Влияние легирующих элементов на структуру и свойства штамповых сталей
Термическая обработка штамповых сталей для горячего деформирования
Влияние термической обработки на свойства штамповых сталей
Патентный поиск
Методы эксперимента
Методика нанесения покрытий
Экспериментальная часть
Влияние температуры отпуска на твердость стали 4Х5МФ1С
Влияние режима термической обработки на карбидную фазу
Определение объемной доли карбидных включений
Строение карбидных фаз
Влияние температуры закалки на аустенитное зерно
Влияние температуры отпуска на износостойкость
Экономика и организация производства
Расчет основных параметров сетевого графика
Оптимизация сетевого графика
Затраты на электроэнергию
Затраты на воду для технических нужд
Оценка экономической эффективности результатов исследования
Оценка естественной вентиляции лаборатории
Навигация
Патентный поиск
Исследования свойств штамповой стали после термической обработки
140975
знаков
39
таблиц
36
изображений
1.2 Патентный поиск
Создание высокопроизводительных инструментов связано, в первую очередь, с проблемой получения таких материалов, которые могли бы противостоять тяжелым условиям работы. Поэтому вопросам, связанным с разработкой новых марок сталей, уделяется большое внимание.
Таблица 3. Сведения о разработанных патентах
| Номер патента, заявки и дата публикации | Авторы | Название патента и краткое описание изобретения |
| 1 | 2 | 3 |
| 50949 2001096519 15.11.2002 | Тюрин М.Ф., Белик О.В., Овчинников В.О., Царицин Е.А. | Штамповая сталь. Предложена сталь, отличающаяся дополнительным содержанием V и Ca при соотношении компонентов (в %): С 0,45–0,65; Si 0,9–1,7; Mn 1,3–1,6; Cr 1,5–2,5; V 0,3–0,8; W 0,2–0,5; Ca 0,001–0,005; Mo 0,5–0,8; Al 0,04–0,1. Результатом изобретения является улучшение механических свойств, в том числе и износостойкости стали. |
| 57093 200010058 16.06.2003 | Терехов В.М., Артамонов Ю.В. | Инструментальная сталь. Для режущего инструмента предлагают сталь, которая отличается от известного дополнительным содержанием бора при следующем соотношении компонентов (в %): С 0,1–0,35; Si 0,2–1,5; Mn 0,3–1,0; Cr 0,5–3,5; V 0,1–0,5; W 8–15; Cо 15–17,8; Mo 7–12; Ti 0,16–0,80; В 0,005–0,015. |
| 2213799 2002105360/02 10.10.2003 | Исаев Г.А. | Сталь для резки проката и металлического лома. Предложенная сталь содержит (в %): С 0,23–0,35; Si 0,95–1,1; Mn 0,6–0,7; Cr 0,8–0,95; Ni 0,9–1,1; V 0,05–0,15; W 0,6–0,75; Ca 0,001–0,35; P 0,001–0,005; S 0,001–0,005; Cu 0,005–0,18. Техническим результатом изобретения является повышение коррозионной стойкости, ударной вязкости и износостойкости. |
| 6663726 2000379222 16.12.2003 | Abe Yukio, Nakatsu Hideshi, Tamura Yasushi, Kada Yoshihiro | Инструментальная сталь с высокой твердостью для холодной деформации, обладающая высокой обрабатываемостью резанием в термически упрочненном состоянии, инструмент и способ его изготовления. Предлагают сталь. обладающую высокой твердостью (более 50 HRC) и хорошей обрабатываемостью резанием после упрочняющей термической обработки. Сталь содержит (в %): С 0,3–0,5; Si 0,7–2,0; Mn 0,1–2,0; Cr 0,1–1,5; W и Мо до 3,5 (каждого); S 0,08–0,25. Инструмент для холодной деформации изготавливают после закалки и отпуска, проводя обработку резанием. |
| 2232201 2003112115/02 10.07.2004 | Ворожищев В.И., Павлов В.В., Козырев Н.А., Тарасова Г.Н. | Сталь. Для ножей резки металлолома предлагают сталь, содержащую (в %): С 0,50–0,60; Si 0,50–0,80; Mn 0,40–0,60; Cr 1,0–1,30; V 0,12–0,20; W 2,20–2,70; N 0,012–0,020; Mo 0,35–0,50; Al 0,15–0,035. Техническим результатом изобретения является повышение эксплуатационной стойкости ножей за счет увеличения прочности и вязкости стали, а также сопротивления хрупкому разрушению. |
