Литые штампы для горячего объемного деформирования - Куниловский В.В.
Скачать (прямая ссылка):
0'
220
350
с/к
тая >
ш
МПа
Таким образом, анализируя приведенные данные, можно заключить, что литые штамповые стали не обладают лучшим сопротивлением смятию в сравнении с деформированными аналогами. В лучшем случае (сталь 5ХНМ) сопротивление смятию литого материала может быть на уровне деформированного, а в определенных условиях литые материалы с сильно выраженной ликвационной неоднородностью могут быть и несколько хуже, чем деформированные (сталь марок 5Х2НМФ, 4Х5МФС, 4Х4МВФС и т. п.).
В заключение на рис. 3.8 приведены результаты испытаний на смятие в термоциклическом режиме 130 —*-700 °С при напряжениях сжатия от 220 до 450 МПа ряда литых штамповых сталей различной легированности, позволяющие оценить их потенциальные возможности в достаточно жестких температурно-силовых условиях.
3.2. Износостойкость
Износостойкость литых и деформированных штамповых сталей определялась в целом ряде работ. Так, в работе [70] исследовали износостойкость стали марок ЗХ2В8Ф и 4Х8В2 после термической обработки на твердость 40—50 НИСэ при температурах 20 и 500 °С. Для этой цели полые цилиндрические образцы 20X20 (диаметр X длина) мм с толщиной стенок 2,0 мм помещали в печь и истирали торцовой поверхностью при вращении с частотой 300 об/мин о неподвижный образец из стали ШХ-15 при удельном давлении 3 МПа в течение 67 мин (20 000 оборотов). Ниже приведены результаты этих испытаний (табл. 3.1).
Из этих данных можно заключить, что износостойкость исследуемых сталей при температурах рабочего пространства 20 и 500 *С в литом состоянии значительно меньше (особенно для стали марки 4Х8В2).
Недостатки испытания по данной методике, не говоря уже о низких температурах испытания и небольших удельных усилиях, особенно наглядно проявляются при испытаниях высокохромистой стали марки 4Х8В2: при температуре рабочего пространства 500 °С износостойкость литой стали более чем в 100 раз выше деформированного аналога.
В табл. 3.2 приведены результаты испытаний на износ при трении скольжении (со скоростью 0,42 м/с) о контртело из стали 25ХГТ образцов из литых и деформированных штамповых сталей при температурах рабочего пространства 20, 500 и 700 °С [66].
Из Табл. 3.2 следует, что износостойкость литых штамповых сталей при принятых температурах испытания (за исключением стали марки ЗХ2В8Ф при температуре 700 °С) больше, чем сталей в деформированном состоянии. Аналогичные результаты для стали марки 5ХНВ приведены в работе [2]. Основываясь на результатах испытаний на износ для стали
46
Таблица 3.1. Износостойкость литых и деформированных сталей
Таблица 3.2. Влияние состава штамповых сталей и способа изготовления заготовок на износостойкость
Марка стали Состояние материала Потеря массы при температурах 20/500 °С, мг
ЗХ2В8Ф Литое Деформированное 31/26 47/42
4Х8В2 Литое Деформированное 58/+4 144/133
Марка стали Износостойкость, г/(см2-км), при ратуре испытания, °С темпе-
20 500 700
Литая Деформированная Литая Деформированная Литая Дефор-миро-ванная
5ХНМ 0,024 0,023 0,28 0,48 1,7 2,0
4Х5МФС 0,015 0,020 0,24 0,47 0,7 1,1
5ХЗВЗМ2ФС 0,021 0,039 0,17 0,32 0,47 1,0
ЗХ2В8Ф 0,027 0,042 0,24 0,31 1,19 1,0
марки ЗХ2В8Ф [66, 70], можно определить, пользуясь отношением износостойкости деформированных и литых образцов, коэффициенты, отражающие влияние литой структуры на повышение износостойкости. Эти коэффициенты для сопоставимой температуры испытания, равной 500 °С, составили соответственно 1,61 и 1,29.
Подобного рода различия в количественном отражении результатов испытаний можно получить при сопоставлении между собой данных по износостойкости стали марки 5ХНМ при 500—700 °С (табл. 3.2) и результатов испытаний стали марки 5ХНВ (рис. 3.9), выполненных при удельном давлении 15 МПа, скорости возвратно-поступательного движения образца 9,95 м/мин, температуре на расстоянии 1,5 мм от поверхности образца, равной 500 °С, и длительности'испытания до 3 ч [31]. Из рис. 3.9 следует, что износостойкость литой и кованой сталей марки 5ХНВ одинакова, в то время как по данным работы [66] износостойкость литой стали марки 5ХНМ в 1,3—1,7 раза больше, чем деформированной.
При этом следует заметить, что испытания на износ, подобные только что упомянутым, отражая в целом общую тенденцию повышенной износостойкости литой структуры, фиксируют, скорее всего, качественную зависимость, что связано с большими отличиями этих испытаний от условий эксплуатации реального штампового инструмента. Безусловно, наиболее достоверными испытаниями-на износ были бы производственные. Не слу-
0.8
150
І юо
? 50
0 12 3
Длительность испытания, ч
Рис. 3.9. Износостойкость стали марки 5ХНВ в литом (/) и деформированном (2) состояниях (термическая обработка на твердость приблизительно 3200 НВ)
5:
Сі
І 0,2
«о
2/
0 500 1500 2500 3500
Количество поковок, тыс. шт.
Рис. 3.10. Изменение контролируемого размера [85] гравюры у литого (/) и кованого (2) штампа при эксплуатации (сталь типа 5ХНМФС)
47
чайно поэтому в ряде работ [2, 85, 93] на основании измерений определенных контролируемых участков гравюры литых и деформированных штампов (рис. 3.10) делается вывод о большей износостойкости литого инструмента. Но, как уже отмечалось, подобного рода информация не позволяет однозначно судить об износе, так как на изменение размеров гравюры оказывает влияние не только износ истиранием, но и смятие, а нестабильность температурно-силовых условий эксплуатации приводит к большому разбросу результатов.
