Способ закалки молотовых штампов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 91 ЯО 1)4 С 22 Лу,Гя;нц,7 сл" ИСАНИЕ БРЕТЕНИ ВТОРСКОМУ ТЕЛЬС У иеМОЛОТОВЫХгрев до темвыдержку,ратное охлаж ьмак стью до до УДАРСТВЕННЦЙ КОМИТЕТ СССДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬ 1 ТИЙ(56) Авторское свидетельство СССР 456002, кл. С 21 Р 1/56, 1971.Авторское свидетельство СССР30, кле С 21 Э 1/56, 1976 еорское свидетельство СССР71, кл. С 21 Р 1/56, 1980.(54) (57) СПОСОБ ЗАКАЛКИ ШТАМПОВ, включающий на пературы аустенизации, подстуживание и многок дение вначале в среде ной охлаждающей способ стижения на поверхности изделия температуры начала мартенситного превращения, а затем в среде с минимальной охлаждающей способностьюдо достижения на поверхности изделия температуры верхней ветви кривой начала распада аустенита по типу второй ступени и окончательное охлаждение в среде с промежуточной охла. ждающей способностью с момента достижения в центре изделия температуры, соответствующей температуре центра изделия при непрерывном охлаждении в масле в момент перехода поверхности точки Мц, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения уровня механических свойств путем увеличения однородности структуры, в процессе окончательного охлаждения проводят термоциклирование в интервале температур от400 жо 200 С, 17736550 55 Изобретение относится к термической обработке крупногабаритныхизделий, в частности к закалке литых молотовых штампов, изготовленныхметодом ЭШО, и может использоватьсяв инструментально-штамповом произ"водстве.Цель изобретения - повышениеуровня механических свойств путемувеличения однородности структуры,Способ закалки массивных иэде- .лий из легированных сталей, типалитых молотовых штампов осуществляется следующим образом,Нагрев до температуры аустениэации, выдержка, подстуживание навоздухе до 760-780 С и охлаждениевначале в воде до достижения поверхностью температуры на 5-50 Свыше точки Мн, затем на воздухедля снижения температурного градиен. та между поверхностью и центром,Двух- или трехкратная сменаохлаждения в воде и на воздухепроизводится до достижения в центреизделия температуры, соответствующейтемпературе изделия при непрерывномохлаждении в масле в момент достижения поверхностью точки мартенситного превращения М, Затем немедленное термоциклирование в интервалетемператур 400-200 оС при многократном нагреве и охлаждении изделия ввоздушной среде в течение 3-5 ч.При необходимости для дбстижениязаданной твердости изделие можетбыть подвергнуто дополнительномукраткосрочному отпуску и отпускухвостовика. Для изучения механических и технологических свойств в лабораторно-производственных условиях изготавливают методом электрошлаковогообогрева из стали 5 ХНМ размером400 760 700 мм два литых штампа,которые подвергают закалке по предлагаемому и известному способам.После обработки из штампов вырезаютпо три пробы из поверхности, 1/3высоты и центра, на которых проводят испытания механических свойств,.определяют твердость и исследуют Ммикроструктуру,П р и м е р . Один из указан"ных литых штампов нагревают до 860 С,9с выдержкой 10 ч, постуживают до780 ЕС иа аоедухе и охлахааит 3 миа)вначале в воце до 270 С на поверх- о 5 1 О 5 20 25 30 35 40 ности штампа, затем на воздухе дляснижения температурного градиентапо сечению (3 мин). После трехкратного охлаждения с трехминутными выдержками температура центра дости"гает 500 С поверхности 270 оС. Затемонемедленно подвергают штамп трехкратному термоциклическому отпускув интервале температур 400-200 С,нагревая и охлаждая его в воздушной среде.Для достижения заданной твердостипроизводят в теченгге 5 ч объемныйотпуск при 500 С и отпуск хвостоовика при 700-710 оС.П р и м е р 2. Второй из подготовленных штампов нагревают подзакалку по аналогичному режиму,также подстуживают, а охлаждают поизвестному способу чередованием .вода - воздух до температуры центраштампа 500 С, Окончательное охлаждение до 200 С производят в масле.озатем проводят объемный отпуск при500 оС в течение 10 ч и отпуск хвос-товиков при 700 - 710 С.ОПродолжительность отпуска 1 О чвыбрана из расчета совпадения егос предлагаемым в котором термоециклирование занимает 5 ч и 5 ч -объемный отпуск при 500 С.Охлаждение штампов в воде, т.е.