автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.01, диссертация на тему:Разработка основных принципов рационального легирования и упрочнения штамповых сталей холодного деформирования

РГ5 ОД

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ АЗЕРБАЙДЖАНСКОЙ РЕСПУБЛИКИ

АЗЕРБАЙДЖАНСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

МАМЕДОВ ЗАКИР ГАСУМОВИЧ

РАЗРАБОТКА ОСНОВНЫХ ПРИНЦИПОВ РАЦИОНАЛЬНОГО ЛЕГИРОВАНИЯ И УПРОЧНЕНИЯ ШТАМПОВЫХ СТАЛЕЙ ХОЛОДНОГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ

Специальность 05.02.01-Материаловедение в машиностроении

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Баку - 1997

Работа выполнена в Азербайджанском Техническом Университете.

Официальные оппоненты:

Доктор технических наук, член корреспондент Академии Наук Азербайджанской Республики, профессор и академик Азербайджанской национальной творческой академии СУЛЕЙМАНОВ Н.М.

Доктор технических наук, профессор, академик Международной Инженерной академии, заслуженный изобретатель России КАЛЬНЕР В.Д.

Доктор технических наук, профессор, член корреспондент Международной Инженерной академии ДЖАНАХМЕДОВ А.Х.

Ведущее предприятие - Азербайджанский Институт

Технологии Машиностроения.

Защита состоится сентября 1997 г, в час. на заседании специализированного совета Б/Д 054.04.01 при Азербайджанском Техническом Университете по адресу: 370073, г. Баку, проспект Г.Джавида, 25.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Азербайджанского Технического университета.

Автореферат разослан " июня 1997 г.

Отзывы на автореферат в 2-х экземплярах, заверенные гербовой печатью, просим направить в адрес специализированного совета.

Ученый секретарь специализированного совета,

д.т.н., профессор ^^^ШАХВЕРДИЕВ А.Н.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Проблема обеспечения высокой стойкости штампов холодного деформирования приобретает все большее значение в связи со значительным развитием электротехнической и электронной промышленностей в нашей республике. Значительное возрастание удельного веса трудно штампуемых материалов повышенной прочности, в том числе с покрытиями, обладающими высокой изнашивающей способностью, появление высокомеханизированного и высокоскоростного штампового оборудования требуют совершенствования технологических методов изготовления и повышения работоспособности деталей штампов.

Опыт электротехнической и электронной промышленности показывает, что стойкость штампов холодного деформирования, особенно широко применяемых - вырубных, является еще недостаточной. Штампы, изготавливаемые из стандартных высокохромистых сталей типа XI2М, имеют недостаточную стойкость и выходят из строя из-за выкрашивания, износа или смятия рабочей кромки, что не удовлетворяет возросшим требованиям промышленности. Вместе с тем затраты на изготовление и ремонт штампов, используемых для вырубки листов магнитопроводов и микросхем, очень значительны и составляют до 70-90% от суммарных затрат в инструментальном производстве.

Научные труды известных ученых: Ю.А.Геллера, А.П.Гуляева, КХАЛахтина, В.С.Мескина, И.В.Паисова, Б.Ф.Трахтенберга,Л.А.Позняка,В.Д.Кальнера, В.Ф.Моисеева, С.И.Тишаева, Н.М.Сулейманова, Ю.М.Скрынченко и др. внесли большой вклад в теорию легирования штамповых сталей и явились основой для разработки новых высокопрочных материалов и конструктивных решений, позволивших в ряде случаев существенно увеличить работоспособность штампов холодного деформирования.

Однако проблема повышения стойкости вырубных штампов, особенно тяжелонагруженных, в значительной степени остается нерешенной. Выполнение этой задачи возможно при наличии систематизированных данных о влиянии от-

дельных легирующих элементов и их сочетания, степени деформации, режимов термической обработки и ряда других технологических факторов на фазовый состав и реальную работоспособность штамповых сталей.

Обеспечение максимальной конструктивной прочности и износостойкости рабочих деталей штампов включает несколько направлений, из них создание новых материалов и термическое упрочнение наиболее изучены и находят практическое применение. Однако, имел место не совсем правильный методический подход к оценке влияния легирующих элементов на структурные фазы, основные свойства и работоспособность режущих деталей штампов. При назначении режимов термического упрочнения недостаточно также учитывались условия работы штампов. Недостаточно комплексно исследовано направление совершенствования технологических методов изготовления заготовок и упрочнения режущих деталей тяжелонагруженных вырубных штампов, особенно широко применяемых для штамповки листов магнитопрово-дов электродвигателей, в том числе из рационально легированных сталей.

Поэтому создание высокопрочных и износостойких сталей, изучение прогрессивных методов изготовления заготовок, улучшающих качество материалов и одновременно эксплуатационные характеристики готовых деталей штампов, является актуальной задачей, в особенности для электромашиностроения. Реализация большинства этих технологических возможностей в сочетании со средствами металлургического воздействия на кристаллизацию и формирование фаз, с видоизменением схем легирования и пластичного деформирования представляет научный и практический интерес в обеспечении увеличения срока службы тяжелонагруженных штампов, используемых для вырубки листов магнитопрово-дов и микросхем.

Цель и задачи работы. Разработка эффективного механизма упрочнения, обеспечивающего улучшение структурных фаз и увеличение комплекса свойств хромистых штамповых сталей холодного деформирования за счет рационально-

го легирования их сильнокарбидообразугощими элементами -Мо, V, N13, Та, Т1, гг.

Для достижения указанной цели были поставлены и решены следующие задачи исследований:

1. Установление основных закономерностей влияния сильнокарбидообразующих элементов (Мо, V, ]МЬ, Та, Т\, Ъх) на фазовый состав , структуру, свойства и эксплуатационные характеристики штамповых сталей.

2. Определение влияния режимов термической обработки на морфологические особенности матричной (мартенситной) структуры и распределение упрочняющих карбидных фаз в рационально легированных штамповых сталях.

3. Установление критериев структуршлх фаз и свойств для оценки работоспособности и разработка рационально легированных сталей для режущих деталей вырубных штампов.

