Способ изготовления биметаллических штамповых изделий

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик рц 954454(23) ПриоритетОпубликовано 300882, Бюллетень М 932Дата опубликования описания 30,08,82 51)М.Кп з С 21 Р 9/22 С 21 Р 8/00 Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытий2 Авторизобретения С.А.Довнар 71 Заявитель Физико-технический институт АН Белорусской С%й. 54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БИМЕТАЛЛИЧЕСК ШТАМПОВЫХ ИЗДЕЛИЙготовки. основа туру со Изобретение относится к термомеханической обработке металлов и может быть использовано в инструментально-штамповом производстве при изготовлении биметаллических матриц формовочных штампов горячей или холодной штамповки.Известны способы изготовления формовочных штампов иэ одноименных материалов, согласно которым после исполнения рабочей фигуры и посадочных мест выполняют изотермическую закалку на нижний бейнитПри использовании известного способа вязкость штамповых сталей достигает высокого уровня, она примерно в 2 раза выше по сравнению с вязкостью тех же сталей, подвергнутых закалке на мартенсит и отпуску на одинаковую твердость 11Однако известный способ по техникоэкономическим показателям является менее эффективным,чемспособы,основанные на методах термомеханической обработки и использовании штамповых биметаллических материалов.Известен способ изготовления биметаллических штамповых изделий, согласно которому заготовку подвергают нагреву до ковочной температуры плакирующего слоя, предварительноштампуют, подстуживают до температуры относительной устойчивостиаустенита плакирующего слоя, выдер"живают для бейнитной закалки основы,производят окончательную штамповку(калибровку) в мастер-штампе, а затем с температуры окончательной штам 10 повки поковку закаливают в масло иподвергают отпуску.Известный способ обеспечивает высокое качество воспроизведения рабочей фигуры штампового изделия, поскольку при окончательной штамповкепластические деформации локализуют-ся в плакирующем слое, находящемсямежду жестким мастер-пуансоном и ранее закаленной на бейнит основойиэделия. Это обеспечивает возможностьвыполнения калибровки под высокимдавлением без опасности расплытиярабочей фигуры в поперечном направлении (2),Однако способ имеет недостаток,обусловленный высокими температурами нагрева заготовки под предварительную штамповку (1150-1200 С) длябейнитной закалки основы заБлагодаря этому закаленнаяЗО имеет крупнозернистую струкстроением верхнего бейнита. Штамповые материалы с такой структуройимеют низкую ударную вязкость.Цель изобретения - повышениестойкости штамповых изделий в результате повышения ударной вязкости,Поставленная цель достигаетсятем, что в способе изготовления биметаллических штамповых иэделий, включающем нагрев до температуры закалки плакирующего слоя, выдержку, под,стуживание до температуры относительной устойчивости аустенита.плакирующего слоя, выдержку, пластическую деформацию и закалку, послепла"тической деформации производятнагрев до температурыв интервалеАс плакирующего слоя-температуразакалки основы, выдержку, а закалкуосуществляют с выдержкой в интервалетемператур Мн материала основы - Мнплакирующего слоя.Повторный нагрев в укаэанном интервале температур не вызывает распада аустенита плакирующего слоя, ноприводит к фаэовой перекристаллиэации основного. материала без его перегрева и, следовательно, обеспечиваетизмельчение зерна аустенита, а выполнение закалки иэделия в указанномрежиме обеспечивает структуру нижнего бейнита, что позволяет повыситьвязкость и твплостойкость штамповыхиэделий,На фиг. 1 показаны (в качествепримера) кривые зависимости динамической твердости и НЧ аустениэированных при 1180 ОС основной стали 5 ХНВи плакирующвй стали 45 ХЗВЗМФС оттемпературы изотермической выдержкик моменту ве завершения (90 мин);на фиг, 2 - кривые, характеризующиевлияние температуры иэотермическойвыдержки (90 мин) на ударную вязкость аг, (20 вС) стали 5 ХНВ, подвергнутой аустенизации при 1180 и 880 ОС(кривые 1 и 3), стали 45 ХЗВЗМФС.аустениэированной при 1180 С (кривая 2) .П р и м е р, Проводится моделирование процесса термомеханическойкалибровки биметаллических деталейиэ сталей 5 ХНВ (основа) и 45 ХЗВЗМФС(плакирующий слой) по известному ипредлагаемому способам.