3.1. Теориялық бөлім

Құрылғылы болаттарды кесуші және өлшеуіш құрылғыларды жасауда қолданады. Осыған қоса олар ыстық және салқын штамповкада, қысым астында пресс-формаларын құюда пайдаланылады.

Кесуші құрылғыларға арналған болаттар (кескіштердің, бұрғыларды, фрезалардың және т.б.) жоғары қаттылыққа, беріктікке, тозуға төзімділікке және ыстыққа төзімділікке иеленуі қажет.

Шынықтырылған болаттың қалыңдығы негізінен мартенситтегі көміртегіге байланысты. Қатты ерітіндідегі легирленген элементтер, азоттан басқасы, мартенситтің қаттылығына әсер етпейді. Қаттылық осыған қоса дисперсті құрылымға, дислокация тығыздығына, сапасына, өлшеміне, карбидтер және интерметалидтердің қасиеттеріне, қалдық аустениттердің мөлшеріне байланысты. Құрылымдың бөлшектердің қаттылығы кесте-1-де көрсетілген.

Кесте-1

Көміртегі бөлшектерінің құрылымдық қаттылығы

Құрылымдық бөлшектері	Қаттылық НV. МПа
Феррит	~1000
Мартенсит,%С:
0,2	~5300
0,4	~5600
0,6	~9200
0,8	~9800
Карбидтер:
Цементит Fe3С	~8500-11000
М23С6	~10000-11000
М6С	~10000-11000/18000/
М7С3	~14000-18000
МС	~18000-32000
Нитридтер	~10000-30000

Қаттылығы төмен жеңіл кесу жағдайларында қолданылатын аспаптар үшін аз шынықтырылатын ( = 10 ... 12 мм) және төменгі жылуға төзімділігіне ие У7...У13 көміртекті эвтектоидтан кейн құрылғы болаттар пайдаланылады. Бастапқы құрылымы – түйіршікті перлит. HRC 62 ... 63 беттік жабынын қаттылату мақсатында беріктіргіш өңдеу және өзектің тұтқырлығын 200º температураға дейін суда шығарады.

Легирленген құрылғылы болаттар (9Х, ХВ4Ф, 9ХС)қатты шынықтырылған, жылу төзімділігіне (250°С дейін), салмақтың өзгерісіне сезімтал еместігіне, құрылғының деформациясын азайтатын ыстық орталарда мен майда шынықтыру мүмкіндігіне иеленген.

Тез кесуші болаттарды жоғары жылдамдықты кесу жұмыстарында қолданылатын құралдарды жасауда пайдаланылады. Материалға берілетін талап – жоғары қаттылығына (HRC 63 ... 70) және тозуға төзіміділігіне иелене отырып, жоғары жылу төзімділігіне (БОО ... 700°С). Тез кесуші болаттар маркасының кеңінен тараған түрлері - P18, Р6М5 (жылуға төзімділігі 620°С қа дейін жетеді), құрамында ванадидің көп мөлшері бар болаттар (Р9Ф5, Р14Ф4), кобальтті (Р9К5, Р9КI0), жоғары жылуға төзімділігіне ие (640°С қа дейін) кобальтті-ванадийлі (РI0К5Ф5, Р18К5Ф2). Термоөңдеу – жоғары температурада шынықтырудан бастап (карбидтердің бір бөлігін еріту үшін, жоғары легирленген мартенситті алу үшін), жоғары жасытуға дейін (көбінесе үш еселі болып келеді). Соңғы жасытудан кей жағдайларда цианирлеумен араластырады. Бұл құрылғы бетінің тозуға төзімділігін арттырады және кесу қасиеттерін жақсартады.

1. Легирлеудің жалпы принципі. Жылу төзімділігіне келесілер әсер етеді: металды матрицадағы карбид түзушы легирлеуші элементтердің құрамы, карбидтердің немесе интерметалдардың ауысу температурасының коагуляциясына бейімделуі .Болаттың жылу сыйымдылығын жоғарылатады Сг, W, Мо, V, Со. Осы легирлеуші элементтер (кобальттан басқасы) дисперсты бөлшектер түрінде бөлінетін карбидтерді түзеді де олар цементитпен салыстырғанда коагуляцияға аз ұшыраған. Қаттылықтың төмендеуі мартенситтің ыдырауынан және карбидтердің каоагуляциясынан басталады. Аустениттеу температурасын жоғарлатқан сайын, қатты ерітіндідегі легирлеуші элементтер құрамы жоғарылайды. Бұл жіберу кезіндегі қаттылық пен беріктіктің жоғарлауын қамтамасыз етеді. Кобальт жасытуға қарсы беріктікті және тез кесуші болаттардың қаттылығын жоғарлатады.

