Литые штампы для горячего объемного деформирования - Куниловский В.В.
Скачать (прямая ссылка):
Таблица 5.11. Механические свойства отработанных штамповых вставок из стали марки 5ХНМ (В)
Твердость вставки (образцов), HRC9 Механические свойства при *„сп = 20 °С
Деталь Материал вставки 00,2 б кси,
МПа /0 Дж/см2
Литой инструмент
Рым-болт М20 5ХНВ 42 1450 1358 5,0 15,1 23
Деформированный инструмент
1 1420 1360 10,5 25,0 32
Литой инструмент
Тракторный ролик 5ХНМ 40 1380 1270 4,5 10,0 20
Деформированный инструмент
38—39 1320 1170 8,3 22 26
штампов, изготовленных из теплоустойчивых сталей марки 4Х5МФС, будет больше, чем штампов из деформированных заготовок.
Однако низкий уровень механических свойств материала литых штампов, изготовленных из теплоустойчивых сталей марки 4Х5МФС, не означает, что стали этого типа нельзя использовать для получения из них литого горяче-штампового инструмента: стойкость литых штампов из теплоустойчивой стали превосходит работоспособность деформированных штампов из этой же стали в тех случаях (см. табл. 5.7), когда единственной причиной повреждения и снятия инструмента с эксплуатации является износ (штамповка деталей «рым-болт», «шестерня», «клин»). При этом более высокая стойкость литых штампов, несмотря на более низкий уровень свойств материала (табл. 5.10), из стали такой же марки наблюдается в тех случаях, когда основной причиной повреждения гравюры является износ; она проявляется не только при штамповке на прессовом оборудовании, но и при ударном характере нагружения инструмента (ПВМ, ВСМ); этому в немалой степени способствует и напряженная конструкция штампов, обеспечивающая сжимающие напряжения в формообразующем инструменте.
Механические свойства материала литых вставок, изготовленных из менее легированной стали марки 5ХНМ (В), как и следовало ожидать, значительно выше, чем у материала литых штампов, изготовленных из теплоустойчивых сталей, хотя по абсолютной величине и уступают свойствам образцов, вырезанных из деформированных штамповых вставок (табл. 5.11). Тем не менее имеющийся запас пластичности и вязкости материала отливок из стали марки 5ХНМ (В) в сочетании с напряженной конструкцией, которая обусловливает создание сжимающих напряжений в теле вставки, обеспечивают для этой стали даже в условиях усталостного повреждения гравюры практически одинаковую с деформированным инструментом надежность.
84
Глава 6
ПОВЫШЕНИЕ ПЛАСТИЧНОСТИ И ВЯЗКОСТИ ЛИТЫХ ШТАМПОВЫХ СТАЛЕЙ
6.1. Влияние модифицирования
Известно, что модифицирование уменьшает содержание вредных приме-ей в металле, длину и толщину осей дендритов, расстояние между ними, увеличивает плотность отливок; это в конечном итоге обеспечивает повышение пластичности и вязкости литого материала [41, 50, 72]. Не менее важно, что введение модифицирующих добавок (при уменьшении величины работы образования зародыша) способствует увеличению количества центров кристаллизации и тем самым затормаживает процесс выделения и коагуляции первичных карбидных и интерметаллидных фаз [7, 17, 10].
Исследование влияния модифицирования на изменение механических свойств литой штамповой стали марки 5ХНМ, выполненное в работе [50], свидетельствует о существенном эффекте повышения пластичности и вязкости материала (табл. 6.1).
Повышение пластичности и вязкости литых штамповых сталей особенно актуально для теплоустойчивых сталей (5Х2НМФ, 4Х5МФС, 4Х4ВМФС и др.)> так как крайне низкие значения этих характеристик, свойственные таким сталям, являются в ряде случаев основной причиной преждевременного выхода из строя литого инструмента.
В связи с этим исследовали влияние модифицирующих добавок на изменение пластичности и вязкости литых сталей различной легированности марок 5ХНМ, ЗХ2НМФ, 4Х5МФС и 4Х5МФ1С. В качестве модифицирующих добавок были выбраны Са, Се, В,, Л, что было вызвано рекомендациями, имеющимися в технической литературе по модифицированию конструкционных сталей.
Выбор наиболее эффективно действующего модификатора осуществляли на стали 4Х5МФС, которую выплавляли в высокочастотной индукционной печи в тигле емкостью 20 кг с основной футеровкой и разливали из ковша при температурах 1540—1560 °С в сухие земляные формы типа «клин» по ГОСТ 977—75* (масса отливки с прибылью составляла 10 кг).
Для введения в сталь церия и бора использовали лигатуры РеСе (52% Ре, 48% Се) или ферроцерий-магниевую (ФЦМ), состоящую из 45 % Ре, 5 % Мё, 50 % Се,
Таблица 6.1. Влияние модифицирования на механиче-а также Бе В (80 % Ре, ские свойства отливок из стали марок 5ХНМ [50]
20% В). Титан вводили в виде технически чистого титана марки ВТ-1, при этом пропорционально количеству вводимого титана в стали было увеличено содержание углерода, исходя из соотношения % Т1/% Сд0п = 4.
Модифицирующие добавки при этом этапе исследований вводили в тигель при температуре ме-
Условия выплавки Механические свойства при ^исп== 20 С
вО 2 6 кси, Дж/см2
МПа %
Обычные ИЗО 940 8 29 32
Введение 0,3 % модификатора, содержащего Са, Д^, РЗМ 1150 970 13 42 52
85
>
талла 1600—1620 °С за 2,5—3 мин до его выпуска в ковш. Металл предварительно раскисляли SiCa в соотношении 2 г раскислителя на 1 кг металла.
