Способ термической обработки штамповой стали
Патент 870454
Авторы
Способ термической обработки штамповой стали
Иллюстрации
Реферат
Г. А. Котельников, Л. А. Мигачева, Т. В. Тетюев Г
Б. Ф. Трахтенберг и Л. jl. Лапшина (72) Авторы изобретения
Куйбышевский политехнический институт им B. В. Куйбышева (7!) Заявитель (54} СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ШТАМПОВОЙ СТАЛИ
Изобретение касается термообрабстки стали, в частности способов термообработки легированных инструментальных сталей, применяемых для изготовлении штампового и формообразующего инструмента, работающего в условиях воздейст5 вия высоких температур и ударно-силовых нагрузок.
Известный способ термообработки, включаюший закалку с температуры 10501070 и отпуск при 580, не обеспечи
1О вает показателей теплостойкостн, которые предъявляются к сталям, работающим в условиях интенсивных температурных на» груэок Г11
Некоторого повышения теплостойкос ти удаляется достичь эа счет повышения температуры закалки до 1170 (2). о
Однако при этом заметно возрастает размер зерна (до 4-5 балла), снижается ударная вязкость и, в конечном счете, работоспособность .материала.
Известен способ термической обработки, включающий двойную закалку с подо2 гревом до 150-250 С под вторую зао калку (Э).
Иэделия, обработанные согласно этому способу, имеют повышенную пластичность и вязкость за счет мелкозернистой структуры, но не обладают теплостойкостью.
Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является способ термической обработки стали, включающий двойную закалку, причем температура последней закалки меньше предыдущей, н отпуск.
Первую закалку осуществляют с тем пературы 1200-1250 С. Вторую закалку ведут с температуры 1000-115СРС с иэотермической выдержкой при температуре 690-730 С 4 $
Применение указанного способа для термообработки из низколегированных сталей позволяет повысить прочностные свой ства при нормальной и повышенной тем» пературах. Однако повышения теплостойкости, особенно применительно к сложно8704 легированным инструментальным сталям не происходит.
Целью изобретения является повышение теплостойкости штамповых сталей.
Для достижения поставленной цели предлагается способ термической обработки штамповой стали, преимущественно кромовольфрамомолибценована циевой, включающий первую закалку с температуры выше прио нятой, повторную закалку с 1030-1070 С и отпуск, в котором первую закалку производят многократно, а перед закалкой с
1030-1070 С производят изотермическую обработку йри температуре на 3050 С ниже Ас4.
Р
При этом первую закалку осушествляют 2W раза с 1250-128д С.
Осуществление 2-3-кратных закалок о с температуры 1250-1280 С обеспечивает достаточно полную диссоциацию кари бидов типа МебС, связывающих основное количество легируюших элементов, и, соответственно, повышение степени легированности твердого раствора. Проведенный фазовый анализ электролитически выделанных карбидов показал,что после 2-кратной закалки с температуры 1280 С первичных карбидов типа Ме С практически нет.
При меньшем количестве закалок в структуре ста:ти 4ХЗВМФ наблюдается достаточное количество нерастворенных карбидов. Для сталей с большим уровнем леги- рования кратность закалок необходимо увеличить. Экспериментально было доказано, что увеличение кратности закалок свыше 3 нецелесообразно, так как не сопровождается соответствующим увеличением степени диссоциации карбидов. Перед последней закалкой проводят изотермическую обработку при температуре на 30о 40
50 ниже Ас, . Выбор температуры связан с необходимостью обеспечения рекристаллизации феррита. Нагрев до более высоких температур приводит к фазовым превращениям; снижение температуры ниже укаэанного предела не способно иницииро45 вать процесс рекристаллиэации. При изотермической выдержке при температуре иа 30-5(/ниже Ас4, в течение 1,5-2,0 ч интенсивно протекает .рекристаллизация феррита с образованием мелкого зерна. При этом выделяется относительное количество мелкодисперсных карбидов типа Ме С. Экспериментально обосновано, что при последующей закалке с температуры 1030-1070О происходит практически полное растворение этих карбидов в течение 6-8 мин. При этом размер зерна аустенита не превышает 8-9 балла. Повы54 4 шение температуры выше указанного интервала приводит к нежелательному росту зерна аустенита. Закалка с температуры
1030-1070 С обеспечивает получение о мелкозернистого мартенсита, практически все легируюшие элементы находятся в твердом растворе Кеу. Отмеченное создает высокую теплостойкость без снижения уровня ударной вязкости.
