Стали умеренной теплостойкости и повышенной вязкости

Эти стали в большинстве случаев относятся к классу эвтектоидных сталей с карбидным упрочнением. Вязкость сталей достигается термической обработкой на сорбит отпуска. Высокая прокаливемость достигается комплексным введением легирующих элементов: Cr, Ni и Mo. В качестве измельчителя зерна полезно введение ванадия до 0,5 %, который обеспечивает дополнительное карбидное упрочнение.

Типовые стали этой группы следующие: 5ХНМ, 4ХМФС, 5ХНВ, а так же стали с повышенным содержанием хрома (5Х2МНФ, 3Х2МНФ). Прочность и вязкость сталей определяется содержанием углерода. Эти стали применяют чаще всего для изготовления молотовых штампов. они работают с ударными нагрузками и их поверхностные слои нагреваются до сравнительно умеренных температур: 400…500 ^оС. Штампы имеют большие размеры и сложную форму рабочей фигуры и должны иметь однородные свойства по всему объему, которые обеспечиваются сквозной прокаливаемостью. Поэтому для их изготовления применяют стали высокой прокаливаемости.

На первых операциях (черновая штамповка) деформируемый металл имеет более высокую температуру, но меньшее сопротивле­ние деформированию. Поэтому для штампов черновой штамповки применяют стали повышенной вязкости и разгаростойкости, вы­сокой прокаливаемости, но не обладающие высокой теплостойкостью:

• 5ХНВ и типа 5ХГСВФ – преимущественно для штампов с наименьшей стороной 200—300 мм;

• 5ХНСВ и 5ХГМ – для средних штампов с наименьшей сто­Роной порядка 300 – 400 мм;

• 5ХНМ – для крупных штампов со сложной фигурой и сталь 5ХГМ для крупных штампов более простой формы.

Для крупных штампов, а также для штампов с наимень­шей стороной 400 – 700 мм, закаливаемых с охлаждением на воздухе, пригодны стали типа 3Х2МНФ и 5Х2НМФ.

Твердость штампов и последовательность операций механиче­ской и термической обработки определяются их размерами, фор­мой и условиями эксплуатации.

Режимы термической обработки зависят от размеров штампов, сложности фигуры и свойств штампуемого материала. Твердость рабочей части может находиться в пределах от 52 до 36 HRC, а хвостовой (крепежной) части – 25…37 HRC. Поэтому хвостовая часть штампа подвергается дополнительному (второму) местному отпуску при более высокой температуре.

Стали повышенной и высокой теплостойкости

Эти стали применяются для изготовления прошивок, матриц для горячего прессования высокопрочных алюминиевых сплавов и прессформ для формообразования легированных сталей.

Для деформирования стали при ударных нагрузках и необхо­димости резкого охлаждения, обеспечивающего интенсивный цикл работы, т. е. в условиях, когда нужна высокая разгаростойкость, а нагрев рабочего слоя не достигает высоких значений, используются стали 4Х5В2ФС и типа 4Х5ВМС и 4ХЗМФ. Эти стали применимы, в частности, для скоростной штамповки.

Они так же используются для деформирования небольших быстро подстывающих заготовок. В этих случаях деформирование может сопровождаться повышенными динамическими нагруз­ками и для более тяжелых условий работы:

а) прессования, выдавли­вания и прошивки при повышенных температурах;

б) штампов небольшого сечения, например, тонких пуансонов, отвод тепла у которых затруднен.

Для тяжелых температурных условий, а также де­форми­рова­ния труднообрабатываемых сплавов, например жаропрочных, зарекомендовала себя сталь 3Х3В8Ф, превосходящая другие стали по теплостойкости. Наибольшую тепло- и разгаростойкость имеет стпль 4Х3В5М3Ф.

Сталь 3Х2В8 относится к ледобуритному классу. Ее теплостойкость обусловлена высоким содержанием вольфрама. Она часто используется для изготовления прессформ литья под давлением.

Для тяжелых условий работы штампового инструмента, когда разогретый металл имеет высокую прочность, используются стали высокой теплостойкости. В таких условиях работы поверхностные слои штампов могут нагреваться до высоких температур, превышающих температуры отпуска. По этой причине приходится пользоваться сталями упрочняемыми интерметаллидами и легированные кобальтом, который, находясь в твердом растворе, повышает теплостойкость стали.

Стали 2Х6В8М2К8 и 3Х10В7М2К10 относятся к сталям карбидно-нитерметаллидного класса, причем в них доля интерметаллидного упрочнения больше, чем карбидного. Упрочняющими фазами в этих сталях являются фазы Ме₆С и МеС (специальные карбиды) и (Fe, Co)₂W и (Fe, Co)₇W6 (интерметаллиды).

Термическая обработка этих сталей заключается в закалке и последующего старения.

Л 25. Материалы на основе интерметаллидов и соединений с металлоидами.