| 6761853 2001060782 13.07.2004 | Ishida Kiyohito, Oikawa Katsunar, Fujii Toshimitsu, Matsuda Yukinori | Легкообрабатываемая инструментальная сталь. Предлагают обладающую повышенной обрабатываемостью сталь для изготовления штампов и различного рода инструмента, содержащую (в %): С 0,1–0,6, Ti и/или Zr при сумме Ti + 0,52Zr = 0,03–3,5, а также S, Se,Te при сумме S + 0,4Se + 0,25Te = 0,01–1,0 и содержащую дисперсные выделения комплексной фазы на основе Ti и/или Zr, обеспечивающей повышенную обрабатываемость резанием. |
| 6841122 10/133467 11.01.2005 | Hayano Rinzo, Maeda Iji | Штамповая сталь для горячего деформирования. Предложена сталь, отличающаяся высокой коррозионной стойкостью в среде расплавленного металла и жаропрочностью в среде расплавленного металла, и изготавливаемая из нее оснастка. Сталь содержит (в %): С 0,05–0,10; Si до 0,04; Mn до 0,7; Cr 5,0–13,0; V 0,01–1,0; W 1,0–8,0; Ni до 0,1; N 0,005–0,050; Мо до 2,0; Со 1,0–10,0; В 0,003–0,020 и отдельно или совместно Nb и Ta 0,001–1,0. Для повышения твердости рабочие поверхности могут быть подвергнуты азотированию, цементации и ионной имплантации. |
| 2274673 2004119538/02 20.04.2006 | Зубкова Е.Н., Водопьянова В.П. | Инструментальная штамповая сталь. Предложена сталь, содержащая (в %): С 0,75–0,9; Si 0,1–0,6; Mn 0,1–1,2; Cr 6,8–8,0; V 0,01–0,5; W 1,1–1,5; Ni 0,01–0,4; Мо 5,0–6,0; Со 5,0–6,0; Al 0,01–0,6; S 0,15–0,35. Изобретение направлено на повышение твердости, теплостойкости, износостойкости, обрабатываемости резанием и шлифуемости без ухудшения свариваемости, термообрабатываемости. Высокие показатели износостойкости, обрабатываемости резанием и шлифуемости обеспечиваются защитными сульфидными пленками, образующимися на рабочих поверхностях в процессе эксплуатации, благодаря комплексному легированию серой, молибденом и кобальтом. Высокие значения твердости и теплостойкости достигаются за счет дисперсионного упрочнения при легировании кобальтом и молибденом. |
1.3 Обоснование выбранного направления
Для исследования была выбрана инструментальная сталь 4Х5МФ1С. Данная марка стали применяется для изготовления штампов для горячей деформации и ножей для холодной резки. Последние находят применение в условиях ОАО «НЛМК» для резки углеродистых и электротехнических сталей, поэтому весьма важным является изучение влияния термической обработки на свойства данной стали, так как оптимизация режимов обработки позволит увеличить производительность, стойкость инструмента и положительно скажется при его эксплуатации.
Кроме того, присутствует экономический эффект, так как варьирование температур закалки и отпуска поможет снизить потери материала при изготовлении инструмента за счет уменьшения припуска на обезуглероженный слой.
1.4 Цель исследования
1. Изучить зависимость твердости от температуры закалки и отпуска. Показать, что сталь склонна к вторичному твердению.
2. Изучить зависимость глубины обезуглероженного слоя от температуры закалки.
3. Изучить зависимость размера аустенитного зерна, а значит и пластических свойств, от температуры закалки.
4. Изучить зависимость износостойкости стали от температуры отпуска и типа нанесенного покрытия.
5. Выявить микроструктуру закаленной стали и закономерности растворения карбидов при закалке.