Биметаллические заготовкиэ 35 х(10++10) мм нагреваются в печи электросопротивления до температуры закалки плакирующвго слоя 45 ХЗВЗМФС(1180 ОС), что на 220-250 вС выше температуры закалки основного материала5 ХНВ, с первичной выдержкой 20 мин.Затем заготовки подстуживаются в печах с варьированием температур от250 до 650 ОС и выдерживаются в течение 90 мин для закалки основы заготовок на бвйнит, В момент завершениявыдержки заготовки испытываются на динамическую твердость (НЧ), а затемнезамедлительно подвергаются плоскойосадке в размер 19,0 мм, что имитирует пластическую калибровку, и закалке в масло, Из заготовок по плакирующему слою и основе вырезают образцысечением 5 х 5 мм и длиной 35 мм снадрезом радиусом 0,5 мм и глубиной1,5 мм. Механические свойства образцов при 20 С определяют на маятникоовом копре (ан) и твердомере Виккерса (НЧ).Опытные данные (фиг.1) указывают,что изотермическая выдержка биметаллической заготовки при 440-460 ОСобеспечивает надлежащее условие длякачественной калибровки, так как отношение твердостей (НЧ) бейнита основы и переохлажденного аустенита плакирующего слоя составляет 1,5. Однакопосле заключительной закалки заготовки, осуществляемой с температуры калибровки (прототип), ударная вязкостьобразцов основы (фиг.2, кривая 1),низкая (1,2 кгс.м/см),хотя при этомобеспечивается удовлетворительнаяударная вязкость плакирующего слоя(фиг.2, кривая 2 )при высокой еготвердости (НЧ 600).Для проверки эффективности предлагаемого способа выполняется втораясерия опытов, После нагрева, первичной выдержки, подстуживания до 440460 ОС, изотермической выдержки длязакалки основы на бейнит и пластической калибровки заготовки подвергают ся повторному нагреву до температуры закалки основной стали 5 ХВН(880 С) и вторичной выдержке приэтой температуре в течение 30 мин .для моногенизации аустенита основы.40 Принятая температура вторичного нагрева и вторичной выдержки вышеточки Ас плакирующего материала45 ХЗВЗМФС на 10-30 С. Поэтому привторичной выдержке обеспечивается 45 устойчивость аустенита плакирующегослоя против его распада, Затем заготовки подвергаются изотермическойзакалке с варьированием температурыэакалочной среды (при одинаковомвремени выдержки 90 мин), Опытныеданные (фиг.2, кривая 3) указывают,что обработка по предлагаемому способу существенно повышает ударнуювязкость основы заготовок в сравнении с обработкой по известному способу (фиг.2, кривая 1) независимоот температуры .закалочной среды.При этом наилучший комплекс свойствосновного и плакирующего материаловдостигается, (фиг.2, кривые 2 и 3) 60 при изотерме 250-300 С, которая располагается между точками Мн плакирую-щей стали 45 ХЗВЗМФС (330-340 С) иосновной стали 5 ХНВ (205-260 С), .чтосогласуется с рекомандуемым режимом 65 заключительной закалки по предлагае954454 15 УУф мому способу калибровки биметаллических матриц. При такой закалке твердость основы и плакирующего слоя достигают соответственно значений НЧ 380-400 и НЧ 525-550, которые соответствуют техническим нормам твердости формовочных штампов,Таким образом, использование предлагаемого способа калибровки биметаллических матриц обеспечивает по сравнению с известным повышение ударной вязкости и основы в 2,8 раза беэ снижения качества воспроизведения калибруемых фигур. Формула изобретения Способ изготовления биметаллических штамповых изделий, включающий нагрев до температуры закалки плакирующего слоя, выдержку, подстуживание до температуры относительнойустоичивости аустенита плакирующегослоя, выдержку, пластическую деформацию и закалку, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышенияэксплуатационной стойкости в результате повышения ударной вязкости,после пластической деформации производят нагрев до температуры в интер 0 вале Ас плакирующего слоя - температура закалки основы, выдержку, азакалку осуществляют с выдержкой Ьинтервале темперагур Мн материалаосновы - Мн плакирующего слоя.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, МИТОМ. 9 2, М., "Машинострое. ние", 1978, с. 15-16.2, Авторское свидетельство СССР9 501087, кл, С 21 П 9/22, 1974..Редактор А.фролова Техред С.Мигунова Корректор Е.Рош Эака лиал ППП "Патент", г; Ужгород, ул, Проектна 6 370/23 ВНИИПИ Госу по делам 113035, Москва, Тираж 587 Подписнрственного комитета СССРобретений и открытий