4. Установление связи между характеристиками структуры, механическими и эксплуатационными свойствами разработанных штамповых сталей.

5. Усовершенствование технологии изготовления заготовок режущих деталей штампов и определение эффективного способа поверхностного упрочнения, улучшающие структуру и повышающие эксплуатационные свойства рационально легированных штамповых сталей.

6. Опробирование и внедрение основных положений исследований в промышленности.

Научная новизиа работы. Установлено, что легирование Сг-Мо-У штамповых сталей сильнокарбидообразугощими элементами №>,Та,Ть Ъх существенно изменяет структурные характеристики - измельчает размер зерна аустснита, увеличивает объемную долю карбидов типа МС, изменяет количественное соотношение углерода и хрома между карбидами и твердыми растворами, измельчает размер мартенситных кристаллов и образует более твердые и сравнительно дисперсные карбидные частицы с размерами 3-8 мкм.

Впервые установлено, что в Сг-Мо-У сталях для тяже-лонагруженных штампов пределы рационального легирова-

ния N1), Та, ГП, Ъх соответствуют 0,3-0,8% (каждого в отдельности) при содержании 0,2-0,9% Мо. При их содержании менее 0,3% преобладают карбиды типа МзС, м7с3 и МгзСб , которые, легко растворяясь в аустените при температуре закалки 1040-1100°С, способствуют росту аустенитного зерна и избыточно насыщают его углеродом. Последующее охлаждение при закалке приводит к образованию крупноигольчатого мартенсита с содержанием углерода не менее 0,6-0,7%.

При таком соотношении легирующих элементов упрочнение стали происходит в основном за счет карбидного и твердорастворного механизма. Увеличение содержания ЫЬ, Та, Т1, Zr свыше 0,8% приводит к образованию крупноразмерных (30-40 мкм) карбидов типа МС, скоплений и связыванию большего количества углерода в указанные карбиды, что в конечном итоге снижает уровень твердости ниже НЯС 59.

При рациональных пределах легирования N5, Та, ГП, 7л часть углерода (0,2-0,3%) расходуется на образование тугоплавких карбидов, что уменьшает соответствующее количество углерода в мартенсите. Это, в свою очередь, существенно влияет на морфологические особенности матрицы - крупноигольчатый высокоуглеродистый пакетный мартенсит заменяется малоуглеродистым мелкоигольчатым, что повышает вязкость матричной фазы.

Эффект от упрочнения по твердорастворному механизму за счет атомов внедрения (углерода) частично заменяется в данном случае на более эффективное упрочнение атомами замещения (хрома), что в конечном итоге усиливает степень упрочнения за счет дисперсных карбидов типа МС.

Разработанный эффективный механизм упрочнения повышает сопротивление стали хрупкому разрушению при высоких уровнях твердости и прочностных характеристик, что обеспечивает высокую стойкость штампового инстумента.

Практическая ценность работы. Определены основные технологические факторы и условия работы, влияющие на эксплуатационные характеристики, а также требования, предъявляемые к материалам режущих деталей штампов холодной вырубки листов магнитопроводов и микросхем.

Разработаны: способ выплавки высокоуглеродистых сталей (Х1,5СГМ, Х1,5СГФ), содержащих 1,5% хрома (АС №356297), для режущих деталей простых штампов; рациональные составы стали (ХЗГФТ) с 3,0% хрома (АС №679638) для малонагруженных штампов; сталей (Х5ФЗСТ,Х12МСТ) с 5,0-12,0% хрома (АС №319210) для режущих деталей тяжело-нагруженных вырубных штампов. Электронной промышленности предложена сталь Х6МФБЦ для изготовления штампов микросхем.

Разработаны постоянно действующие технические условия ТУ 14-1-2179-77 и ТУ14-1-2183-77 на стали Х5ФЗСТ (ЭП 951) и Х12МС (ЭП 952) соответственно, освоенные металлургическим заводом "Электросталь" (г. Электросталь).

Разработаны технологические режимы ковки и термической обработки на новые и стандартные стали в виде ОСТ 16.0.686.797-79 и РТМ 16.686.882-81, переданные электромашиностроительным заводам.

Опробованы технологические методы изготовления (из кованных, полых электрошлакового литья, раскатанных кольцевых, точнолшых заготовок), поверхностного упрочнения (скоростным нагревом, в процессе кристаллизации, кар-бонитрацией, электроискровым легированием и диффузионным упрочнением в процессе отпуска) и внедрены в производство.

Рекомендованы более совершенные, экономичные и безотходные технологические схемы изготовления заготовок режущих деталей вырубных штампов: заготовки полые кованные или электрошлакового литья-горячая раскатка-точная резка (на секторы) для матриц или пуансонов.

Рациональным легированием, применением прогрессивных методов изготовления заготовок и упрочнения режущих деталей решена большая и важная народнохозяйственная задача - повышение стойкости штампов, производительности листоштамповочного оборудования и экономия дорогостоящего инструментального материала.

Положения, выносимые на защиту.

1. Принципы рационального легирования Сг-Мо-У штамповых сталей сильнокарбидообразующими элементами -№>, Та, П, Ъх.

2. Оптимальные составы и способы выплавки рационально легированных сталей для режущих деталей вырубных штампов различного назначения.

3. Структурный механизм упрочнения, обеспечивающий увеличение комплекса свойств рационально легированных сталей при термической обработке.

4. Принципы эффективного влияния легирования и степени деформации сталей, улучшающие структуру и распределение химических элементов в микрообъемах.

5. Основные закономерности изменения работоспособности вырубных штампов в зависимости от структуры, механических и эксплуатационных свойств сталей режущих деталей.

6. Результаты применения прогрессивных методов изготовления зоготовок и урочнения режущих деталей, приводящих к улучшению структуры и повышению стойкости штампов.

7. Технологические схемы безотходного изготовления заготовок режущих деталей со структурой, обеспечивающей надежную работу вырубных штампов.

