Способ низкотемпературной термомеханической обработки изделий из быстрорежущих сталей

ИСАКИЙ Союз СоветскихСоциалистическихреспублик О Л(22)Заявлено 29,09.78 (21) 2667893/22.02 с присоединением заявки .% 51)М. Кл. С 21 О 7/14 С 21 О 9/22 есударстеехньа хоихтат СССР е дюлак кзобратений в ртхритхй23) Приорите 5.03.80 Опубликов Балл сания нь Я 115.03.80 3) УДК 6"1 785 .79:669,14.018. 3 (088.8) Дата опубликования 72) Автори изобретения) СПОСОБ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКО ОБРАБОТКИ ИЗДЕЛИЙ ИЗ БЫСТРОРЕЖУЩИХ СТАЛЕЙИзобретение относится к машиностроению, в частности к способам низкотемпературной термомеханической обработки изделий, а имен.но, инструмента для холодной объемной штамповки из быстрорежущих сталей, н может быть5 использовано в технологии изготовления выса- дочных пуансонов, преимущественно из вольфрамовых и вольфрамомолибденовых сталей.Известен способ низкотемпературной термомеханической обработки быстрорежущих сталей,10 включающий нагрев до температуры закалки, аустенитизацию, подстуживание в селитровой ванне (до 450-400 С для вольфрамовых сталей Р 9 и Р 18 и до 600-650 С для вольфрамомолибденовых сталей), деформацию и закалку в15 масло с последующим двукратным отпускомпри 550 С 11Однако известный способ обработки инструмента имеет низкую технологическую пластичность. Поэтому возможности низкотемпературной термомеханической обработки для данного класса сталей в получении высоких показателей упрочнекия полностью не реализуются, так как оптимальная степень деформации переохлаж. денного аустенита должна составлять 60-9 или требуется увеличение степени переохлажде. ния аустенита при деформировании по сравнению с приведенными.Техкологкческая пластичность в значительной степени зависит от температуры метастабильного аустенита и снижается для стали Р 18 с 50.60% при 700 С до 3 при 500 С при де. формированйи образцов с соотношением Д/Н=1,5.Известен способ кизкотермомеханической обработки инструмента для холодной объемной штамповки, включающий нагрев, аустенитиэацию в температурном интервале эакалочных темпера. тур, подстужквание до температур деформированил (480.520 С), пластическое деформнровакие (выдавливание в разъемных матрицах) н охлаждение 121.Данный способ имеет низкую технологичсс. кую дсформируемость, повышенные удельные давления при деформнровании вследствие объемного эффекта и, соответственно, низкую стойкость штамповки оснастки, а также труд. ности последующей механической обработки, связанные с образованием продольного заусенцав местах разъема и эллиптичность сечения выдавленных заготовок.Цель изобретения - повышение технологи. ческой деформируемости изделий и стойкости ппамповой оснастки.Поставленная цель достшается тем, что в известном способе термомеханической обработки иэделий из быстрорежущих сталей, преимущест. венно холодновысадочных пуансонов для холодной штамповки, включающем операции нагре О ва, аустенитизации, подстуживания до темпера. тур деформирования, пластического деформиро. вания и охлаждения, после аустенитизации в температурном интервале на 40-80 С ниже температуры закалки дня данной стали, подсту живание до температуры деформирования ведут ступенчато с выдержкой в интервале 940.1000 С, а пластическую деформацию осущест. вляют в интервале Мд - Мн со скоростью деформации 3 10- 5 10 с , которую увели О чивают в процессе деформирования до 40%.Понижение температуры аустенитизации на 40.80 С по сравнению с принятой под закалку для данной быстрорежущей стали позволяет снизить степень растворения карбидов в аусте ките и рост аустенитного зерна, что увеличи. вает дисперсность продуктов распада аустенита в . процессе низкотемпературной термомеханичес кой обработки, соответственно, интенсивность мартенситного превращения в процессе деформи. ЗО рования, Понижение температуры аустенитизации, как и ее повышение по сравнению с приведенной снижает технологическую пластичность, а также комплекс служебных характеристик стали после обработки. Ступенчатое подстужи э 5 ванне до температур деформирования с выдержкой в интервале 940-1000 С позволяет снизить объемную деформацию от мартенситного превращения в 3-4 раза и, соответственно, позволяет применять для процесса выдавливания 40 простую штамповую оснастку без снижения ее стойкости.Пластическое деформирование в оптимальномтемпературном интервале М- Мсо скоростью3 10- 510 сповышает технологическую 45пластичность аустенита по сравнению с известными способами в 2 3 раза, Причем увеличе.ние в процессе деформирования скорости деформации до 40% от исходной позволяет до 722962полнительно повысить технологическую пластичность в соответствующем температурно.скоростном интервале деформирования, Изменениескорости деформации в процессе деформирования при выполнении операций осадки,штамповки, выдавливания и других осуществля.ется на специализированных гидравлическихпрессах (типа П 0-440, П 0443), а испытаниеобразцов на растяжение - на универсальныхразрывных машинах фирмы "Инстрон", а так.