Способ упрочняющей обработки инструмента штамповых сталей

.ЛО 1013 0 3ф .;,".адГ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯРЙ:Ф АВТОРСКОМУ ЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ НОМИТЕТ ССС О делАм изОБРетений и ОткРь(72) А.Л. - Озерский, А.А. Кругляков, . Г.А. Панова и Р П, Изаков (71) Ленинградский ордена Ленина кораблестроительный институт (53) 621,785.79(088.8)(56) 1. Авторское свидетельство СССР 0 177444, кл. С 21 0 8/00, 1963.2. Авторское свидетельство СССР й 307110., кл. С 21 О. 8/00, 1970, .(54)(57) СПОСОБ УПРОЧНЯЮЩЕЙ ОБРА - БОТКИ .ИНСТРУМЕНТА ИЗ ШТАМПОВЬВ СТАЛЕЙ, включающий нагрев до температуры аустенизации, выдержку, подстуживание и многократную пластическую де.Формацию с промежуточными выдержками, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения эксплуатационной стойкости путем увеличения преде-.ла текучести, деФормацию осуществляютсо степенью 0,1-33 при 300-500 С дляпервого цикла с повышением температуры на 20-100 фС для каждого последующего цикла до достижения температурыэксплуатации 650-800 фС, не допускаяпри этом охлаждения после пластичес"кой деФормации в каждом цикле нижеИзобретение относится к металлургии, в частности к способам термомеханической обработки штамповых сталей для горячего деформирования.Известен способ многократной ме" 5ханико-термической обработки стали,заключающийся в многократном деформировании заготовок на величину доокончания площадки текучести с промежуточным старением между циклами де"Формирования в дорекристаллизационном интервале температур,Такая обработка приводит к увеличению плотности заторможенных дислокаций и, как результат, к повыше- .15нию прочностных свойств стали 1.Однако достигнутое термопластическое упрочнение при температурахвыше 600 С значительно ослабеваети поэтому не оказывает заметного20влияния на износостойкость инструмента. Способ не эффективен дляупрочнения штамповых сталей, претерпевающих в процессе эксплуатациис(. -превращение. 25наиболее близким к изобретениюпо технической сущности и достигаемому результату является способ термомеханической обработки, включающий. нагрев до температуры аустенизации,охлаждение с изотермической выдержкой, в процессе которой производятмногократную пластицескую деформацию 1 2.Упрочнение, достигнутое известным сособом, обладает недостаточ 35ной термической стабильностью, а принагреве выше Ас вообще исчезает.Цель изобретения - повышение эксплуатационной стойкости путем увели 40чения предела текучести.Поставленная цель достигается тем,что согласно способу упрочняющей обработки инструмента из штамповых сталей, включающему нагрев до температуры аустенизации, выдержку, подстуживание и многократную пластическуюдеформацию с промежуточными выдержками, деформацию осуществляют со степенью 0,1-3,04 при 300-500 С для первого цикла с повышением температуры 50на 20-100 С для каждого последующего цикла до достижения температурыэксплуатации, равной 650"800 С, недопуская при этом охлаждения послепластической деформации в каждом цик-,55ле ниже А ,Этот способ упроцнения наиболееэффективен при обработке сталей заэвтектоидных по структуре ( или близких к эвтектоидным 1 и легированныхэлементами, образующими специальныекарбиды, карбонитриды или интерметаллиды.Практическое осуществление способа возможно лишь в том случае, еслисталь обладает высокой устойчивостью переохлажденного аустенита в перлитной к промежуточной областях, акритическая температура ЯС лежитниже температур, до которых разогресвается инструмент в процессе эксплуатации.Сталь после любого исходного режима термической обработки подвергаютаустенизации при температуре выше Аи охлаждают до 500-300 ОС. В течениеизотермицеской выдержки при указанныхтемпературах начинается выделениеиз переохлажденного аустенита Аспециальных карбидов (К) (или карбонитридоо, интерметаллидоо). 3-6-кратное пластическое деформирование рабочей зоны инструмента со степенью до33 за цикл при постепенно повышающихсл температурах повышает плотностьдислокаций и ускоряет процессы образования избыточных фаз. Выдержка между циклами деформирооания не менее1 мин. Упрочненный по рассмотренномуспособу инструмент направляется в эксплуатацию, причем его температура вдальнейшем поддерживается за счет тепла деформируемых заготовок,Деформация со степенью 0,1-34 зацикл при начальных температурах деформирования 300-500 ОС осуществляется без значительных затрат энергиии не требует создания специальныхустройств,Деформация 1 обжатие) инструментасо степенью выше 33 потребовала бы ис-.пользования специального оборудования.Оптимальные степени деформации итемпературы начала деформации определяют исходя из анализа результатовлабораторных исследований и эксплуатационных испытаний инструмента.Увеличение степени деформации зацикл в пределах от 0,1 до 3,04 ведетк .