Достоверность экспериментальных исследований, на которые опираются научные положения, выносимые на защиту, обосновывается использованием широко известных и специальных методов. Основными методами исследований структуры, фазового состава и распределения химических элементов в сталях являлись металлографический, рентгено-структурный, электронномикроскопический, микрорентгено-спектральный методы, а также химический анализ. Карбидная структура и распределение карбидных частиц по размерным группам исследовались на сканирующем микроскопе и квантимете. Стойкостные характеристики изучались на экспериментальных и натурных штампах.

Апробация работы. На основе разработанных принципов легирования создана группа рационально легированных

сталей для режущих деталей различно нагруженных штампов холодного деформирования. В период 1977-80 гг. были разработаны и внедрены технические условия на новые стали. Стали выплавлялись на машиностроительном заводе им.Саттар-хана, в электрометаллургической плавильной мастерской (ЭПМ) Московского института стали и сплавов, на металлургическом заводе "Электросталь". Эти стали прошли широкие промышленные испытания на различных предприятиях и организациях.

Сталь ХЗГФТ использована на заводе "Электроштамп" для мал отгруженных вырубных штампов и штампов для изготовления массовых деталей электродвигателей.

Сталь Х6МФБЦ внедрена на заводе "Азон" для вырубных штампов элементов микросхем.

Стали Х5ФЗСТ и Х12МСТ были внедрены на различных предприятиях Министерства электротехнической промышленности для режущих деталей тяжело нагруженных вырубных штампов.

Стали Х1.5СГМ и Х1,5СГФ внедрены на опытном заводе НПО "Статор" для вырубных штампов массовых деталей электродвигателей. Технологические методы изготовления заготовок режуших деталей и способы поверхностного упрочнения их внедрены на различных заводах электротехнической промышленности.

Применение новых сталей и прогрессивных технологических методов изготовления и упрочнения позволили в значительной степени решить проблему эффективного повышения стойкости вырубных штампов. Годовой экономический эффект от внедрения основных положений работы составил более 2,6 млн.рублей в расценках 1980-1988 гг, а по БЭМЗ -27 млн.манат в расценках 1993-1995 гг.

Результаты диссертационной работы докладывались на отраслевом совещании главных металлургов подшипниковых заводов (Саратов, 1969 г.), секции металловедения и термической обработки НТС ВНИПП (Москва, 1971 г.), республиканской научно-технической конференции "Освоение и внедрение прогрессивных методов термической обработай деталей нефтепромыслового оборудования" (Баку, 1971 г.),

XVI научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава ВТУЗов Закавказских республик (Тбилиси, 1971 г.), научно-техническом совещании "Вопросы повышения технического уровня и модернизации изделий, выпускаемых предприятиями электротехнической промышленности Азербайджана" (Баку, 1973 г.), всесоюзном научно-техническом семинаре "Термическая и химико-термическая обработка деталей машин" (Москва-Баку, 1974 г.), республиканской конференции "Легирование, технология производства и назначение инструментальных сталей" (Запорожье, 1974 г.), III общеотраслевом совещании технологов "О техническом перевооружении предприятий электротехнической промышленности в девятой пятилетке" (Харьков, 1975 г.), заседании секции технологии штамповочных процессов технико-экономического совета ВПО "Союзэлектротехнология" (Баку, 1976г.), республиканской научно-технической конференции "Эффективные технологические процессы производства машин" (Баку, 1977г.), республиканской конференции "Основные направления исследования и производства инструментальных сталей в десятой пятилетке" (Киев, 1977 г.), I конференции БО ВНИИТэлектромаш "Создание, исследование и внедрение в производство новых материалов, технологических процессов, специального оборудования и штампо-вой оснасти" (Баку, 1978 г.), всесоюзной научно-практической конференции "Состояние и перспективы развития электротехнического оборудования в электротехнической промышленности" (Харьков, 1978 г.), XX научно-технической конференции Втузов Закавказья (Баку, 1980 г.), республиканской научно-технической конференции "Прогрессивные способы повышения прочности, надежности и долговечности конструкционных материалов" (Баку, 1983 г.), республиканской научно-технической конференции "Современная технология и перспективы развития упрочняющих методов обработки деталей машин и инструментов" (Ташкент, 1984 г.), научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава Втузов Закавказья (Тбилиси, 1984г.), республиканской научно-технической конференции "Прогрессивные способы повышения прочности, надежности и долговечности

конструкционных материалов" (Баку, 1988г.), V республиканской научно-технической конференции "Ресурсосберегающие технологические процессы в литейном производстве" (Орджоникидзе, 1988г.), республиканской конференции "Пути повышения эффективности металлообрабатывающего инструмента" (Баку, 1988г.), V республиканской научно-технической конференции "Неметаллические включения и газы в литейных сплавах" (Запорожье, 1988 г.), республиканской научно-технической конференции "Новые материалы и технологии в повышении эксплуатационной надежности машин и инструментов" (Баку, 1991 г ), республиканской научно-технической конференции "Состояние и перспективы автоматизации проектирования и производства электротехнических машин" (Баку, 1991 г.), республиканской научно-технической конференции "Порошковые и композиционные материалы" (Баку, 1992 г.), 5th World Seminar on Heat Treatment and Surface Engineering (Isfahan, 1995r), XX...XXXXIV научных конференциях профессорско-преподавательского состава и аспирантов Азербайджанского технического университета (Баку, с 1969 по 1996 г.).

Отдельные результаты работы использованы в монографиях и др.трудах:

Геллер Ю.А. Инструментальные стали. 4-е и 5-е изд. М.: Металлурргия, 1975, 1983 гг.

Качанов H.H. Прокаливаемость стали. 2-е изд. М.: Металлургия, 1978 г.

Моисеев В.Ф. Автореферат на соискание ученой степени д.т.н., М.: 1976 г.

За широкое внедрение разработанных рационально легированных сталей в 1990 году автором получен нагрудный знак "Изобретатель СССР".

Публикации: Основное содержание диссертации опубликовано в книгах "Инструментальные материалы и их термообработка", "Штампы холодной вырубки листов магни-топроводов", в научных статьях и тезисах конференций - всего 44 публикации, в том числе получены 3 авторских свидетельства на изобретения.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти гяав, общих выводов, списка литературы из 350 наименований и приложений. Содержит 321 страниц машинописного текста, 112 рисунков, 46 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дано обоснование актуальности темы исследований, сформулированы научные положения, которые выносятся на защиту, дана оценка научной новизны и практической значимости полученных результатов.