же на разрывных, выполненных на базе Р.5,имеющих систему управления с обратной связьюпо скорости перемещения захватов. Нижнийпредел температурно- скоростного интервала де.формирования ограничен малой величиной интенсивности мартенситного превращения, кото.рая и определяет предельную степень деформации, а верхний предел ограничен проявлениемтемпературного эффекта от пластической деформации, вследствие которого повышает температура заготовки и дальнейший процесс деформи.рования происходит за пределами оптимальноготемпературного интервала и, соответственно,снижаются. характеристики пластичности.П р и м е р, Проводили испытания образцов из стали Р 6 М 5 на растяжение и осадку наспециальной установке, созданной на базе раз.рывной машины Р 5. Система управленияэлектроприводом машины позволяет в процессеиспьпаний поддерживать скорость деформации(б постоянной или изменять ее в сторонуувеличения в пределах до 60% от первоначальной, Процесс аустенитизации выполняли втрубчатой печи при температуре 1180 С 3 мин.Ступенчатое подстуживание осуществляли навоздухе с промежуточной выдержкой в печи,нагретой до температуры 940.1000 С, и затемобразцы устанавливались в захваты, которыепомещались в терйостат, имеющий температу.ру испьпаний. После выдержки в течение5 мин и деформирования образцы охлаждалисьв воде. Температура начала мартенситного пре.вращения М, и Мр при аустенитизации1180 С составляет 230 С и 420 С соответственно, которая определялась замером маг,нитной проницаемости. Режимы термомеханической обработки известным и предлагаемымспособами и их влияние на пластичность сталиРбМ 5 приведены в табл. (см. с, 7, 8).. деформи.начальная рования конечная Известный 1220.1200 23-27 540-480 340 7,5 10 з 1170 8 - 11 960 51 О 2 5 10 39 - 44 52-56 То же Предлагаемый 5 ф 10 о 5 10 60 - 46 66-70 28-38 110 36 - 40 52-56 310 Е 1,2 75-80 34-37 1180-1140 940-1000 320-360 о1,2 66-70 80-84 5 101 48 - 53 30-34 1,41,6вьщавливание приводит к увеличению диаметравыдавленной заготовки на 0,024% и соответ.ственно к разрушению выталкивателя илиматрицы после 18 циклов нагружения (усилиевыталкивания составляет 17,6-19,7 тс). Ступен.чатое подстужнвание с выдержкой в температурном интервале 940.1000 С, снижает объемную деформацию в 3-4 раза и, соответственно, уси. лие на выталкивателе до 1,2-1,6 тс, что соответствует по силовым условиям деформированию аустенита при 560-600 С без мартенситногопревращения.Предлагаемый способ обработки в сравнении с известными обеспечивает повышение техноло. гической деформируемости и геометрической точности изделий в 2-3 раза, снижение удельно. го давления в полости матрицы и услаий иа выталкивателе. Для обработки не требуется сложной технологической оснастки - составных сегментных матриц, что также повьипает гео.,метрическую точность профиля выдавленной ,заготовки и стойкость штамповой оснастки. Проводили вьщавливание заготовок прошивных пуансонов изсстали Р 6 М 5, применяемых при высадке гаек М 10, Выдавливание осущест. 4 о вляли на кривошипном прессе моделиКР, диаметр выдавленной заготовки составлял 8,8 мм (степень деформации - 56%, скорость деформации 25.40 с ), Аустенитизацию выполо ияли в бариевой ванне при температуре 1180 С, 4 ступенчатое подстуживание в соляной ванне при температуре 940-1000 С и последующее охлаждение - в селитровой ванне (320-340 С, 5 мин). Затем заготовку укладывали в подог.реваемьгй штамп (300-350 С) и осуществляли процесс вьщавливания (смазка графитовая), Влияние термомеханических режимов на усилие выдавливания и величину объемного зффек. та деформации оценивали замером усилия на пуансоне и выталкивателе, Усилие выдавливания в оптимальном температурном интервале М - Мн (340 С) составляет 24,2.25,6 тс, что на 18-20% ниже усилия при 500 С (29-30,5 тс). Бесступенчатое подстуживание заготовок под Способ НТМО:,стали Р 6 М 5Температура, С 17 722962 8Ф о р м у л а и э о б р е т е н и я йие до температуры деформации производят. Способ низкотемпературной термомеханичес. ступенчато с выдержкой в интервале 940.кой обработки изделий из быстрорежущих ста С, а пластическую деформацию осущестлей, преимущественно пуансонов для холодной вляют в интервале М -Мн, со скоростью дештамповки, включающий аустенитизацию, под формации 3105 10 с , которую увестуживание до температуры пластической де. личивают в процессе деформации до 40%.формации, пластическую деформацию и охлаж- Источники информации,дение, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, принятые во внимание при экснертизес целью повышения технологической деформи. 1. Бернштейн М. И. Термомеханическая обра.руемости изделий и стойкости штамповой ос-о ботка металлов и сплавов. М., "Металлургия",настки при деформации, аустенитизацию произ, т. 2, с,674-676.водит при темпеРатУР на 40-80 С ниже темпе. Штамповые материалы. М.,"Машиностроературы закалки для данной стали, подстужнва- ние,"1968, Хф 18, с, 65-81,Составитель Р, КлыковаРедактор Н, Козлова Техред М.Петко Корректор Я. ВеселовскаяЗаказ 315/15 Тираж 608 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж.35, Раушская наб., д, 4/5 Филиал ППЛ "Патент, г, Ужгород, ул, Проектная, 4