Способ упрочнения штамповых сталей

пп 819194 ьоюз Советских Социалистических Республик(43) Опубликовано 07.04 (45) Дата опубликовани УДК 621.77,0СССР по лелем изобретеиий и открытий(72) Авторы изобретени В. М. Лещинский, А. К. Херсонский, В. Н,И. Карташова, Л. А. Рябичева и А. С. Кол Ворошиловградский машиностроительный ин(54) СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ ШТАМПОВЫХ СТАЛЕЙ алей в о ия требуе ыдержки, ермостойк о или ков ормация с превраще рмической рочного иштампово бластп т дли- примего до- очного Однако деф мартенситного тельной изоте нения высоко рогостоя щего инструмента. Эффект же сок.п очнен остаточно выи повысть со 30 1Изобретение относится к способам обработки штамповых сталей и может быть использовано в инструментальной промышленности.Известен способ термомеханической обработки штампов, заключающийся в нагреве до температуры аустенизации, деформации с последующим охлаждением до температуры перлитного превращения (650 - 750"С), выдержке в течение 10 - 60 мин и нагреве под закалку до температуры на 50 - 150 С ниже коночной Ц.Недостаток способа заключается в длительности выдержки для протекания перлитного превращения аустенита штамповой стали, а также сложности ее корректировки. Кроме того, способ требует проведения дополнительных операций закалки, старения и местного отпуска тела штампа, что повышает его трудоемкость. 20Известен способ упрочнения штамповых сталей, заключающийся в нагреве, охлаждении перед пластической деформацией с изотермической выдержкой при температурах старения аустенита (600 в 7 С) и пластической деформации в, области температур 400 - 500 С 21.При этом предел текучести стале"шается в 1,5 - 1,8 раза, а пластичнохраняется,Целью изобретения является дальнейшее улучшение эксплуатационных характеристик штамповой стали за счет получения в ней мелкозернистой структуры.Поставленная цель достигается тем, что пластическую деформацию производят циклично и многократно в интервале температур 720 в 7 С и 560 в 5 со скоростью охлаждения между циклами пластической деформации 100 - 300 С/с и с градиентом уменьшения усилий в пределах 135 - 14,4 кг/мме в перпендикулярных друг другу направлениях.На фиг. 1 представлены кривые, характеризующие способ упрочнения стали 7 ХЗ; на фиг. 2 - кривые, характеризующие способ упрочнения стали 4 Х 2135 ФМ,При этом появляется возможность регулирования степени легированности аустенита и содержания в нем карбидов, последовательности и сокращения времени обработки стали до 1 - 3 мин (вместо несколь45 50 55 60 ких ч) за счет сдвига С-образных кривых изотермического превращения аустенита влево и изменения времени диффузионного распада аустенита,Деформация двухфазной смеси аустенит+карбиды при температуре 720 - 750 С позволяет изменить механизм упрочнения аустенита, использовать упрочняющее влияние карбидов для накопления дефектов в аустенитной матрице, снизить сопротивление деформации за счет уменьшения его легированности, раздробить карбидные выделения. Этому же способствует и деформация в направлениях, перпендикулярных друг другу.Изотермическая выдержка при температуре 560 - 580 С обеспечивает прохождение процессов отдыха и полигонизации деформированного аустенита. Это резко уменьшает уровень внутренних напряжений в штамповке или поковке, позволяет достичь равномерного распределения дефектов во всем объеме за счет протекания диффузионных .процессов упорядочения структуры. Кроме этого, изотермическая выдержка перед каждым циклом пластической деформации способствует равномерному распределению температуры по всему сечению поковки или штамповки, тем самым улучшая условия формообразования. Время изотермической выдержки регулируется временем термокинетического распада переохлажденного аустенита для данных марок сталей.Необходимость снижения удельных усилий при каждом из циклов пластической деформации с понижением температуры деформации диктуется условиями создания оптимальной дисперсности структуры обрабатываемой стали.Последующая деформация полигонизованного аустенита (после прохождения процесса отдыха) в температурном интервале 580 - 560 С при его диффузионном распаде на бейнит обеспечивает значительное увеличение плотности дислокаций и дефектов упаковки.В результате последующего окончательного охлаждения со скоростью, обеспечивающей окончание бейнитного превращения для данных марок штамповых сталей и последующей окончательной термической обработки по стандартным режимам, проявляется эффект измельчения структуры и получения оптимальных физико-механических свойств за счет граничной наследственности.Пример. Заготовки из стали 7 ХЗ и 4 Х 2 В 5 ФМ нагревают в индукторе до температуры 830 С и 920 С соответственно, затем подстуживают до температуры 750 - 740 С и подвергают выдавливанию обратным способом или осадке во взаимно перпендикулярных направлениях за 3 удара. 5 10 15 20 25 30 35 40 4После штамповки заготовку подстуживают до температуры 580 - 560 С. Перенос заготовок осуществляют со скоростью охлаждения между циклами 100 в 3 С/с для предотвращения неконтролируемых процессов статической рекристаллизации аустенита. Время изотермического подстуживания выбирают так, чтобы в штамповке во втором ручье происходил диффузионный распад аустенита на бейнит. Оно составляет для стали 7 ХЗ 1,1 - 1,5 мин при температуре 580 С, для стали 4 Х 2 В 5 ФМ 4,5 - 5 мин при температуре 560 С, После подстуживания заготовку переносят во второй ручей штампа для оформления гравюры матрицы или повторного цикла деформации заготовки матрицы во взаимно перпендикулярном направлении. После штамповки во втором ручье заготовки матрицы охлаждают со скоростью 0,33 С/с, обеспечивающей окончание бейнитного превращения.Анализ полученных данных свидетельствует о значительном измельчении зерна аустенита указанных сталей, повышении их прочностных и эксплуатационных характеристик и изготовленного из них инструмента. Стойкость матриц для штамповки деталей тепловозов повышена в среднем в 2,5 - 3 раза, трудоемкость изготовления штампового инструмента снижена на 40%.Использование предлагаемого способа упрочнения по сравнению с существующими способами обработки обеспечивает следующие преимущества: повышение однородности структуры и расширение предела обрабатываемости штамповых сталей после термомеханического режима упрочнения перед окончательной термообработкой; увеличение эксплуатационных характеристик штамповых сталей; увеличение стойкости штампового инструмента; снижение трудоемкости штампового инструмента,Формула изобретенияСпособ упрочнения штамповых сталей,включающий нагрев, охлаждение с изотермической выдержкой, пластическую деформацию и окончательную термообработку,отличающийся тем, что, с целью повышения эксплуатационных свойств сталей и упрощения технологии обработки,пластическую деформацию производят многократно в интервале температур 720 -750 С и 560 - 580 С с промежуточной скоростью охлаждения 100 - 300 С/с, с градиентом уменьшения усилия в пределах135 - 14,4 кг/мм и в перпендикулярныхдруг другу направлениях.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРМо 451751, кл. С 21 Р 7/14, 1973,2. Авторское свидетельство СССРМо 317708, кл, С 210 7/14, 19 О (прототип),Типография, пр. Сап яо оа Заказ 639/15 Изд273 Тираж 634НПО Поиск Государственного комитета СССР по делам изобр113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Подписное гий и открытий