2. Методика исследования
2.1 Материал и обработка
Для проведения исследования была выбрана штамповая сталь для горячего деформирования марки 4Х5МФ1С, выплавленная в условиях завода «Электросталь». Выплавка, разливка и другие операции производились согласно действующей технологической инструкции. Химический состав стали представлен в табл. 4.
Таблица 4. Химический состав стали 4Х5МФ1С
| C | Si | Mn | Cr | W | V | Mo | Ni |
| 0,32 | 1,05 | 0,35 | 5,00 | – | 1,10 | 0,80 | – |
После выплавки сталь была подвергнута горячей пластической деформации (ковке). Начало ковки при 1160оС, конец – при 850оС. Охлаждение после ковки замедленное. В качестве предварительной термической обработки использовался отжиг, предназначенный для измельчения зерна и получения низкой твердости. Температура отжига составила 850оС. В состоянии поставки сталь имела структуру зернистого перлита.
Далее из поковки диаметром 250 мм были вырезаны образцы размером 10×10×55 мм и подвергнуты окончательной термической обработке в цеховых условиях. Образцы с маркировочными номерами 1, 12, 24, 42, 59 были закалены в камерной печи на температуры 950, 1 000, 1 050, 1 070 и 1 100°C. Охлаждение производилось в масле. Образцы с номерами 2, 30, 31, 34, 35, 69, 70, 89, 91, 92 закалены с температуры 1 070°C и подвергнуты отпуску с разными температурными режимами. Кроме того на образцы 30, 89, 91 были нанесены покрытия из нитрида и оксинитрида титана.
Таблица 5. Режимы термообработки экспериментальных образцов
| № | Маркировка образца | Термическая обработка | |
| Температура закалки, оС | Температура отпуска, оС | ||
| 1 | 1 | 950 | – |
| 2 | 12 | 1 000 | – |
| 3 | 24 | 1 050 | – |
| 4 | 42 | 1 070 | – |
| 5 | 59 | 1 100 | – |
| 6 | 35 | 1 070 | 230 |
| 7 | 34 | 1 070 | 310 |
| 8 | 31 | 1 070 | 400 |
| 9 | 70 | 1 070 | 530 |
| 10 | 91 | 1 070 | 550 |
| 11 | 30 | 1 070 | 570 |
| 12 | 92 | 1 070 | 570 |
| 13 | 89 | 1 070 | 600 |
| 14 | 69 | 1 070 | 650 |
| 15 | 2 | 1 070 | 660 |
Похожие работы
... этапе является более дешевым оборудованием, чем молот. 3. При внедрении и реализации нового технологического процесса штамповки детали типа "фланец" их хромоникелевого жаропрочного сплава уменьшается количество технологических операций, уменьшается суммарная трудоемкость процесса. 4. В рамках разработки нового технологического процесса проведены основные технологические расчеты: определена ...
... относят к определенной группе отраслей промышленности – твердые безвольфрамовые сплавы – один из продуктов перерабатывающей промышленности. Потребительские свойства безвольфрамовых твердых сплавов Наиболее важными свойствами металлокерамических твердых сплавов являются: твердость, вязкость, стойкость на истирание, удельный вес, теплопроводность и красностойкость. Все эти свойства тесно ...
... влияющие на точность и воспроизводимость результатов. Области практического применения лазерной размерной обработки ограничены преимущественно получением отверстий не выше 3-го класса точности. Тем не менее, лазерная технология получения отверстий внедрена на ряде предприятий, где с ее помощью получают черновые отверстия (на проблемах внедрения этих процессов мы остановимся позднее). Относительно ...
... факторы, т.е. изменяющаяся температура и давление, для сплавов принята несколько иная форма зависимости с = к -ф + 1 при условии постоянства давления. С учетом правила фаз, как объясняющего процесс кристаллизации, кристаллизацию металлов, которая протекает при постоянной температуре можно объяснить следующим образом: С12 =1-1+1=1С2=1-2+1=0 С2`-3=1-1+1=1 Для двухкомпонентных систем, которые ...
0 комментариев