ, 4Х5В2ФС, ЗХ2В8 тощо. Після гартування ці сталі піддають відпусканню при 500...680 °С на структуру троостит чи троостито-сорбіт (НRС 35...45) в залежності від розмірів штампу, марки сталі та умов експлуатації.

5.4. Методичні вказівки до виконання роботи

Дана лабораторна робота виконується фронтально, бригадами з 2-3 осіб, відповідно до загальної інструкції техніки безпеки. Кожна бригада одержує комплект зразків (шліфів) легованих інструментальних сталей і твердих сплавів, вивчає, замальовує і описує їх мікроструктуру, фазовий і хімічний склади, а також фізико-механічні властивості, якими вони характеризуються. Результати спостережень заносять до протоколу.

Мікроструктури легованих інструментальних сталей і твердих сплавів потрібно вивчати, порівнюючи їх з типовими мікроструктурами. При зарисовці мікроструктур, що досліджуються, необхідно передавати тільки їх характерні риси.

Мікроструктура легованої інструментальної сталі у відпаленому стані являє собою зернистий перліт, після гартування і низького відпускання – відпущений мартенсит з мілкими твердими частками цементиту [4] , що забезпечує гарні різальні властивості і зносостійкість інструменту.

Мікроструктура литої швидкорізальної сталі Р18 складається з карбідної евтектики і сорбітоподібного перліту; після прокатки (чи кування) і відпалу мікроструктура швидкорізальної сталі складається із сорбіту, що займає 70 % її площі, і 30 % складних карбідів великого і середнього розміру.

Після гартування швидкорізальної сталі Р18 її мікроструктура складається із аустеніту з мартенситом і карбідом; після гартування і відпускання при температурі 560 °С її мікроструктура складається з відпущеного мартенситу і твердих карбідів [4].

Легуючі елементи (Cr ,W, Мo, V) утворюють карбіди Me₆C, MeC, Me₂₃C₆, Me₃C, склад яких приблизно однаковий для всіх сталей. В залежності від складу сталі в першу чергу змінюються співвідношення (W + Мо)/V і Ме₆С/МеС. Наприклад, у сталі Р18 майже немає карбіду МеС, а в сталі РОМ2ФЗ немає карбіду Ме₆ С. Крім цих карбідів в окремих випадках можуть бути присутніми у невеликій кількості карбіди Me₂₃C₆ , Me₃C;карбід Ме₂С виділяється при відпусканні.

Мікроструктура твердого сплаву ВК15 [4] складається з дрібних, світлих, кутастих і шпалоподібних часток карбіду вольфраму WC і темного в’язкого кобальту, що містить невелику кількість (до 1 %) WC в твердому розчині. Якщо світлі частки карбіду в мікроструктурі великі, то твердий сплав ВК15 буде низької якості.

Мікроструктура твердого сплаву Т15К6 складається з кутастих світлих зерен фази WC , окаймованих темною фазою зв’язуючого – кобальту, що містить до 1 %WC і до 0,1 % TiC в твердому розчині, і сірою фазою титанового карбіду TiC, що містить у твердому розчині до 25 % WC [4].