| Главная |
| Поиск по сайту |
Адрес этой страницы' ?>
ГЛАВА II
КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ О ПРИМЕНЯЕМЫХ МАТЕРИАЛАХ
§ 1. Штамповые стали
При изготовлении технологической оснастки используются специальные стали, многие из которых обладают особыми свойствами в отличие от сталей, обычно применяемых в машиностроении.
Наиболее ответственные детали штампов, пресс-форм и форм для литья металлов под давлением изготовляются из углеродистых и легированных инструментальных сталей определенных марок, выделенных в особую категорию и называемых штамповыми.
Штамповые стали в свою очередь подразделяются на три основные группы, а именно:
1 — штамповые для деформирования металлов в холодном состоянии;
2 — штамповые для деформирования металлов в горячем состоянии;
3 — штамповые, устойчивые против коррозии.
К каждой из указанных групп сталей в соответствии с их назначением предъявляются особые требования, характеризующие данную группу.
Штамповые стали первой группы, предназначенные для изготовления штампов холодной штамповки, должны иметь после окончательной термической обработки высокую твердость на рабочих поверхностях и режущих кромках, высокую износостойкость, необходимую для сохранения формы и размеров рабочих кромок при эксплуатации штампа, высокую прочность как рабочей кромки, непосредственно воздействующей на обрабатываемый материал, так и участков штампа, воспринимающих наибольшие изгибающие и скручивающие нагрузки.
Штамповые стали второй группы должны сохранять повышенные механические свойства при высоких температурах. Их термически обрабатывают таким образом, чтобы получить большую вязкость при меньшей твердости сравнительно со сталями других групп.
Штамповые стали третьей группы применяются для изготовления из них матриц пресс-форм и форм для литья металлов под давлением. Помимо свойств сталей второй группы, они должны обладать устойчивостью против воздействия агрессивных сред — химически активных пластмасс, агрессивных сплавов отливаемого металла.
Важнейшее требование, предъявляемое ко всем видам штамповых сталей, — сочетание твердости с высокой вязкостью. Штамповые стали должны обладать также особыми технологическими свойствами, к которым относятся:
хорошая обрабатываемость, т. е. способность хорошо принимать обработку резанием и обработку давлением в холодном и горячем состоянии;
хорошая прокаливаемость, т. е. возможность получить высокую и однородную твердость, равномерную мелкокристаллическую структуру на большую глубину;
малая чувствительность к перегреву, т. е. возможность закалки с нагревом в достаточно широком интервале температур;
малая деформация при термической обработке;
небольшая чувствительность к обезуглероживанию при нагреве, снижающем твердость поверхностного (рабочего) слоя металла;
хорошая шлифуемость, определяющая высокое качество шлифованной и полированной поверхности.
Стали инструментальные углеродистые. Инструментальные углеродистые стали выпускаются с содержанием углерода от 0,65% до 1,35% и имеют
следующие 16 марок: У7, У7А, У8, У8А, У8Г, У8ГА, У9, У9А, У10, У10А, У11, УНА, У12, У12А, У13 и У13А.
Стали марок У12, У12А, У13 и У13А, имеющие наиболее высокое содержание углерода и отличающиеся большой хрупкостью после закалки, при изготовлении штампов и пресс-форм не применяются. Избегают применять и сталь У9, У9А, которая при закалке получает более крупное зерно, имеет большую склонность к короблению и изменению размеров, а по прочности и пластичности уступает стали У10, У10А. Сталь УН и У11А применяется редко.
С точки зрения требований, предъявляемых к сталям, идущим на изготовление технологической оснастки, углеродистые инструментальные стали имеют ряд существенных недостатков:
низкая износостойкость и красностойкость (при нагревании до температуры свыше 250° С сталь теряет свою твердость);
несквозная прокаливаемость, вследствие чего твердость в средних слоях закаленных деталей значительно ниже, чем на поверхности;
склонность к образованию трещин, усадок и значительных короблений при термообработке;
низкая коррозийная стойкость, особенно при нагреве.
Вследствие этого углеродистые инструментальные стали употребляют только для изготовления таких деталей оснастки, которые работают с низкими нагрузками, а также в тех случаях, когда к конструкции самой оснастки не предъявляется высоких требований.
Стали инструментальные легированные. Легированной называют сталь, в состав которой наряду со всеми элементами, входящими в углеродистую сталь, входят еще и специальные добавки, влияющие на физико-механические и технологические свойства стали.
Легирующие добавки изменяют твердость, прочность, вязкость, износостойкость, коррозийную стойкость, теплопроводность, коэффициент теплового расширения и другие свойства металла.
Изменение свойств стали в результате легирования зависит не только от состава и количества легирующих элементов, но и от характера взаимодействия их с железом и углеродом, а также взаимодействия между собой. Особенно сильно сказывается влияние легирующих элементов на свойства стали в результате ее термической обработки.
В сравнении с углеродистыми сталями легированные инструментальные стали обладают следующими преимуществами:
повышенной вязкостью в закаленном состоянии;
более глубокой прокаливаемостью;
меньшей склонностью к короблению, изменению размеров и трещинам при закалке;
большей стойкостью против коррозии;
большей износостойкостью и красностойкостью.
Для обозначения марок легированных сталей каждому употребляемому химическому элементу присвоена соответствующая буква русского алфавита, например: В— вольфрам, Г — марганец, К — кобальт, М — молибден, Н — никель, II — фосфор, С — кремний, Т — титан, У — углерод, Ф — ванадий, X хром и т. д. Буквой А в конце марки обозначается сталь высококачественная.
В наименовании марок легированных инструментальных сталей цифра слева от буквы показывает среднее содержание углерода в десятых долях процента. Если количество углерода превышает 0,9%, то оно не показывается. Цифры после букв показывают содержание легирующего элемента в процентах (содержание в 1 % и менее не показывается).
Например: 9Х — сталь инструментальная легированная с содержанием углерода 0,9% и хрома 1%.
Х12 — сталь инструментальная легированная с содержанием углерода свыше 0,9% и хрома 12%.
4ХВ2С — сталь инструментальная легированная с содержанием углерода 0,4%, хрома около 1%, вольфрама 2% и кремния около 1 %.
Для изготовления менее ответственных деталей оснастки применяются углеродистые конструкционные стали с нормальным и повышенным содержанием марганца. Наиболее часто используются стали марок: Ст3, Ст4, Ст5, Ст6, 15, 20, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 70, 60Г, 65Г.
Для изготовления отдельных видов деталей оснастки находят применение также легированные конструкционные стали, например: 15Х, 20Х, 30Х, 35Х, 40Х, 50Х, 30ХМ, 35ХМ, 20ХГ, 35X12, 40ХН, 45ХН, 50ХН, 20ХГС, 30ХГС.