24). Стали для измерительного инструмента

Стали для измерительного инструмента (плиток, калибров, шаблонов) должны обла-дать высокой твердостью, износостойкостью, сохранять постоянство размеров и хорошо шлифоваться. Обычно применяют высокоуглеродистые стали Х, 12Х1. Измерительный ин-струмент подвергают закалке в масле с возможно более низкой температурой (обычно от 850-8700С) с целью получения минимального остаточного аустенита, так как при нормаль-ной температуре в течении длительного времени идет процесс частичного распада мартен-сита и превращение некоторого количество остаточного в мартенсит. Эти процессы отрица-тельно сказываются на изменение объема и линейных размеров измерительного инструмента высокой классов точности. Поэтому измерительные инструменты подвергаются обработке холодом при - 700С непосредственно после закалки и отпуску при 120 - 1400С 20 -50 часов. Нередко обработку холодом повторяют многократно. Твердость после указанной обработки составляет 63-64 HRC

Измерительные скобы, шкалы, линейки и другие плоские и длинные инструменты изготавливают из листовых сталей 15, 15Х. Для получения любой поверхности с высокой твердостью и износостойкостью инструменты подвергают цементации и закалке.

15.3. Стали для штампов холодного деформирования

Штампы для холодного деформирования работают в условиях высоких переменных нагрузок, выходят из строя вследствие хрупкого разрушения, малоцикловой усталости и из-менения формы и размеров за счет смятия и износа.

Таблица 44

Химический состав (по легирующим элементам), термическая обработка и

назначение сталей для штампов холодного деформирования

Сталь Содержание элементов, % Температура,0 Твер-дость

HRC Область

применения

C Cr V другие

элементы за-калки

( в м.) от-пуска

Х12Ф1

Х12М 1,25-

1,45

1,45-

1,65 11-12,5

11-12,5 0,7-

0,9

0,15-0,3 -

0,6-0,4 Mo 1030-1050

1030-

1050 180-2001

180-200 60-62

60-62 Для штампов высокой устойчивости к исти-ранию; для волочиль-ных досок и валков; гибочных и формо-вочных штампов; матриц и пуансонов вырубных и просечных штампов; секций кузовных штампов сложных форм; сложных дыропрошивочных матриц при формовке листового металла, накатных плашек и др.

Х6ВФ 1,05-

1,15 5,5-

6,5 0,5-

0,8 1,1-1,5 W

980-1000 150-170 62-63 Для резьбонакатного инструмента (роликов и плашек), матриц, пуансонов, зубонакатников и других инст-рументов, предназна-ченных для холодной деформации; гибоч-ных рихтовочных штампов

7ХГ3ВМ 0,68-

0,76 1,5-

1,8 0,1-

0,25 1,8-2,3 Mn

0,5-0,9 W

0,5-0,8 Mo 850-860 140-1801 59-60 Для штампов и вырубного инструмента сложной конфигурации при производстве изделий из цветных сплавов и конструкционных сталей

6Х6В3МФС 0,5-

0,6 5,5-

6,5 0,5-

0,8 0,6-0,9Si

2,5-3,2 W

0,6-0,9 Mo 1050-1000 5402

(2-3 раза) 58-60 Для резьбонакатанных роликов, зубонакатников, обрезных матриц, пуансонов и других инструментов для деформации металлов повышенной твердо-сти; ножей трубораз-рубочных машин, ножей гильотинных ножниц, применительно к резке высокопрочных сталей и сплавов и других аналогичных инструментов

1 Для повышения вязкости в результате некоторого снижения твердости (58-59 HRC) температуру отпуска повышают до 200-2750С.

2 При повышенных динамических нагрузках температура отпуска 5600С (59-60 HRC).

Поэтому стали, используемые для изготовления штампов, пластически деформирую-щий металл при нормальных температурах, должны обладать высокой твердостью, износо-стойкостью и прочностью, сочетающей с достаточной вязкостью. В процессе деформирова-ния с большой скоростью штампы разогреваются до 200 - 3500С, поэтому стали этого класса должны быть теплостойкими. Для крупных штампов необходимо обеспечить высокую про-каливаемость и небольшие объемные изменения при закалке.

Высокохромистые стали Х12Ф1 и Х12М обладают высокой износостойкостью и при закалке в масле мало деформируются, что важно для штампов сложной формы. Молибден и ванадий в сталях способствует сохранению мелкого зерна, что способствует высокой устой-чивости переохлажденного аустенита, а следовательно хорошей прокаливаемости (180-200 мм).

Недостаток этих сталей - в трудности обработки резанием в отожженном состоянии (207 - 269 НВ) и снижения механических свойств, в случае резко выраженной карбидной неоднородности. Меньшей карбидной неоднородностью обладает сталь Х6ВФ, которую ис-пользуют для инструментов с высокой механической прочностью и сопротивлению износу. Прокаливаемость стали меньше (70-80 мм).

Сталь 7ХГ2ВМ сочетает высокую прокаливаемость и закаливаемость с минимальны-ми объемными изменениями при закалке. Сталь обладает повышенной ударной вязкостью. В тех случаях, когда требуется сталь с повышенным сопротивлением пластической деформации, применяют сталь 6Х6В3МФС. Сталь подвергают закалке с высоких температур, для возможно более полного растворения карбидов хрома. После отпуска в стали нет остаточного аустенита, что обеспечивает более полное сопротивление пластической деформации при хорошей вязкости. Сталь обладает высокой износостойкостью, особенно при работе с динамическими нагрузками, и не склонна к карбидной неоднородности.

