Способ термической обработки штамповой стали

(72) Авторы изобретения Куйбьпцевский политехнический институт им В. В. Куйбышева(54) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ШТАМПОВОЙ СТАЛИИзобретение касается термообрабсткистали, в частности способов термообработки легированных инструментальныхсталей, применяемых для изготовленииштампового и формообразующего инструмента, работающего в условиях воздействия высоких температур и ударно-силовыхнагрузок,Известный способ термообработки,включаюший закалку с температуры 10501070 и отпуск при 580 о, не обеспечи.10вает показателей теплостойкостн, которыепредъявляются к сталям, работающим вусловиях интенсивных температурных нагруэок Г 11Некоторого повышения теплостойкости удаляется достичь эа счет повышениятемпературы закалки до 1170 2.оОднако при этом заметно возрастаетразмер зерна (до 4-5 балла), снижаетсяударная вязкость и, в конечном счете работоспособность .материала,Известен способ термической обработки, включающий двойную закалку с подо 2гревом до 150-250 С под вторую заокалку 3,Иэделия, обработанные согласно этому способу, имеют повышенную пластичность и вязкость за счет мелкозернистой структуры, но не обладают теплостойкостью.Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является способ термической обработки стали, включающий двойную закалку, причем температура последней закалки меньше предыдущей, н отпуск.Первую закалку осуществляют с температуры 1200-1250 С. Вторую закалку ведут с температуры 1000-115 СРС с иэотермической выдержкой при температуре 690-730 С 4Применение указанного способа для термообработки из низколегированных сталей позволяет повысить прочностные свой ства при нормальной и повышенной тем пературах. Однако повышения теплостойкости, особенно применительно к сложно8704легированным инструментальным сталямне происходит.Целью изобретения является повышение теплостойкости штамповых сталей,Для достижения поставленной целипредлагается способ термической обработки штамповой стали, преимущественно хромовольфрамомолибценованв циевой, включающийпервую закалку с температуры выше прионятой, повторную закалку с 1030-1070 Си отпуск, в котором первую закалку производят многократно, а перед закалкой с1030-107 СР С Производят изотермическую обработку при температуре на 3050 С ниже Ас 4.Р15При этом первую закалку осушествляют 2 Э раза с 1250-128 д С,Осуществление 2-3-кратных закалокос температуры 1250-1280 С обеспечивает достаточно полную диссоциацию карибидов типа МебС, связывающих основноеколичество легируюших элементов, и, соответственно, повышение степени легированности твердого раствора, Проведенныйфазовый анализ электролитически выделанных карбидов показал, что после 2-кратнойзакалки с температуры 1280 С первичных карбидов типа МЫС практически нет.При меньшем количесгве звкалок в структуре стали 4 ХЗВМФ наблюдается достаточное количество нерастворенных карбидов. Для сталей с большим уровнем леги-рования кратность заквлок необходимоувеличить. Экспериментально было доказано, что увеличение кратности заквлок свыше 3 нецелесообразно, так как не сопровождается соответствующим увеличением степени диссоцивции карбидов. Передпоследней закалкой проводят изотермическую обработку при температуре на 30 о 4 О50 ниже Ас 4 . Выбор температуры связан с необходимостью обеспечения рекристаллизации феррита. Нагрев до более высоких температур приводит к фазовым превращениям; снижение температуры нижеукаэанного предела не способно иницииро 45вать процесс рекристаллиэации, При изотермической выдержке при температурена 30-5 СРниже Ас 4, в течение 1,5-2,0 чинтенсивно протекает рекриствллизацияферрнтв с образованием мелкого зерна. При этом выделяется относительноеколичество мелкодисперсных карбидов типа Ме С. Экспериментально обосновано,что при