Общая характеристика материалов для инструментов обработки металлов давлением

Для обработки заготовок давлением, когда форма заготовок изменяется без снятия стружки, используют штамповые и валковые стали. Штамповые стали предназначены для инструмента, используемого при формоизменяющих и разделительных технологических операциях объемной и листовой штамповки, валковые стали — для валков прокатных станов. По условиям работы штамповые (и валковые) стали подразделяют на две группы: стали для инструментов холодного деформирования и стали для инструментов горячего деформирования.

При холодной обработке давлением (ОД) необходимы высокие удельные силы, так как обрабатываемые материалы имеют повышенное сопротивление деформированию (высокие значения ов, о0,2). При горячей ОД силы меньше, так как материал, нагретый до температуры, которая выше температуры рекристаллизации, имеет низкое сопротивление деформированию. Таким образом, твердость инструментов для холодной деформации должна быть выше (60...64 HRC), чем твердость инструментов для горячей деформации (36...54 HRC).

При деформации с высокими скоростями (например, ковка на молоте) время контакта инструмента с заготовкой незначительно, а при таком виде обработки давлением как прессование — длительность контакта с обрабатываемым изделием больше. Поэтому теплостойкость материала инструментов для прессования должна быть выше, чем у инструментов для ковки.

В связи с такими требованиями к свойствам материалов для инструментов для обработки давлением различными способами химический состав используемых сталей изменяется по определенной закономерности: содержание углерода %, и суммарное количество легирующих элементов Ел.э, %, в сталях возрастает при переходе от сталей, применяемых для инструмента, который служит для горячей деформации, к сталям для инструмента холодной деформации в ряду:

На примере маркировки стали 8Х4В2С2МФ показано, на какие свойства стали, используемой при производстве инструмента для обработки давлением, влияет каждый легирующий элемент, входящий в химический состав сплава (рис. 21.1). Высокое содержание углерода обеспечивает твердость мартенсита и достаточное количество карбидов, что позволяет получать инструмент с высокой износостойкостью. Наличие тугоплавких элементов хрома, вольфрама, молибдена и ванадия в мартенсите и карбидах обеспечивает высокую теплостойкость сталей. Кроме того, присутствие ванадия способствует получению мелкого зерна после закалки (частицы карбида ванадия препятствуют росту зерна при повышенных температурах закалки). Присутствие кремния наряду с хромом позволяет достичь необходимой жаростойкости. Суммарное содержание всех легирующих элементов обеспечивает необходимую прокаливаемость сталей.