Литые штампы для горячего объемного деформирования - Куниловский В.В.
Скачать (прямая ссылка):
Результаты испытания на усталость этих сталей при двух схемах нагру-жения (табл. 1.10) так же, как и в предыдущих случаях, могут свидетельствовать об отсутствии взаимосвязи между пластичностью и долговечностью.
Приведенные данные позволяют сделать вывод, что между характеристиками, определяющими надежность инструмента в эксплуатационных условиях, а именно между критическим коэффициентом интенсивности напряжений и усталостной долговечностью, с одной стороны, и пластичностью и вязкостью, с другой, может и не быть (по крайней мере в ряде случаев) взаимосвязи.
Тем не менее пластичность и вязкость в настоящее время остаются теми свойст-
Таблица 1.10. Влияние температуры испытаний и жесткости нагружения на долговечность штамповых сталей [13]
Марка стали Температура испытаний, °С Долговечность (циклы) при испытаниях
с постоянной деформацией Де, % с постоянным напряжением Да, МПа
0,8 0,4 0,3 100 80 40
5ХНМ 20 450 1090 1066 12 600 12 680 22 807 29 967 870 10 5710 167 54 400 6 209
5Х2НМФС 20 450 1040 588 9 300 19 620 22 200 84 120 1179 221 4959 3829 31 480 131 600
4Х5МФС 20 450 1400 681 10 700 11 260 31 547 42 704 1653 270 7825 3511 59 200 93 280
20
вами штамповых сталей, которыми качественно характеризуют склонность инструмента к разрушению, принимая допущение, что чем выше эти свойства стали в рабочем интервале температур, тем большей надежностью будет обладать изготовленный из нее штамп.
Кроме этого, по мнению авторов работ [69, 94], склонность штамповых сталей к разрушению целесообразно оценивать также по температурной зависимости ударной вязкости (образцы с У-образным надрезом глубиной 2 мм), т. е. по порогу хладноломкости. Предпочтение в этом случае отдается той стали, у которой температура испытаний Г50, когда хрупкое волокно в изломе составляет 50 %, сдвинута в сторону более низких температур. Как правило, температура Г50 в зависимости от состава стали и твердости находится в интервале 50—250 °С.
|- В связи с этим для предотвращения преждевременного разрушения штампов на ранней стадии их эксплуатации (в том числе и от термоудара)
' и успешной их работы в дальнейшем авторы упомянутых работ рекомендуют проводить их предварительный подогрев до температур, превышающих порог хладноломкости.
Разгаростойкость. Несмотря на то, что в отличие, например, от износа разгаростойкость в большинстве случаев не является преобладающей причиной повреждения штампов, она остается важной характеристикой штампового материала; вызвано это тем, что образующаяся в процессе эксплуатации сетка трещин отрицательно влияет на износостойкость, ускоряя этот процесс [4, 94]. В связи с этим определение разгаростойкости является необходимым особенно в тех случаях, когда есть основания предполагать, что исследуемый материал, а также процесс его поверхностного упрочнения (химико-термическая обработка, наплавка, упрочнение лазером и т. п.), способ его изготовления и другие факторы могут привести к ухудшению этой характеристики. Так, из табл. 1.6 следует, что аустенитная инструментальная сталь с карбидным упрочнением 5Х6Г13МЗВ2АФ обладает значительным преимуществом в сравнении с мартенситными штамповыми сталями по теплостойкости. Однако в сравнении с этими же сталями аустенитная сталь
^обладает худшими теплофизическими свойствами (табл. 1.11) и, следовательно, в определенных эксплуатационных условиях инструмент, изготовленный из нее, будет менее разгаростоек. Последнее обстоятельство может
Таблица 1.11. Теплофизические свойства мартенситных и аустенитных штамповых сталей
Марка стали
Определяемое свойство при температуре испытания /, °С
20
100
200
300
400
500
600
700
800
4Х5МФ1С 5Х6Г13МЗВ2АФ
Средний коэффициент линейного расширения а-106, К~[, в интервале (20—1) °С
11,0 11,7 12,2 12,4 12,6 13,0 13,2
16,0 1.6,9 17,6 18,2 18,9 19,5 20,1
Теплопроводность X, Вт/(м-К)
13,5 20,3
4Х5МФ1С 22 22.7 24 24,8 26 26,3 27,3 28,1 29,0
5Х6Г13МЗВ2АФ 12 13 14,5 16,0 17,5 19,0 20,5 27,0 23,0
21
привести к тому, что в этом случае уже недостаточная разгаростойкость материала будет преобладающей причиной повреждения инструмента.
Для испытания на разгаростойкость штамповых сталей в условиях переменного нагрева и охлаждения было предложено много самых различных способов: высокочастотный нагрев с последующим охлаждением в воде; высокочастотный нагрев с внутренним охлаждением образца водой и наружным — воздухом; нагрев в металлической ванне с последующим охлаждением в воде или на воздухе; нагрев и охлаждение образцов в кипящем слое; нагрев газовыми горелками с последующим охлаждением в воде; нагрев пропусканием тока с дополнительным механическим нагружением и последующим охлаждением в воде, газоводяной смеси; электроконтактный нагрев с дополнительным механическим нагружением и охлаждением в воде; испытания на усталость при повышенных температурах.
Основными критериями оценки разгаростойкости при испытаниях этими способами являлись:
1) показатели механических и специальных свойств образцов после испытаний; эти показатели, однако, характеризуя развитие процессов повреждаемости при термической (термомеханической) усталости, лишь косвенно позволяют судить о разгаростойкости;