Первая глава диссертации посвящена анализу и обсуждению условий работы штамповых инструментов холодного деформирования и требований, предъявляемых к их материалам. По характеру деформации холодная штамповка объединяет в основном деформацию с разделением материала и пластическую деформацию. В процессе листовой штамповки разделение материала - вырубка является наиболее тя-желонагруженной операцией. Вследствие больших удельных давлений (>2200 МПа), сложнонапряженного состояния (>4000 МПа) штампуемого материала и высоких температур (>200°С) разогрева режущих кромок деталей штампов в процессе разделения материала, стойкость вырубных штампов во многих случаях не удовлетворяет возросшим требованиям листоштамповочного производства.

Согласно проведенных обследований и статистического анализа установлено, что стойкость штампов, используемых для вырубки листов магнитопроводов на различных заводах отрасли, неодинакова и колеблется применительно к совмещенным штампам в пределах от 300 до 600 тыс. и в редких случаях достигает 1 млн. вырубок. Общая стойкость последовательных штампов составляет в среднем 900 тыс., а у отдельных штампов доходит до 2-2,5 млн. вырубок.

На обследованных заводах наиболее частой причиной выхода из строя вырубных штампов является преждевременный износ и выкрашивание режущих кромок рабочих деталей. По указанной причине 58%, а по поломке режущих деталей 26-28% штампов теряют свою работоспособность. Это

свидетельствует о том, что физико-механические свойства и износостойкость материала рабочих деталей, состояние прессового оборудования, а также технологические условия эксплуатации их часто не удовлетворяют требованиям, предъявляемым к штампам для вырубки листов магнитопроводов. Следует отметить, что основные свойства используемых материалов, особенно поверхностных слоев режущих деталей, еще больше ухудшаются при изготовлении их заготовок, в процессе термообработки, шлифовки и при заточке готовых штампов. Неоднородное распределение крупных карбидных частиц и недостаточное насыщение углеродом и легирующими элементами твердого раствора, а также образование повышенных межфазных напряжений и трещин являются результатом подобных технологических нарушений.

Во время эксплуатации штампов явления, происходящие при взаимодействии режущих деталей со штампуемым материалом в процессе вырубки, определяют внешние воздействия на пуансон и матрицу, а следовательно, на их износ и работоспособность.

В условиях высокоскоростного циклического нагру-жения режущих деталей напряженное состояние штампуемого материала ускоряет процесс зарождения и накопления на них дефектов усталостого происхождения. Эффективное решение этих задач основывается на разработке новых рациональных составов сталей, совершенствовании технологических процессов изготовления и упрочнения режущих деталей штампов с целью повышения их прочности и износостойкости.

Установлено, что полутеплостойкие стандартные (XI2М, Х12Ф1 и др.) и рекомендованные в последние годы штамповые стали Х6Ф4М (ЭП770), Х12Ф4М (ДИ51) и др., содержащие 3,0-4,5% ванадия, не удовлетворяют возросшим требованиям листоштамповочного производства. Высокое содержание хрома в них в сочетании с высоким содержанием углерода и ванадия способствует образованию грубых избыточных карбидов, затрудняя диффузию углерода, уменьшает его растворимость в твердом растворе и тем самым увеличивает карбидную неоднородность. Ванадиевые стали, особенно Х12Ф4М (ДИ51), из-за низкой окалиностойкости, горячей

пластичности и труднообрабатываемое™ шлифованием не нашли широкого применения в производстве штампов для магнитопроводов и микросхем.

Штамповые стали холодного деформирования в готовом инструменте имеют структуру, состоящую из металлической основы (мартенсита) и произвольно распределенных избыточных карбидов. На формирование качественной структуры и свойств закаленных сталей большое влияние оказывает дисперсность исходного перлита. Износостойкость во многом зависит от легнрованности мартенсита, состава и дисперсности карбидных фаз. Поскольку вокруг крупных карбидных частиц появляются области, концентрация легирующих элементов в которых ниже средней концентрации этих элементов в твердом растворе, то это усиливает смятие и выкрашивание режущих кромок секторов матриц и пуансонов при эксплуатации.

С целью изыскания возможности повышения стойкости вырубных штампов на электромашиностроительных заводах отрасли были проведены ряд научно-исследовательских и конструкторско-технологических работ. На основе этих работ разработаны новые с рациональным составом штамповые стали, прогрессивные технологии и конструкции штампов, произведено техническое перевооружение штамповочного производства листов магнитопроводов с использованием высокоточных быстроходных пресс-автоматов зарубежных фирм.

Во второй главе диссертации исследованы и разработаны основы легирования, установлены рациональные составы сталей для режущих деталей штампов различной нагру-женности.

По содержанию хрома стали разделены на две группы: с 1,5-3,0% для режущих деталей простых малонагруженных штампов и с 6,0-12,0% для режущих деталей тяжелонагру-женных вырубных штампов. Существующие штамповые стали холодного деформирования, обладая определенными достоинствами по прокаливаемости и износостойкости, характеризуются повышенным содержанием и неблагоприятным распределением в структуре крупных избыточных карбидов, в

значительной степени развитой склонностью к хрупкому разрушению, невысокой теплоустойчивостью (220-250°С). Эти обстоятельства часто ограничивают их использование для изготовления штамповых инструментов, работающих в сложных условиях, при повышенных скоростях и удельных давлениях.

Одним из главных условий достижения наиболее высокой работоспособности штампов холодного деформирований является использование сталей с повышенным содержанием (20-30% по объему) мелкодисперсных специальных карбидов, равномерно армирующих достаточно легированную и вязкую металлическую матрицу режущих деталей. Увеличение концентраций углерода (>2,0%) и хрома (>12,0%), необходимых для образования требуемого количества избыточной фазы, часто сопровождается усилением ликвационных явлений и, как следствие, весьма неблагоприятным распределением первичных карбидов в деформированных заготовках сечением более 30-40мм. Данный метод не улучшает износостойкость и не дает желаемых результатов, так как увеличение карбидной фазы происходит в основном за счет роста размеров карбидных частиц, а не их числа. Крупные карбиды хрома М?Сз(М2зСб), попадая на режущие кромки секторов матриц и пуансонов, вызывают преждевременное их выкрашивание и соответственно снижение стойкости штампов.

