Литые штампы для горячего объемного деформирования - Куниловский В.В.
Скачать (прямая ссылка):
В заключение следует подчеркнуть, что многообразие методик испытаний на разгаростойкость, противоречивость результатов испытаний и невозмож-ноть сопоставления их между собой по различным методикам, отсутствие единого критерия оценки разгаростойкости свидетельствуют в методическом отношении о неполном решении этого вопроса и поэтому рекомендовать в настоящее время объективно лучшую методику испытаний не представляется возможным.
Вероятно, по этой причине многие исследователи при решении вопроса о выборе или разработке новых штамповых сталей разгаростойкость их не определяют. В этом случае о сопротивлении исследуемых материалов термической усталости косвенно судят по приведенным ниже характеристикам.
1. Прочности, пластичности, вязкости, теплофизическим свойствам в рабочем интервале температур, теплостойкости, т. е. по степени разупрочнения в изотермических или термоциклических условиях, а также по фазовому составу сталей. Учет последнего фактора при гетерогенной структуре стали целесообразен из-за различия в теплофизических свойствах карбидных фаз и матрицы (табл. 1.12).
Последнее обстоятельство может способствовать возникновению при тер-моциклировании дополнительных напряжений на границе раздела карбид-матрица (тем больших, чем существеннее различие в свойствах карбидов и матрицы и больше их количество) и ускорению процесса термоусталостного повреждения металла.
2. Результатам производственных испытаний инструмента. Этот способ качественного определения разгаростойкости (несмотря на его трудоемкость) является в настоящее время наиболее объективным.
Глава 2
СТРУКТУРА И МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЛИТЫХ ШТАМПОВЫХ СТАЛЕЙ
Для исследования общих закономерностей строения и свойств литых штамповых сталей были выбраны стали марок/5ХНМ, 4Х5МФС, 4Х5МФ1С, 4Х4ВМФС (ГОСТ 5950—73), используемые в деформированном состоянии для штампов ПВМ, КГШП, ГКМ; 5Х2НМФ /(ДИ-32), 5ХНМФ, рекомендуемые в деформированном состоянии для молотовых и прессовых штампов [13, 49, 64]; 5Х2НМ — для сравнения со сталями 5ХНМ, 5Х2НМФ и 5ХНМФ; "ЗХ2НМФ, которую по данным работы [48] целесообразно использовать для литых штампов; 4ХЗМЗВ2ФС, разработанную для штампов высокоскоростной штамповки [25].
24
2Л. Микроструктура в литом
и термически обработанном состояниях
Выплавку стали производили в индукционной печи в тигле с основной футеровкой емкостью 60 кг на обычных шихтовых материалах. Сталь разливали в сухие песчано-глинистые формы с плоским стержнем из холодно-твердеющей смеси (ХТС), оформляющим нижнюю поверхность рабочей части отливок сечением 160X150 мм.
Все формы и стержни покрывали противопригарной краской на основе циркона и просушивали при температуре 200—300 °С в течение не менее 3 ч.
Температура разливки металла в формы, как правило, превышала на 30— 50 °С feмпepaтypy ликвидуса сталей.
* Ниже приведены значения температур ликвидуса (Гл) и солидуса (Тс) для различных марок сталей.
гл, °с тс, °с
5ХНМ.............. 1485 1420
ЗХ2НМФ............. 1475 1430
5Х2НМФ............. 1470 1410
4Х5МФС, 4Х5МФ1С, 4Х4ВМФС..... 1460 1400
4ХЗМЗВ2ФС............ 1450 1390
г
ч
Отливки охлаждали в формах до температуры 50—150 °С и после выбивки из форм подвергали отпуску для снятия внутренних напряжений при 650—7,00 °С в течение 3—5 ч (кроме отливок, предназначенных для исследований в литом исходном состоянии).
Для исследования свойств деформированного металла использовали заготовки промышленной поставки сечением 200 X 250 X/ мм, которые перековывали на соответствующие размеры и отжигали по рекомендуемым режимам. Деформированные заготовки стали марок 5Х2НМ и 4ХЗМЗВ2ФС получали в результате ковки слитков массой 100 кг по технологии, принятой для штамповых сталей [49], и отжигали по соответствующим режимам.
Химический состав выбранных для исследований сталей в литом и деформированном состояниях приведен в табл. 2.1.
Исследования микроструктуры сталей в литом без термической обработки состоянии показали, что общей для них является ликвационная неоднородность в распределении легирующих элементов. Из табл. 2.2 следует, что коэффициенты ликвации, т. е. отношение содержания Cr, Mo, V в междендритных участках к содержанию этих же элементов в осях дендритов в отливке из стали 4Х5МФ1С, составляют соответственно 1,4—1,5; 1,8—2,0 и 1,9—2,3. О значительной ликвации карбидообразующих элементов в отливках из стали марки 4Х8В2Ф сообщается в работе [70]; в этой работе отмечается, что коэффициенты ликвации Сг и W составляют соответственно 1,6 и 1,5. Ликвационная неоднородность в распределении легирующих элементов проявляется в большей микротвердости обогащенных участков (табл. 2.3); при этом значения твердости неизменны по высоте отливки.
Характерные микроструктуры некоторых сталей в исходном литом состоянии приведены на рис. 2.1 (см. вклейку). На этом рисунке можно отчетливо наблюдать участки пониженной травимости, которые соответствуют зонам с повышенным содержанием карбидообразующих элементов и состоят из v троостомартенсита (сталь марок 4Х5МФ1С, 4ХЗМЗВ2ФС). Структура стали - марки 5ХНМ — сферолитный перлит.
