CC BY
0
ШТАМПОВЫЕ СТАЛИ ДЛЯ ДЕФОРМИРОВАНИЯ В ГОРЯЧЕМ СОСТОЯН ИИ
Файрузова Зульфия Равилевна1, студент (FairuzovaZR@stud.kai.ru) Куркин Андрей Юрьевич2, студент (kurkinayu@list.ru)
Шакиров Алмаз Ринатович , студент (shakirov.al@bk.ru) Руководитель: Шапарев А.В., к.т.н., доцент
1) Казанский национальный исследовательский технический университет
им. А.Н. Туполева-КАИ г. Казань, Россия
2) Казанский национальный исследовательский технический университет
им. А.Н. Туполева-КАИНабережночелнинский филиал г. Набережные Челны, Россия 3) Московский политехнический университет, г.Москва, Россия
В статье рассматриваются процессы горячего деформирования. Указаны основные особенности таких процессов и обозначены основные требования к материалам, использующимся для изготовления штампов и пресс-форм. Представлены марки стали, получившие широкое распространение на практике, а также указаны основные рекомендации по их обработке.
Ключевые слова: горячее деформирование, сталь, штамп, твердость.
Стальные штампы, используемые на производстве, выполняют формообразование изделий в горячем состоянии, поэтому они должны обладать высокими эксплуатационными свойствами. К таким свойствам возможно отнести окалиностойкость и разгаростойкость, выражаемые в виде сопротивления возникновению сетки трещин под действием многократно повторяющихся циклов нагрева и охлаждения. Кроме этого необходимо обладать износостойкостью и теплопроводностью для обеспечения хорошего отвода тепла от заготовки [1].
На практике многие штампы имеют большие габариты, что подразумевает использование сталей для них с высокой прокаливаемостью, обеспечивающей высокие механические свойства по всему объему [2]. Сталь для штампов не должна иметь склонность к обратимой отпускной хрупкости. Наибольшее распространение получили стали марок: 5ХНМ, 4Х5В4МФС, 3Х2В8Ф, 4Х2В5ФМ. Большие ковочные штампы, которые в процессе работы испытывают повышенные нагрузки и температурные воздействия не более 550°С изготавливают из полутеплостойких сталей 5ХНМ и 5ХГМ, по причине высокой вязкости.
Наличие в сталях таких легирующих элементов, как молибден и вольфрам значительно повышают теплостойкость и прокаливаемость, а также уменьшают вероятность образования обратимой отпускной хрупкости [3].
Температура отпуска зависит от размеров изделия, поэтому для больших штампов выставляются значения 550-580°С (ИЯС 35-38), для мелких штампов аналогичный показатель 500-540°С (БЕС 40-45). Структура стали, получаемая после указанной обработки представляет собой троосто-сорбит.
Штампы, испытывающие умеренную нагрузку и разогревающиеся в процессе работы до 600°С, а также в случае наличия большой рабочей поверхности с нагревом до 500°С изготавливают из сталей 4Х5В2ФС и 4Х5В4ФМС [4]. Данные материалы могут использованы для изготовления всех самых ответственных деталей штампа: выталкиватели дл неглубоких отверстий, матрицы, пуансоны, различные вставки, а также специальный инструмент для труднодеформируемых металлов, пресс-форм литья под давлением, фильер для прессования алюминиевых профилей [5].
Фазовый состав обозначенных сталей в отожженном состоянии представлен в виде легированного феррита (а) и карбидов М23С6 и М6С. Обладают повышенными эксплуатационными свойствами, проявляющиеся в виде хорошей теплостойкости, малой чувствительности к резкой смене рабочих температур, повышенной окалиностойкости, устойчивости к химической активности обрабатываемых материалов, например, жидкого алюминия, высокой прочности и хорошей вязкости [6].