Щтамповые стали, как правило, эксплуатируются в весьма экстремальных условиях. Одновременное воздействие повышенных, циклически изменяющихся температур и давлений, сложный характер перераспределения и локализации напряжений на отдельных участках рабочих поверхностей, абразивное изнашивание и т.д., не позволяют достоверно прогнозировать стойкость тяжелонагруженных штампов при скоростной вырубке листов магнитопроводов. Сложность этой задачи обусловлена тем, что существенное повышение работоспособности рабочих деталей штампов требует значительного углубления представлений о кинетике структурных, фазовых и диффузионных превращений, прочностных и деформационных свойствах активных микрообъемов рабочей поверхности, элементарных актах деформации и разрушения,

а также определения численных критериев оптимального структурного состояния.

Эти и другие процессы, происходящие на рабочих поверхностях режущих деталей вырубных штампов при экстремальных условиях эксплуатации, составляют основу для разработки рациональных составов сталей и прогрессивных технологических методов изготовления, повышающих их прочность и износостойкость.

В работе на основе рационального легирования активными карбидобразующими элементами (Мо, V, N5, 'П и др.) разработан эффективный структурный механизм упрочнения, обеспечивающий увеличение комплекса свойств и частично уменьшающий в сталях химическую неоднородность карбидного происхождения, исключающий или затрудняющий переход атомов хрома из твердого раствора в карбид. Для уменьшения химической микронеоднородности твердого раствора в сталях, содержащих 1,5-3,0% хрома, применяется часто гомогенизирующий отжиг. Однако, как это следует из механизма возникновения химической микронеоднородности, связанной с образованием карбидной фазы, гомогенизирующий отжиг в сталях, особенно содержащих 6,0-12,0% хрома, не может полностью ее предотвратить и не всегда приводит к положительным результатам. Следует отметить, что гомогенизирующий отжиг в высокохромистых сталях, несколько уменьшая карбидную неоднородность в крупных сечениях, отрицательно влияет на размер зерна и карбиды принимают угловатую форму. Гомогенизация в высокохромистых сталях, мало изменяя прочность, в основном повышает на 25-30% вязкость. Для одновременного повышения вязкости и прочности разработан и рекомендован режим ступенчатой закалки при 300-350°С а соли.

Установлено, что ступенчатая закалка, сохраняя больше остаточного аустенита (до 20%), не приводит к существенному снижению твердости. Однако при эксплуатации штампов это может создать опасность превращения ее в мартенсит под действием сжимающих напряжений, вызывая излишнее охрупчивение тонкой режущей кромки.

Наибольшее повышение стойкости вырубных штампов можно ожидать в результате увеличения количества и типа карбидной фазы путем повышения содержания в стали карбидообразующих элементов. Однако при этом возможно ухудшение механических свойств сталей из-за возрастания карбидной неоднородности. Это отрицательное явление предупреждается одновременным добавлением нескольких активных элементов. Например, ванадий и особенно молибден (до 0,4%), в сталях, содержащих 1,5-3,0% хрома, улучшают распределение элементов в структуре и тем самым повышают их физико-механические и эксплуатационные свойства. Молибден, частично заменяя атомы хрома в карбиде, и ванадий, уменьшая общее количество легированного цементита, способствуют значительному уменьшению химической и карбидной неоднородности в микрообъемах сталей. Образующиеся карбиды - М7С3 связывают значительное количество хрома (до 8,0-9,0%), что снижает эффект легирования. В целях устранения этих и других явлений в сталях, содержащих >3,0% хрома, в отдельности и комплексе добавлены (0,3-0,8% каждого) более активные карбидообразующие элементы. Введение этих элементов, обеспечивает уменьшение содержания углерода в а-твердом растворе, повышает точки мартенсит-ного превращения и способствует уменьшению количества остаточного аустенита в структуре до 7-10%. Кроме того, уменьшение содержания углерода - как атома внедрения в кристаллической решетке - способствует получению более вязкой матрицы и приводит к увеличению степени релаксиро-вания в очагах напряжения, что важно в процессе работы штампового инстумента. Находясь в растворе, эти элементы, в зависимости от их сродства к углероду, изменяют силы связи в карбидах между атомами, притягивают к себе атомы углерода, понижают его подвижность в твердом растворе, то есть уменьшают термодинамическую активность. Это вызывает некоторый дефицит углерода, расходующегося на образование карбидов менее активных элементов, и создает условия для рационального перераспределения хрома и др. элементов между твердым раствором и карбидной фазой. При этом увеличивается дисперсность структурных фаз, за счет

стойких карбидов, и улучшается их распределение в литом и кованном состояниях.

С повышением температуры закалки изменяются значения концентрации компонентов в твердом растворе и количество избыточной фазы. Прочность связи между атомами металла и неметалла в карбидах характеризуется свободной энергией (ДОмх) образования этих соединений при соответствующей температуре. В сталях чаще всего образуются многокомпонентные фазы внедрения. Изменение состава стали приводит к изменению состава этих соединений, ослаблению или усилению энергии связи в карбиде, т.е. изменению величины ДОмх.

Установлено, чго в сталях, содержащих 6,0-12,0% хрома, активные элементы, особенно титан (до 0,7%) в нормальном сочетании с марганцем, хромом и молибденом способствуют формированию более качественных структурных фаз и тем самым повышают их прочность ( >3400-3600 МПа), износостойкость и теплоустойчивость (>450-500°С ). Влияние титана и ниобия на структуру и свойства высокохромистых сталей до 0,8% одинаково, но ниобий выше этого предела образует местные карбидные скопления, а титан >1,0% образует крупные карбидные частицы, имеющие квадратную или шестигранную форму плоскости. Молибден в пределах 0,2-0,9% задерживает выделение дисперсных частиц по границам мартенситных зерен и заметно улучшает ударную прочность сталей после закалки и отпуска. Ванадий, титан и цирконий измельчают зерно и повышают износостойкость сталей. Ванадий с молибденом и кремнием придают стали весьма удовлетворительное сочетание свойств и эффективность их влияния на износостойкость усиливается с добавлением титана и ниобия.