Тозуға төзімділік қаттылықпен, серпімділік дәрежесімен және аққыштығымен (карбидтердің сапасы мен мөлшері және қалдық аустениттің мөлшері) анықталады.

Өлшеуіш қондырғылар үшін (өлшеу көрсеткіші жоғары аспаптар үшін) келесілер маңызды мәнге ие: ұзақ уақыт бойы өзінің формасы мен өлшемінің тұрақтылығы, тозуға төзімділігі, беттің тазалығы. Сондықтан, өлшеуіш қондырғыларды термиялық өндіруден өткізгенде, кернеуіш жағдайдың тұрақтылығына, мартенсит пен қалдық аустениттің тұрақтылығына үлкен назар аударады. Бұл келесідей жүзеге асады: 70ºС температураларда көптеген салқында өңдеуден және мартенситке шынықтырудан соң төменгі жасыту режимімен. Қолданылатын болаттар маркасы - Х, 12Х1, ХВГ және т.б.

Тіке қондырғыларды (шаблондар, сызғыштар, скобалар) 15, 15Х листті болаттан жасайды да, цементтеуден, шынықтырудан және төменгі жасытудан өткізеді. Орта көміртекті болаттардан жасалынған құрылғылар индукционды жылытумен шынықтырудан және салқынмен өңдеу мен төменгі жасытудан өтеді.

Штампты болаттарды материал формасын деформациялау арқылы өзгертуге арналған құрылғыларын жасауда қолданады. Келесі болаттар түрлерін ажыратады: салқын және ыссылай деформациялау және пресс-формалар.

Салқын күйінде металды штамповкалауға арналған құрылғылар жоғарғы салмақта және беттік жабындарға жоғары температура әсер еткендегі жоғары тозу жағдайларында жұмыс жасайды. Сондықтан, болат жоғары қаттылыққа, тозуға төзімділікке, жоғары тұтқырлыққа (динамикалық салмақпен жұмыс жасайтын аспаптар үшін), шынықтыру кезіндегі аз мөлшерде деформациялануына, т.б. иеленуі қажет.

Штамптың берілген өлшеміне байланысты қажетті шынықтырылған болат таңдалады.

Салқын деформациялауға штампты болаттар ретінде жылуға төзімді емес, көміртекті эвтектоидтан кейн немесе легирленген немесе жартылай жылуға төзімді жоғары хромды (3...12 %Cr) 0,7...1,5 болаттар пайланыла алады (қосымша ванадимен, молибденмен, фольфраммен, және басқа да элементтермен легирленген). Негізгі қасиеттері бойынша штампты легирленген болаттарды (салқын деформациялауға арналған) жоғары тозуға төзімділікке ие болаттарға (Х12, Х12ВМ, Х6ВФ, 8Х6НФТ), майымауға кедергі бола алатын дисперсті-қатты болаттарға(8Х4В2С2МФ, Х5В2С4Ф2НМ) және жоғары тұтқырлықты берік болаттарға (7ХГ2ВМ, 6Х6В3МФС) бөлінуі мүмін.

Ыссы деформациялауға арналған штампты болаттар жоғары температураларды жоғары беріктікке және тұтқырлыққа ие болуы қажет, жарықшақтарды түзбей-ақ температуралардың айырмашылығына төзімді болуы керек, жақсы шынықтырылған, жылуға төзімді, жылуды тасымалдау қасиетіне (5ХНМ, 3Х2МНФ, 4Х5МФС, 3ХВ8Ф) иеленуі қажет.

Пресс-формаларға арналған болаттарға - жылуға төзімділкке және жануға төзімділікке талаптары қойылады (Х2В6М6К12Н2)