В случае возможного нагрева рабочей поверхности штампа до температуры 700°С необходимо использование материалов 3Х2В8Ф и 4Х2В5ФМ. Штампы, работающие в таких условиях, являются тяжелонагруженными, из указанных материалов возможно изготовление прошивных пуансонов, выталкивателей для глубоких отверстий, матриц пресс-форм для литья медных сплавов. Фазовый состав указанных сталей - легированный феррит, а также карбиды М23С6 и М6С.
Фазовые превращения, протекающие в сталях в процессе термической обработки 4Х5В4МФС, 3Х2В8Ф, 4Х2В5ФМ схожи с быстрорежущими сталями. Во время закалки указанные стали проходят нагрев до высоких температур с целью растворения как можно большего объема карбидов, что обеспечит получение высоколегированного мартенсита. Учитывая, что при температуре закалки карбиды не подвержены полному растворению, то стали имеют мелкое зерно. Во время отпуска происходит дополнительное повышение твердости вследствие дисперсионного твердения с параллельным снижением пластичности, а также вязкости. Поэтому для достижения требуемой вязкости отпуск необходимо проводить при более высоких температурах на твердость 45-50 БЯС, что означает получение троо-стита.
Таким образом, процессы деформирования в горячем состоянии являются достаточно сложными и сопровождаются необходимостью выполнения большого количества требований. Поэтому штамповые стали, используемые для таких процессов должны обладать большим набором положитель-
ных свойств. Достижение наиболее оптимальных показателей штамповых сталей возможно при условии проведения термической обработки.
Список литературы
1. Лахтин, Ю.М. Материаловедение / Ю.М. Лахтин, В.П. Леонтьева // М.: Машиностроение, 1972.- 510с.
2. Гавариев, Р.В. Повышение эффективности процессов формообразования изделий машиностроения // Р.В. Гавариев, К.Н. Гавариева // Курск. - 2022. - С. 343.
3. Гавариев, Р.В. К вопросу проектирования кокилей / Р.В. Гавариев, Д.Л. Панкратов // Вестник Казанского государственного технического университета им. А.Н. Туполева. - 2020. - Т. 76. - № 2. - С. 63-67.
4. Патент № RU 2767970 C1 Российская Федерация, МПК С23С 14/06, С23С 14/28, С23С 14/50. Способ нанесения защитного покрытия на металлический кокиль для литья медных сплавов: № 2021131818: заявл. 29.10.2021: опубл. 22.03.2022 / Гавариев Р.В., Савин И.А., Аввакумов И.И., Кузнецов НА.; заявитель ФГБОУ ВО «КНИТУ им. А.Н. Туполева - КАИ» - 5 с.: ил. - Текст: непосредственный.
5. Дзеник, А.Д. Совершенствование проектирования и изготовления пуансонов и матриц / А.Д. Дзеник, Р.В. Гавариев // Научно-методический электронный журнал Концепт. - 2017. - № Т39. - С. 1171-1175.
6. Гавариев, Р.В. Повышение эксплуатационной стойкости формообразующих деталей оснастки литья под давлением цинковых сплавов / Р.В. Гавариев, И.О. Леушин // В сборнике: Современные технологии в машиностроении и литейном производстве. материалы I-ой Международной научно-практической конференции. -2015.- С. 86-92.
Fairuzova Zulfiya Ravilevna1, student
(FairuzovaZR@stud.kai.ru)
Kurkin Andrey Yurevich2, student
(kurkinayu@list.ru)
Shakirov Almaz Rinatovich3, student
(shakirov.al@bk.ru)
Supervisor: Shaparev A.V., Candidate of Technical Sciences, Associate Professor
1) Kazan National Research Technical University by A.N.Tupolev-KAI, Kazan
2) Kazan National Research Technical University by A.N.Tupolev-KAI, Naberezhnyye Chelny
3) Moscow Polytechnic University, Moscow, Russia DIE STEELS FOR HOT DEFORMATION
The article discusses the processes of hot deformation. The main features of such processes are indicated and the main requirements for the materials used for the manufacture of stamps and molds are indicated. The steel grades that have become widespread in practice are presented, as well as the main recommendations for their processing are indicated. Keywords: hot deformation, steel, stamp, hardness.