Высокохромистые стали, легированные более активными карбидообразующими элементами, мало чувствительны к перегреву при закалке; область закалочных температур, обеспечивающих мелкое зерно, значительно расширена, что создает условия для большего растворения карбидов хрома и др. элементов в аустените.

Согласно результатам проведенных исследований разработаны для опытно-промышленного внедрения в производство вырубных штампов стали с рациональными составами (табл.1).

На стали Х5ФЗСТ РП951) и Х12МСТ (ЭП952) разработаны постоянно действующие технические условия ТУ 14-12179-77, ТУ 14-1-2183-77 соответственно.

Исследовано влияние скорости охлаждения сталей на формирование качественной структуры и образование первичных карбидов. Определены количество и тип карбидной фазы, критические точки, режимы термической обработки и основные свойства сталей.

Разработан типовой технологический процесс ковки и термический обработки в виде ОСТ 16.0.686.797-79; РТМ 16.686.882-81 и внедрен на заводах отрасли.

В третьей главе приводятся особенности влияния режимов термической обработки на структуру, фазовый состав и свойства штамповых сталей холодного деформирования.

Влияние стойких, твердых и дисперсных карбидов титана, ниобия, тантала, циркония и др. на износостойкость штамповых сталей холодного деформирования мало изучено и исследованию этих элементов посвящено незначительное количество работ.

Роль этих элементов наиболее значительна в сталях с большим содержанием хрома (>3,0%). Установлено, что в нормальном сочетании с марганцем, хромом и молибденом активные карбидообразующие элементы в штамповых сталях способствуют при закалке (табл.2) формированию более качественных структурных фаз и тем самым повышают их прочность и износостойкость.

Структура исследуемых сталей после нормальной закалки состоит из мартенсита, остаточного аустенита и карбидов (табл.3). В случаях, когда не обеспечивается необходимая критическая скорость охлаждения возможно также формирование структуры типа нижнего бейнита. Отпуск на рабочую твердость (НЛС 59-61) приводит к частичному распаду остаточного аустенита и увеличению содержания карбидной фазы. При закалке и отпуске соотношение между структур-

Таблица 1.

Оптимальный химический состав сталей для опьггао-промышленного внедрения

ы о

Марки или Содержание химических элементов, %

обозначение

сталей С Мп Сг Мо V иъ Т1

Х1,5СГМ 1) 0,95-1,10 0,90-1,20 0,40-0,60 1,30-1,60 0,25-0,50 - - -

Х1,5СГФ 0,95-1,10 0,90-1,20 0,40-0,60 1,30-1,60 - 0,20-0,35 - -

ХЗГФТ 2) 1.15-1.25 1.0-1.20 0.45-0.55 2.80-3.40 0.20-0.30 1.0-1.20 - 0.55-0.80

Х6МФБЦ 1,25-1,35 0,40-0,60 0,40 -0,60 6,4-7,0 0,30-0,50 0,60-0,80 0,80-0,90 0,10-0,15

0,30-0,40 0,40-0,50

Та Ъс

Х5ФЗСТ 1,75-1,85 небол. 0,80 0,90-1,20 4,60-5,40 0,20-0,40 2,80-3,20 - 0,40-0,70

Х12МСТ 3) 1,75-1,85 0,30-0,60 0,70-1,0 11,0-12,5 0,65-0,95 0,30-0,50 - 0,40-0,70

Примечание: I. В составе сталей содержание фосфора <0,025%, серы <0,015%

Н.Получены авторские свидетельства: 1) на способ выплавки, а.с.№356297 2) на состав,а.с. №679638 3) на состав,а.с. №819210.

Таблица 2.

Оптимальные режимы термической обработки и механические свойства сталей

Марки сталей Температура за- Температ- Твердость, Предел проч- Ударная вяз-

калки, ура отпус- НЛС ность при изги- кость,

«С ка,°С бе, МПа МДж/м2

XI2М 1000-1020 200-220 60-61 2700-2900 0,35-0,4

(ГОСТ5950-73)

Х1,5СГМ 830-850 160-180 60-61 2200-2400 0,3 -0,4

Х1,5СГФ 840-860 160-180 60-61 2000-2200 0,3 -0,4

ХЗГФТ 980-1000 180-200 60-62 3200-3400 0,35-0,45

Х6МФБЦ 980-1000 200-220 60-61 3000-3200 0,3 -0,35

Х5ФЗСТ (ЭП951) 1020-1060 220-240 60-62 3500-3700 0,5 -0,60

Х12МСТ (ЭП952) 1040-1080 220-240 60-62 3400-3600 0,45-0,55

Таблица 3.

Количество структурных составляющих в исследуемых сталях

Марки Отжиг Закалка Отпуск Содержание

сталей карбиды,% карбиды,% Аост,% карбиды,% Аост, % углерода в мартенсите,%

Х1.5СГМ 8-15 4-6 10-14 5-7 4-10 0,65-0,75

Х1,5СГФ 9-15 5-7 10-16 6-8 4-10 0,65-0,75

ХЗГФТ 14-16 10-14 8-12 10-15 6-8 0,24-0,29

Х6МФБЦ 10-16 8-14 10-14 9-15 6-9 0,08-0,11

Х5ФЗСТ (ЭП951) 18-23 14-18 15-22 15-19 5-10 0,25-0,30

Х12МСТ (ЭП952) 16-22 12-16 18-24 13-17 5-7 0,23-0,28

Количество и размер карбидных частиц в сталях

Таблица 4

Марки сталей Количество карбидов в размерных группах, шт. Общее количество карбидов, шт Объемное количество, %

<2 мкм 2-4 мкм 4-6 мкм 6-8 мкм 8-10 мкм >10 мкм

Х12М 1502 586 597 312 286 427 3710 16,6

ХЗГФТ 1397 702 525 132 103 63 2922 12,0

Х6МФБЦ 1285 740 631 201 192 74 3093 14,0

Х5ФЗСТ 2346 787 292 264 126 76 3891 18,8

(ЭП951)

Х12МСТ 2513 804 308 204 233 100 4162 20,9

(ЭП952)

Примечание: Данные усреднены по 10-ти полям зрения, при площади каждого поля зрения 0,256 мм2

ными составляющими определяется в основном химическим составом сталей и режимами их термической обработки.

