Способ упрочнения шпамповой стали

Союз Советскик Соцналистическиз Республик(22) Заявлено 30.03.79 (21) 2744644/22 - 02с присоединением заявки Ио(23) ПриоритетОпубликовано 15.0581. Бюллетень М 18Дата опубликования описания 15. 05 . 81 51)М. К .С 21 О 8/00 Государственный комитет СССР по делам изобретений н открытий(54) СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ ЫТАМПОВОЙ СТАЛИ . 30 Изобретение относится к упрочннию металлов и сплавов термомеханической обработкой и может быть отнесено к способам повышения стойкости штампового инструмента горяче 5 го деформирования, работающего под воздействием высоких циклически меняющихся температур и напряжений.Известны различные способы повышения прочностных свойств металлов и10 сплавов термомеханической обработкой, включающие пластическую деформацию, закалкуотпуск 1.Эти способы не обеспечивают достаточно высокого значения стойкости и усталостной прочности. Наиболее близким к предложенному является способ термомеханической обработки штампов, включающий нагрев 20 до температуры аустенизации, пластическую деформацию, закалку, отпуск и термоциклирование в интервале температур 20 - 550 С от 400 до 600 раз 2,25 Применение термоциклирования в указанном интервале температур позволяет повысить эксплуатационную стойкость штампов. Цель изобретения-дальнейшее повышение ксплуатационной стойкости штамповДля достижения поставленной цели предлагается способ упрочнения штамповой стали, включающий нагрев до температуры аустенизации, пластическую деформацию, закалку, отпуск и термоциклирование в интервале от 20 до 550 С, в котором пластическую деформацию проводят перед нагревом до температуры аустенизации.П р и м е р. Проводят термомеханическую обработку образцов с надрезом типа Менаже размеров 10 х 10 х 130 мм, изготовленных иэ штамповой стали марки ЗХ 2 В 8 ф. Химический состав исследуемой стали,Ъ: углерод 0,3-0,4, марганец 0,15-0,40, кремний 0,15- 0,40,. хром 2,2-2,7, вольфрам 7,5- 9,0, ванадий 0,2-0,5, остальное - железо.Сначала образец подвергают пласти- ческой деформации, в результате которой осуществляется выдавливание надреза типа Менаже в приспособлении, установленном на 25-тонном кривошипном прессе.Режим последующей обработки подбирают таким образом, чтобы изменения, 829694вызванные в структуре стали выдавливанием, были возможно более полно сохранены. Образцы из штамповой сталиЗХ 2 В 8 Ф обрабатывают на твердостьНВС 44-46 по следующему режиму. Закалку проводят предварительным нагревом в электропечи при 860 С - выдержка 15 мин. Окончательный нагревв электропечи осуществляют прио1200 С - выдержка 6 мин. Охлаждениев масле при 20-30 С. Отпуск осущеоствляют при 650-660 С - выдержка30 мин. Полученные образцы послепластической деформации, осуществляемой выдавливанием и последующей термической обработкой, подвергают термоциклированию до 300-600 теплосмен по 15режиму: нагрев от 20 С до 550 С; немедленное охлаждение до 20 С. Продолжительность одного цикла при термоциклировании постоянная. После нагрева, осуществляемого пропусканием щтока промышленной частоты, до заданной программой испытаний температуры,образцы охлаждают водой до 20 С.После чего цикл повторяют вновь. Временной выдержки при максимальной температуре не производят. После термоциклирования образцы испытывают наограниченную долговечность. Для полной оценки свойств и состояния поверхностной зоны, структуры, твердос ти, стойкости и усталостной прочности, поверхностного упрочнения,остаточных напряжений 1-го рода, образцы после пластической деформации ипоследующей термической обработкииспытывают на ограниченную долговечность на копре повторных ударов, счастотой 600 ударов в минуту, приэнергии удара 2 кгс/см, Удары наносились с противоположной сторонынадреза до окончательной поломки 4образца. Каждое значение ограниченной долговечности для различныхпримеров получено по результатам испытаний шести образцов. Достоверностьпиков ограниченной долговечностипроверяют на удвоенном количествеобразцов,Для получения сравнительных данных проводят испытания полученныхобразцов по известному способу, после обычной термической обработки(контрольный вариант) и подвергнутых термоциклированию (предложенныйспособ).Зависимость стойкости штамповв зависимости от способа упрочнения 55показана на чертеже, где кривая 1контрольный вариант; кривая 2 способ упрочнения по известному способу; кривая 3 - способ упрочнения го предложенному способу.Приведенные данные показывают, что предложенный способ повышает стойкость штампов в 10-12 раз, а известный в 2-3 раза.В результате пластической деформации, осуществляемой выдавливанием в холодном состоянии перед термической обработкой, происходит первый этап повышения стойкости и долговечности, что связано с созданием в поверхностных слоях пластически деформированного слоя с остаточными сжимающими напряжениями.При последующем термоциклировании до 500 термоциклов наблюдается повышение стойкости, что объясняется увеличением остаточных напряжений сжатия и повышением плотности дислокаций; Однако дальнейшее увеличение числа термоциклов приводит к снижению стойкости, что связано с тем, что выделение дисперсных карбидов прекращается процессом коагуляции карбидных частиц. При этом происходит разблокировка дислокаций и плоскостей скольжения, что обуславливает снижение прочностных свойств,Данный способ упрочнения штамповой стали может найти широкое применение в машиностроении для производства штампового инструмента горячего деформирования, имеющего концентраторы напряжений и работающего под воздействием циклически меняющихся температур И напряжений.Формула изобретенияСпособ упрочнения штамповой стали,включающий нагрев до температуры аустенизации, пластическую деформацию,закалку, отпуск и термоциклированиев интервале от 20 до 550 С, о т л иоч а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения эксплуатационной стойкости, пластическую деформацию производят перед нагревом до температуры аустенизации,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Бернштейн М.Л, Термомеханическая обработка металлов и сплавовМ., 1968, с. 21-23.2, Авторское свидетельство СССРпо заявке 9 2351425/22-02,кл. С 21 0 7/14, 26,04.76.829694 О бО грмюсюлоР Составитель Р. Техред М. Рейвес Редактор л каэ 2998/36 но СС В 4/ 1303 иал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. ПроектнаюЪй вуф Тираж 618ИПИ Государственпо делам изобретМосква, Ж, Р коваКорректор Г Решетн Подпиого комитетаний и открытиушская наб.,