незначительному повышению стойкостиматриц. В то же время деформации более 3 за цикл нецелесообразны, таккак если деформирование осуществляется в интервале температур 300-500 С,то уже после 2-.3-го циклов накапливающаяся пластическал деформация ведетк образованию трещин на поверхности3 1013500 4инструмента, еслидеформирование осу- Предлагаемый способ упрочняющейществляется притемпературах выше 600 фС, обработки является последней техното усиливается развитие динамической логической операцией перед началом. полигониэации и динамической рекристал- эксплуатации инструмента. Это отли-,лизации, т.е. понижается термическая 5. чает его от известных способов ТМО,стабильность упрочненного состояния. когда после деформации производятНа основании приведенных данных в охлаждение стали с целью протекапредлагаемом способе упрочняющей об-ния мартенситного превращения. В поработки рекомендуют. деформации в пре- следнем слУчае мартенсиследнем случае мартенсит наследуетделах , - за цикл.елах 0 1-3 за цикл. в дислокационную структуру деформированного аустенита и за счет этогоВ табл, 1 приведены механическиесвойства стали ЭП, полученные пос- достигается эФФект упрочнения.Однако упрочнение, достигнутое изле упрочняющей обработки образцов ввестнымиметодами ТМО, обладает нелабораторных Условиях. . достаточной термическойстабильностью,Методика, испытани л с " ,а принагреве вышеАс,(т,е, приобратномМето ика, испытания заключается в 35следующем.Апревращении) вообце исчезает. СлеРазрывные образцы нагревают додовательно, этотметод упрочнения малотемпературы аустенизации 1,900 Ц;.эффективен для тяжелонагруженного300 800 оС Об прессового и штампового инструмента.ве гает испытанию при 300- 00 С. Обраэцы подвергают 3-кратному прерывисупрочнения по предлагаемому способутому .нагружению, вызывающему остаточн ю пластическуюдеформацию 0,1-33 за и по известному.ную пластическуюдефоСпособ упрочняющей обработки штам"цикл илишь причетвертом циклеиспытаповых сталей используют для поверхния образец доводят до разрушения,ностного упрочнения матриц при пресМногократная пластическая деформа- совании труднодеформируемых медных:ция стали при 300-700 С ведет к поосплавов, В процессе эксплуатации матвышению предела текучести. Но наи- . Рицы разогреваются до 650-800 С, Опытбольший эффект упрочнения достигает- ные матрицы изготовляют иэ стали ЭПся при начальных температурах дефор 930. Эта сталь имеет сравнительномирования 300-500 С., Например, принизкую температуру Ас 615 С и обла-ою с,температуре испытания 150 С сталь дает высокой устойчивостью переохлажимеет предел текучести 325 МПа в не- денного аустенита в перлитной облас-,упрочненном состоянии и 506. МПа пос- . ти (приизотермических выдержкахдо 5 чле ч-кратной. пластической деформации.распада переохлажденногоаустенита на.Приведенные втабл.1 данныеобосно- . Ферритнокарбидную смесь не наблюдается).вывают целесообразность проведения Матрицы с припуском на деформирапервых циклов, деформации при 300-.500 С. вание нагревают до 950-1000 С, охлажИзвестно, что при каждом цикле дают на воздухе до 500-300 С и устагорячей, обработки металлов давлени- в навливают на пресс. Многократное плас.ем температура ийструмента в поверх- тическое деформирование осуществляютностных слоях циклически изменяется. на производственных прессах.при поПри этом средняя температура разо- . .мощи специальных пуансонов,грева вначале постепенно повышается Циклы деформирования со степеньюна 20-100 С за цикл, а затем тепло- , обжатия 0,1-33 чередуют с цикламивой режимэксплуатации инструмента ста- прессования слитков из медных сплабилизируется накаком-то определенном вов, что обеспечивает постепенное поуровне (зависящем отмногих факторов); вышение температуры матриц. Выдержка .Это и обусловливает необходимость. между циклами составляет 2-5 мин.повышения температуры каждого цикла После "3-6 циклов деформированиядеформации аустенита в предлагаемом достигают требуемые размеры калибрую 59способе на 20-100 оС вплоть до дости- цего отверстия матрицы, устанавлива"жения устойчивой температуры эксплу-ется ее темПературный режим и настуатации инструмента. пает длительный период эксплуатации.Между последнимциклом деформациии Применение предлагаемого способаначалом эксплуатациине допускается 5 Э упрочняющей обработки стали позволяохлаждение инструмента ниже Ац За ет повысить стойкость матриц приЧсчет этогосталь сохраняетструктуру прессовании сплавов Л, БРАЖН.10-4 тЬнаклепанного аустенитапри эксплуатации. и др, в 3- ) оаза.Способ обработки Температура испытания-,о низводил при 2е до чОО С,рмация со стеохлаждение 3,2 12 31,7 75 1860 0 18 25 26,8 72 М 70 Составитель Р. КлыковаРееактоо Н, Гунько ТекПеП т Катанка КорректорА. ДааткоЗаказ 2955/35Тираж 566 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035 Москва ИРауаская наб. д. /5А2ъ еюеаее теитюеттвпее вюмФилиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, ч Известный ( аус 900 оС, охлажде 3-х кратная де пенью 0 5-0,83 в масле) Предлагаемый нагрев до 900 С, выдержка 30 мин; охлажодение до 350 С, деформация со степенью 0,53, нагрев до 430 С, деформация со степенью 1;2, нагрев до 500 С, деформация.со степенью 1, 13, .нагрев до 700 С, испытаниеообразца)авйатеаи б, НПа бПП, КПа К,, 3