Северная Торговая Компания

Украина, г.Чернигов, пр-т Мира 74/1
м/т 067-64-63-882
т/ф 0462-65-15-44
e-mail: stk-electro@yandex.ru

Стали для деформирования в горячем состоянии.

Условия работы штампов горячего деформирования существенно отличаются от условий работы штампов для холодной деформации своей сложностью. Чтобы сохранить форму штампа, стали, используемые для его изготовления, должны обладать повышенной износостойкостью, прочностью и стойкостью к пластической деформации. Горячее деформирование вызывает разогрев металла до 900-1200оС, при этом осуществляется нагревание верхних слоев штампов.

Именно поэтому, сталь для штампов должна обладать высокой теплостойкостью (высокой прочностью при повышенных температурах), отличной теплопроводностью для незамедлительного отвода тепла от эксплуатационной поверхности, хорошей окалиностойкостью и повышенным сопротивлением термической усталости.

После продолжительного срока службы штампа, а значит при многочисленных нагревах и охлаждениях, на внешних сторонах образовывается сетка из тонких трещин или сетки разгара. Чем больше штамп эксплуатируется, тем больше и глубже на нем трещины. Их появление связано с воздействием термических напряжений, появляющихся при нагреве и охлаждении стали.

Горячее деформирование производят приложением ударов (ковка или штамповка) или неспешным приложением нагрузки (вытяжка, прессование, выдавливание). При медленном деформировании штамп продолжительнее находится в соприкосновении с горячим металлом, что вызывает его более сильное нагревание. А скоротечное ударное нагружение требует от стали повышенной вязкости.

От того в каких условиях должны эксплуатироваться стали, они подразделяются на три подгруппы:

  • Стали для ковочных штампов.
  • Стали для горячей протяжки, высадки, прессования и выдавливания.
  • Стали высокой прочности для горячих штампов.

Стали для ковочных штампов.

Такие стали должны обладать повышенной вязкостью при нагреве, соответственно обладать хорошей ударной вязкостью. В рабочем состоянии температура на поверхности колеблется от 500 до 550оС, таким образом, повышенная теплостойкость не требуется. Благодаря хорошей прокаливаемости достигается высокая прочность по сечению штампа.

В состав таких сталей входит 0,5-0,6% углерода, легируются они никелем (марганцем), хромом и молибденом (вольфрамом).

Состав сталей для ковочных штампов:

Марки стали

Химический состав в %

Другие элементы

C Mn Si Cr N
5ХНМ
5ХНВ
5ХГМ
5ХНСВ
5ХНТ
0,5-0,6
0,5-0,6
0,5-0,6
0,5-0,6
0,5-0,6
0,5-0,8
0,5-0,8
1,2-1,6
0,3-0,6
0,5-0,8
≤0.35
0.15-1.35
0.25-0.65
0.6-0.9
≤0.35
0,5-0,8
0,5-0,8
0,6-0,9
1,3-1,6
0,9-1,25
1,4-1,8
1,4-1,8
-
0,8-1,2
1,4-1,8
0,15-0,30Mo
0.4-0.6W
0.15-0.30Mo
0.4-0.6W
0.08-0.15Ti

Вольфрам или молибден вводят для повышения прокаливаемости и теплоустойчивости, чтобы предотвратить отпускную хрупкость, чтобы предотвратить отпускную хрупкость II рода, образовывающуюся в такого типа сталях подвергшихся термической обработке или эксплуатации.

Стали 5ХНМ, 5ХНВ, 5ХГМ, 5ХНСВ, 5ХНТ подвергают термической обработке путем закалки с температур 760-820 оС. Охлаждают штампы в зависимости от их размеров. Маленькие штампы (сечением до 200-300мм) охлаждаются на воздухе. Средние и крупные – в масле. Очень крупные, сечением более 500 мм и длиной более 1,5м (весом от 5-6 до 50-70 т) могут закаливаться в воздушных смесях.

Значение температуры отпуска также находится в зависимости от размеров штампа, которые устанавливают требования к твердости. Подвергшиеся отпуску маленькие штампы имеют твердость HRC 40-44 (температура отпуска 450-540 оС); средние – HRC 36-41 (температура отпуска 495-570 оС); большие – HRC 35-38 (отпуск при 550-580 оС). После термообработки образовывается структура сорбита или троостосорбита отпуска.

В условиях повышенных температур, стали для ковочных штампов (5ХНМ, 5ХНВ, 5ХГМ, 5ХНСВ, 5ХНТ) практически не отличаются по механическим свойствам (рис. 1)

В нижеприведенной таблице видно назначение молотовых штамповых сталей в обусловленные их прокаливаемостью и склонностью к отпускной хрупкости.

Марки стали Размеры штампа (сторона в мм)
5ХГМ, 5ХНТ
5ХГМ, 5ХНВ, 5ХНСВ
5ХНСВ, 5ХНМ
До 300
300-400
Свыше 500

Стали 2-ой подгруппы в рабочем состоянии подвергаются нагреву до более высоких температур, т.к. во время деформации продолжительно контактируют с горячим металлом.

Третья подгруппа состоит из жаропрочных сталей и сплавов, отличительной чертой которых является повышенная прочность при высоких температурах.