Установлено, что температурный интервал барьерного действия карбидов на рост действительного зерна аустенита в сталях Х1,5СГМ, Х1,5СГФ, содержащих в основном карбид МзС, составляет 800-870°С, а в высокохромистых комплекс-нолегировенных (ХЗГФТ, Х6МФБЦ, Х5ФЗСТ, Х12МСТ)-1000-1200°С. Величина действительного зерна аустенита оказывает существенное влияние на дисперсность мартенсита и механические свойства сталей в закаленном и отпущенном состояниях.

Карбидная фаза в опытных сталях после закалки и отпуска за счет наличия карбидов титана, ванадия и вторичных карбидов хрома более дисперсна, чем в стали XI2М. Это подтверждают результаты исследований, проведенных на количественном микроскопе "Квантимет-720" (табл.4).

Как видно из табл.4, в опытных сталях обнаружено больше карбидов, чем у стандартной Х12М. Количество мелких карбидов (до 6 мкм) в стали XI2М составляет 72,4%, а в исследуемых: - 88,02; 87,1; 89,8; 84,9 % соответственно. Это хорошо согласуется с полученными механическими свойствами и результатами испытаний сталей на сопротивление пластической деформации при сжатии и износостойкость (табл.5).

Таблица 5.

Прочность при сжатии и износостойкость сталей после закалки и отпуска

Марки сталей Температура, °С Твердость НЯС Фсж, МПа Относит, износостойкость

закалки отпуска

XI2М 1000 200 61 2071 1,0

ХЗГФТ 980 200 61 2165 1,30

Х6МФБЦ 1000 200 61 2182 1,45

Х5ФЗСТ (ЭП951) 1030 220 61,5 2478 1,75

Х12МСТ (ЭП952) 1060 240 61 2500 1,70

Влияние легирующих элементов на кинетику распада переохлажденного аустенита исследовали на анизометре системы Н.САкулова. Построение диаграммы изотермического превращения аустенита проводили в интервале температур 200-800°С через каждые 50°С. После оптимальной температуры закалки Мн для сталей составляет: Х1,5СГМ-174°С; Х1.5СГФ-190С; ХЗГФТ-164»С и Х12МСТ-157°С.

Стандартными и специальными методами изучена прокаливаемость сталей. Установлено, что с повышением содержания хрома от 3,0 до 12,0% и введением активных кар-бидообразующих элементов стали приобретают более глубокую (>50 мм) прокаливаемость, чем стали Х1,5СГ (14 мм) и Х1,5СГФ (27 мм). Это объясняется тем, что легирующие элементы самостоятельно или в виде карбида, растворяясь в твердом растворе, уменьшают химическую неоднородность и снижают критическую скорость закалки во всех объемах металла, а элементы, образующие более стойкие карбиды, способствуют насыщению твердого раствора хромом и повышают его устойчивость.

Возникновение и развитие химической неоднородности твердого раствора в сталях исследовано на микроанализаторе "Камека" и результаты обработаны на ЭВМ. Установлено положительное влияние молибдена и ванадия в сталях, содержащих 1,5% хрома, и влияние титана, ниобия, циркония и др. - в высокохромистых сталях.

Статистическая обработка данных распределения хрома показала, что добавки титана способствуют расширению интервала концентрации хрома в твердом растворе и смещеншо его вправо, что свидетельствует о более высокой легировапности металлической матрицы сталей хромом, высвободившимся из процесса карбидообразования (рис.1).

Сравнительные исследовагам свойств высокохромистых сталей в зависимости от температуры отпуска показали, что содержание титана и других легирующих элементов в представленном сочетании положительно влияют на прочность при изгибе и ударную вязкость. Как видно из рис.2, в отличие от стали Х12М стали Х5ФЗСТ и Х12МСТ имеют два максимума на кривых. Эти свойства в интервале температур

60

(а

го

/

/ г

/

/

4

в?

ДУ *5%6г.

Рис.1. Полигоны распределения хрома после закалки 1-Х12М, 2-Х5ФЗСТ, 3-Х12МСТ, 4-ХЗГФТ п - частота распределения Сг

МДж/м: а*

Рис.2. Зависимость твердости, прочности и ударной вязкости сталей от температуры отпуска. 1-Х12М, 2-Х5ФЗСТ, 3-Х12МСТ, 4-ХЗГФТ

250-350°С почти одинаковы, но от температуры свыше 350°С у сталей Х5ФЗСТ и Х12МСТ наблюдается тенденция вторичного повышения их до 3700 МПа и 0,7 МДж/м2 соответственно. Причем повышение температуры отпуска до 500-550°С и формирование второго максимума прочности и вязкости не сопровождается понижением твердости, которая остается на уровне 58-60 НЕС. Указанная особенность изменения свойств несомненно связана с влиянием титана и кремния на матричную структуру, в особенности на распределение углерода, образование и растворение карбидных фаз.

Крем1шй повышает устойчивость против отпуска, а титан в сочетании с молибденом и ванадием - прочность высокохромистых сталей. При закалке кремний, вытесняя углерод к границам зерен, препятствует растворению его и низколегированных карбидов в твердом растворе, а ванадий и особенно титан, как карбидообразующие элементы, замедляют скорость диффузии углерода в аустените. Вследствие этого задерживается обеднение границ зерен углеродом, повышается устойчивость аустенита, вторичная прочность сдвигается в область высоких температур, и тем самым усиливается эффект карбидного упрочнения сталей при 500-550°С. Кроме того, мелкие карбиды титана, не имея термодинамической возможности при температуре закалки растворять в себе элементы близлежащих участков, способствуют сохранению относительной химической однородности в микрообъемах вокруг карбидов, что приводит к усилению закрепления их в металлической матрице и соответственно повышению прочности и износостойкости стали.