Для вытяжных штампов небольшого размера (диаметр пуансона до 25 мм) применя-ют стали У10,У11, и У12 , а для штампов большого размера – Х, ХВСГ, обладающие боль-шей прокаливаемостью. Во многих случаях для изготовления штампов для холодного де-формирования используют быстрорежущие стали.

15.4. Стали для штампов горячего деформирования

Штампы для горячего деформирования работают в жестких условиях нагружения и выходят из строя (разрушаются) вследствие пластической деформации (смятия), хрупкого разрушения, образования сетки разгара (трещин) и износа рабочей поверхности. Поэтому эта сталь должна иметь высокие механические свойства (прочность и вязкость) при повышен-ных температурах и обладать высокой износостойкостью, окалиностойкость и разгаростой-костью, т.е. способностью выдерживать многократные нагревы и охлаждения без образова-ния разгарных трещин. Кроме того, они должны иметь высокую износостойкость и тепло-проводность для лучшего отвода теплоты, передаваемой обрабатываемой заготовкой. Она также должна обладать высокой прокаливаемостью, а также не склонна к обратимой отпуск-ной хрупкости.

Таблица 44

Химический состав (по легирующим элементам), термическая обработка и

назначение сталей для штампов горячего деформирования

Сталь Содержание элементов, % Температура,0 Твердость

HRC Область

применения

C Cr V Другие

элемен-ты за-калки

( в м.) от-пуска

5ХНМ

5ХНВ

0,5-

0,6

0,5-

0,6 0,6-0,8

0,6-0,8 -

0,4-0,7 1,4-1,8Ni

0,15-0,3Mo

1,4-1,8Ni 830-860

840-860 500-580

500-580 45-38

- Для молотовых штампов паро-воздушных и пнев-матических молотов с мас-сой падающих частей свыше 3 тонн (5ХНМ) и до 3 тонн (5ХНВ)

То же

4Х3ВМФ 0,4-0,48 2,8-3,5 0,6-0,9V

0,4-0,6Mo 1050 570 47-49 Для мелких молотовых штампов; молотовых и прессовых вставок ( тол-щиной и диаметром до 300 – 400 мм) инструмента горизонтально ковочных машин при деформирова-нии конструкционных и жаропрочных сталей.

4Х5В2ФС

4Х5МФ1С 0,37-0,45

0,37-0,44 4,5-5,5

4,5-5,5 1,6-2,2

- 0,8-1,2Si

0,6-0,9V

0,8-1,2Si

0,8-1,1V

1,2-1,5Mo 1020-1040

1060 560-580

560-580 47-49

50 Для пресс-форм литья под давлением цинкованных, алюминиевых и магниевых сплавов; молотовых и прессованных вставок ( толщиной и диаметром до 200 и 250 мм) при дефор-мировании конструкцион-ных сталей; инструмента для высадки заготовок из легированный конструк-ционных и жаропрочных материалов на горизон-тальных ковочных.

3Х2В8Ф 0,3-0,4 2,2-2,7 7,5-8,5 0,2-0,5V 1100 620 42-45 Для инструмента горячего прессования медных спла-вов; пресс-форм литья под давлением медных спла-вов.

4Х2В5МФ 0,3-0,4 2,2-2,3 4,5-5,5 0,6-0,9V

0,6-0,9Mo 1070 600-610

630-640 50

45 Для тяжело нагруженного прессового инструмента (мелких вставок оконча-тельного штампового ру-чья, мелких вставных зна-ков, матриц и пуансонов для выдавливания и т.п.) при деформировании ле-гированных конструкци-онных сталей и жаропроч-ных сплавов

Присутствие в стали 5ХНМ молибдена повышает теплостойкость, прокаливаемость и уменьшает склонность к отпускной хрупкости. Структура стали тростит - сорбит.

Таблица 45

Механические свойства сталей

марка ( 0С)  , МПа 2 , МПа ,% ,%

Твердость, HRC

5ХНМ

( при 5000С)

или

4Х3ВМФ

(до 500- 5250С) 900

900-1000 650

- 20 - 22

20 - 17 70

- 35-45

45

Средненагруженный инструмент, работающий с разогревом поверхности до 6000С, а так же инструмент с большой поверхностью, работающий при температуре 400-5000С, изго-товляют из сталей 4Х5В2ФС и 4Х5МФ1С. Они упрочняются за счет мартенситного превра-щения и дисперсного упрочнения при отпуске за счет выделения специальных карбидов. Эти стали обладают повышенной теплостойкостью, окалиностойкость, малочувствительны к резкой смене температур, устойчивы к кородирующему действию жидкого алюминия и обладает высокой прочностью при хорошей вязкости.

Превращения в данных сталях, протекающие при термообработке, во многом сходны с превращения протекающими в быстрорежущих сталях Они также нагреваются до высоких температур, для полного растворения карбидов и получения высоколегированного мелко зернистого мартенсита. При отпуске твердость дополнительно возрастает вследствие дис-персного упрочнения мартенсита, при этом конечно снижая пластичность и вязкость. Для получения достаточной вязкости отпуск проводят при повышенных температурах на твер-дость 45-50 HRC, что способствует образованию структуры - тростит.

Штамповые стали нередко подвергают азотированию, борированию и реже хромиро-ванию.