Пример. Из стали 4ХЗВМФ были изготовлены образцы для испытаний на теплостойкость.
Образцы обрабатывали по предлагаемому способу: двойная закалка с 1280 в о о масло, изотермическая обработка при 770 в течение 1,5 ч закалка с температуры
1050 и отпуск 600 С. Для сравнения г
О образцы обрабатывали по известному способу, включающему двойную закалку. Перо вая закалка с температуры 1250, вторая с 1150 с иэотермической выдерж0 о кой при 700 .
Данные анализа весового соотношения электролитически выделенных карбидов показали, что количество карбидов, выделенных после обработки по предложенному способу в 3,5 раза меньше, чем при обработке по прототипу. Это свидетельствует о необходимости проведения 2 Зкратной закалки с температуры 1280 для увеличения степени легированности твердого раствора за счет достаточно полной диссоциации карбидов.
Данные по оценке размеров зерна после сравниваемых режимов термообработки приведены в табл. 1.
Табли цап
39960
1., Прототип
2. Двойная закалка с температуры Т = 1280 С 633 20
3. Двойная закалка с
1280 С, изотермическая обработка при 400 С и закалка с 1050"
62500
4. Двойная закалка с
1280 С, изотермическая
О обработка при 600 С закалка с 1050
64780
5 870454 6
Продолжение табл. 1 Как видно из табл. 1, предлагаемый способ обеспечивает минимальный размер зерна,. и, слеповат ел ьн о, п овышенные .значения прочносги и ударной вязкостии.
316
1 980
Таблица 2
Прототип
Предлагаемый
49 47 43 38
51 50 50 49
51 зо зз
Составитель Р. Клыкова
Редактор Н. Ахмедова Техред. А.Бабинец Корректор А.Ференц
Заказ 8678/53 Тираж 621 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-й5, Раушская наб. ° д. 4/5
Филиал ППЛ Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4
5. Двойная закалка с
128д С, изотермическая о обработка при 770 С, закалка с 1050о
6. Двойная закалка с
128Cf С, изотермическая обработка при 770 С, о закалка с 1 100
Как видно из табл. 2, предлагаемый способ обеспечивает увеличение твердости по сравнению с прототипом, особенно при повышенных температурах, что наиболее существенно для теплостойкости. Соответственно повышается ударная вязкость с 1,5 до 4,0 кгм/см . .Ъ
Таким образом, предложенный способ позволяет увеличить теплостойкость хро- мовольфрамомолибденованадиевых штамповых сталей при одновременном увеличении ударной вязкости, 4О
Формула из обрете ни я
1. Способ термической обработки штамповой стали, преимушественно хромо вольфрамомолибденованадиевой, включаю- 4з ший первую закалку с температуры выше принятой, повторную закалку с 1030о
1070 С и отпуск, о т л и ч а ю ш и йДля оценки геплостойкост; анализировали гвераость (НРС) образцов, закаленных по сравниваемым режимам (табл. 2), после выдержки B течение 1 ч при укаэанных ниже температурах. с я тем, что, с целью повышения теплостойкости, первую закалку производят многократно, а перед закалкой с 1030о
1070 С производят изотермическую обработку при температуре на 30-50 С нио же точки Ас .
2. Способпоп. 1, отли чаюш и и с я тем, что первую закалку осушествляют 2-3 раза с 1250-1280 С.
Источники информации принятые во внимание при экспертизе
1. Геллер Ю. А. Инструментальные стали. М., "Металлургия», 1975, с.306.
2. Ваенский В. Н. и др. Производство и исследование быстрорежуших и штамповых сталей, М., Металлургия, 1970, с. 11 4-120.
3. Авторское свидетельство СССР
K 487144, кл. С 21 D 1/78, 1974.
4. Авторское свидетельство СССР
% 491703, кл. С 21D 1/78, 1974,