последующей закалке с температуры 1030 1070 происходит практически полное растворение этих карбидов в течение 6-8 мин. При этом размер зернааустенита не превышает 8-9 балла. Повы 54 4шение температуры выше указанного интервала приводит к нежелательному росту зерна вустенита, Закалка с температуры 1030-1070 С обеспечивает получениеомелкозернистого мартенсита, практически все легируюшие элементы находятся в твердом растворе Ге . Отмеченное создает высокую теплостойкость без снижения уровня ударной вязкости,П р и м е р. Из стали 4 ХЗВМФ были изготовлены образцы для испытаний на теплостой кость. Образцы обрабатывали по предлагаемому способу; двойная закалка с 1280 воо масло, изотермическая обработка при 770 в течение 1,5 ч закалка с температуры 1056 и отпуск 600 С. Для сравнениягобразцы обрабатывали по известному способу, включающему двойную закалку, Перо вая закалка с температуры 1250, вторая с 1150 с иэотермической выдержОокой при 700,Данные по оценке размеров зерна после сравниваемых режимов термообработки приведены в табл. 1.Табли ца 1 1. Прототип 39960 2. Двойная закалка с температуры Т = 1280 С 633 20 3. Двойная закалка с1280 С, изотермическаяобработка при 400 Си закалка с 1050 ф 62500 4 . Двойная закалка с 1280 С, изотермическаяо обработка при 600 С закалка с 1050 о 64780 Данные анализа весового соотношения электролитически выделенных карбидов показали, что количество карбидов, выделенных после обработки по предложенному способу в 3,5 раза меньше, чем при обработке по прототипу, Это свидетельствует о необходимости проведения 2 Зкратной закалки с температуры 1280 для увеличения степени легированности твердого раствора за счет достаточно полной диссоциации карбидов.15 870454Продолжение табл. 1 Какспособ 6видно из табл. 1, предлагаемый обеспечивает минимальный размер и, следовательно, повышенные .зерна значен я прочности и ударной вя кости Для оценки зировали тверд закаленных по 1 О ам ( табл 2) течение 1 ч пр температурах.нализцов,теплостойкости а ость ( Н РС) обре сравниваемым ре после выдержки и занных ни316 ука 98 вбли 7 3 ототип Предлагаемый 5 4 ся тем, что, сц стойкости, первую гократно, а передо1070 С производя работку при темпе же точки Ас .2, Способ по п. шийся тем, чт шествляют 2. 3 раз елью повышения теплозакалку производят мнозвкалкой с 1030 т изотермическую обРатУРе на 30-50 С ниО 1отли чаю о первую закалку осув с 1250-1280 С. Источ нятые воики информ внимание п , А, Инстр аллургия",. Геллер Юстали. М., "Мет2. Ввенскийи исследованиевых сталей, Мс. 114-120.3, Авторское487144, кл4. Авторск% 491703, к В. Н. и дбыстрорежу ской обработкественно хромо Спо"Мет терм шт повой стали, преимуэольфрамомоли бденщий первую закалкупринятой, повторну1070 С и отпуск,аю 4 ванадиевой, вклюс температурызакалку с 103тли чвющ свидетельст С 21 Э 1/7 выше0- иЙое свидетельстл. С 21 О 1/ Составитель Р, КлыковаРедактор Н. Ахмедова Техред. А,Бабинец Корректор А,ф Тираж 621 Н ИИПИ Государственного по делам изобретений 035, Москва, Ж-й 5, РвуПодписноекомитета СССРоткрытийшская наб., д. каз 8678 4/5 тная, 4 ППЛ Патент", г. Ужгород, ул. Двойная закалка с128 д С, изотермическаообработка при 770 С, зкалка с 1050 оДвойная закалка с128 СР С, изотермическвобработка при 770 С,озакалка с 1100 Как видно из табл. 2, предлагаемый способ обеспечивает увеличение твердости по сравнении с прототипом, особенно при повышенных температурах, что наиболее существенно для теплостойкости. Соответственно повышается ударная вязкость с 1,5 до 4,0 кгм/см ..ЪТаким образом, предложенный способ позволяет увеличить теплостойкость хро- мовольфрамомолибденованвдиевых штамповых сталей при одновременном увеличении ударной вязкости,мула из обрете ни я ии,экспертизеентальные1975, с.306,Производствощих и штампогияф, 1970,во СССР8, 1974.во СССР78, 1974,