в вреде с максимальной охлаждающейспособностью, производится до достижения поверхностью температурына 5-50 С выше точки Ми, при этомОв центральной части изделия, сохраняющей значительный запас тепла,охлаждение происходит плавно дотемператур максимальной устойчивости аустенита,Затем штамп охлаждается на воздухе 8 при этом температура поверхностных слоев повьппается за счет теплоотдачи от внутренних слоев металла, температура центральных слоев плавно снижается, Ь этот момент в центральных слоях штампа начинается превращение остаточного аустенита, которое протекает в промежуточной области в верхней части бейнитного превращения, а на поверхности - в нижней части, Градиент температур между поверхностью и центром изделия в этот момент резко снижается,Трехкратная смена охлаждения в воде и на воздухе переводит превращение как в центральных, так ив поверхностных зонах иэделия вобласть нижних областей бейнитного 1 О Однородная структура нижнегоигольчатого бейнита свидетельствуетоб увеличении сопротивления металлахрупкому разрушению,. Исключаетсятрещинообразование изделия, т,кснижается уровень тепловых и структурных напряжений во время термической обработки изделия,Для определения оптимального интервала температур термоциклирования,проводят обработку с термоциклированием по трем вариантам: по предлагаемому способу (вариант П и с5 45 50 превращения, повышается прокаливаемость, исключается образованиеферрита в центральных зонах. Однакопревращение аустенита на данномэтапе .не завершается и в структуреметалла присутствует 30 - 407 остаточного аустенита. Окончательноеохлаждение в масле, как предусмотрено в известном способе, котороеначинают с момента достижения в центре изделия температуры, соответствующей температуре центра изделия 15при непрерывном охлаждении в масле,в момент перехода температуры поверхности точки Мя не допустимо.В этот момент превращение аустенита у литой стали 5 ХНМ еще не эа Овершено и охлаждение в масле вызываетраспад части его по мартенситномутипу, что может вызвать повышенныеструктурные напряжения, а другаячасть сохраняется в стали в виде 25остаточного аустенита, что такженежелательно. Поэтому для подавления.по мартенситному типу и сниженияколичества остаточного аустениташтамп немедленно подвергают термоциклическому отпуску в водушной сре 0де при колебании температур от 400до 200 С с трехкратной сменой нагревов и охлаждений,В данном температурном интервале35,обеспечивается полное превращениеаустенита в нижней области бейнитного превращения как в поверхностных,так и в центральных зонах изделия,т,е, обеспечивается однородность40структуры по сечению, Повышена твердость изделия,выходом на граничные значения предложенного способа (варианты 1 и Ш).1 вариант: нагрев до 500 С с пооследующим охлаждением до 300 С;оП вариант: нагрев до 400 С споследующим охлаждением до 200 С;Ш вариант: нагрев до 300"С споследующим охлаждением до 100 С.А три штампа подвергались термической обработке по известномуспособу - вариант 1 У (без термоциклирования),Результаты обработки представлены в таблице,Сочетание высоких значений ударной вязкости с высокими значениямипрочностных и пластических характеристик металла штампов, обработанных по П варианту, позволяет принять оптимальным интервал температур термоциклического отпуска 400-200 С.Из данных таблицы следует, что при обработке штампов по известному способу уровень пластических свойств особенно ударной вязкости, ниже, чем в предлагаемом способе. Кроме того, на штампе обнаружены трещины, что является следствием повышенных тепловых и структурных напряжений. Прочность и твердость металла штампов, обработанных по предлагаемому и известному режимам, практически равноценны, что можно объяснить влиянием окончательного отпуска, проведенного в обоих случаях при 500 С.Таким образом, предлагаемый способ по сравнению с известным, обеспечивает однородность .структуры по всему сечению литых массивных изделий из легированных сталей (типа 5 ХНМ), высокие механические свойства и ударную вязкость, а следовательно, стойкость против хрупкого разрушения без опасности образования закалочных трещин.Оба штампа прошли производственные испытания, Штамп, термообработанный по предлагаемому способу закалки отштамповал 4,0 тыс. штамповок, а штамп, термообработанный по известному способу 2,5 тыс.штамповок. Из этого следует, что стойкость штампа обработанно по предлагаемому режиму повышается в 1,5 раза.