Установлено, что стали Х5ФЗСТ (ЭП951) и Х12МСТ (ЭП952) полностью сохраняют эксплуатационные свойства до температуры отпуска 500- 550°С, что позволяет их использование в штампах на высокоскоростном прессовом оборудовании с допускаемым нагревом рабочих частей до 400°С. Эти стали рекомендуются для штампов, работающих в широком диапазоне динамического нагружения, а также для режущих деталей тяжелонагруженных вырубных штампов, эксплуатируемых в условиях повышенного износа.

Четвертая глава посвящена разработке и исследованию рациональных технологических методов изготовления заготовок и упрочнения режущих деталей штампов холодного деформирования, являющихся одним из основных принципов повышения их стойкости.

Экспериментально установлено, что основными критериями оценки работоспособности материалов вырубных штампов являются предел текучести при сжатии, объемное количество и дисперсность карбидной фазы. Результаты исследований заготовок, изготовленных различными технологическими способами (табл.6), показали, что кроме прочности при изгибе и вязкости литые и кованные стали Х12М имеют почти одинаковые свойства. Ударная вязкость и прочность при изгибе твердого сплава ВК20, по сравнению с кованной мало отличается от литой стали, а по значению предела текучести при сжатии намного превышает их. На экспериментальном штампе в идентичных условиях при вырубке электротехнической стали марки 2211 износостойкость сплава ВК20 в 8-10 раз превышала литую и кованную стали.

Высокая износостойкость твердосплавных режущих деталей характеризуется тем, что у сплава ВК20 количество карбидов (86% объем.) и предел текучести при сжатии (2746 МПа) высокие.

Таблица 6.

Свойства материалов, изготовленных различными способами.

Марка материала Кол-во карбидов (объем), % Твердость НЛС Прочность при изгибе, МПа Предел текучести при сжатии, МПа Вязкость, МДж/м*

XI2М (литье) 18,3 60-61 1128 2060 0,098

XI2М (прокат) 16,6 61-62 2747 2071 0,314

ВК-20 (спеченный) 86,0 68-69 1903 2746 0,069

В стальных режущих деталях главной причиной изнашивания является многократное пластическое деформирование одних и тех же микрообъемов металла, приводящее к усталостному разрушению. Следовательно дисперсность, объемное количество карбидов и др. факторы, затрудняющие течение металла при деформировании, положительно влияют на работоспособность штампов. Кроме того, упрочнение а-фазы и увеличение количества твердых карбидных частиц в сталях оказывают благоприятное влияние на их износостойкость и прочность.

Как следует из табл. 6, износостойкость литой и кованной сталей почти одинакова, что определяется показателями предела текучести при сжатии. Это позволяет рекомендовать изготавливать режущие детали штампов из литых заготовок.

Ранее режущие детали штампов изготавливались из полосовых откованных заготовок. В результате проведенных исследований внедрена в производство безотходная технология изготовления режущих деталей штампов. По этой технологии (рис.3.) кольцевые заготовки, изготовленные свободной ковкой, нагреваются на 50-60°С выше ковочной температуры и после раскатки безотходно разрезаются на секторы в зависимости от размеров матриц и пуансонов.

сО бУ Ь)

Рис.3

Схема раскатки кольцевых поковок (а), секторов матриц (б) и пуансонов (в).

Установлено, что горячая пластическая деформация методом раскатки раздробляет эвтектические карбиды гораздо больше, чем свободная ковка и способствует более равномерному их распределению в металлической матрице. Элек-тронномикроскопические исследования показали, что это влияние особенно наглядно проявляется у опытных сталей, имеющих тонкое эвтектическое строение.

С повышением степени обжатия (до 60%) число мелких карбидов увеличивается (табл.7). Соответственно увеличивается суммарная поверхность раздела карбидных частиц и создаются условия большего растворения их в твердом растворе при закалке и тем самым повышается легированность мартенсита.

Таблица 7.

Степень раздробления карбидов в сталях после различной степени деформации

Размерные Степень раздробления карбидов в сталях

группы Х12М Х12МСТ Х12МФ4

при деформации, %

0 20 40 60 0 20 40 60 0 20 40 60

П-общее 152 171 179 183 172 197 185 195 182 230 222 249

число карби-

дов,шт. Ш<2,2мкм 80 91 97 86 78 82 89 89 68 89 66 76

2,2<Ш<7,5 57 63 63 75 63 102 88 88 87 111 120 133

мкм

7,5<Пз<11 14 16 18 21 8 13 14 19 18 22 22 26

мкм

11,0<Шмкм 1,5 1,6 1,7 1,7 3,8 3,5 4,6 4,2 9 14,0 14,0 14,5

По указанной технологии были изготовлены 30 комплектов режущих деталей штампов электродвигателей 4А-160 и внедрены на Ярославском электромашиностроительном заводе, где стойкость их повысилась на 12-15%.

В целях усовершенствования указанной технологии и уменьшения трудозатрат предложен и внедрен способ изго-

товления режущих деталей штампов из полых заготовок электрошлакового литья с последующей раскаткой. Электрошлаковые литые заготовки получены по расходуемому электроду из сталей Х12М и Х12МСТ в условиях УкрНИИС-пецсталь (г.Запорожье), разрезаны на кольца, раскатаны на ГПЗ-7 (г.Баку) на заготовки для штампов электродвигателей серии 4А-160 из которых на Ярославском электромашиностроительном заводе изготовлены и внедрены по 5 комплектов режущих деталей до и после раскатки. Статистический анализ стойкости штампов показал, что изготовление заготовок режущих деталей штампов методом электрошлакового литья с последующей раскаткой является более рациональной и совершенной технологией, которая значительно уменьшает трудозатраты на изготовление штампов и способствует повышению стойкости их не менее чем на 25-30%.

Впервые опробовано изготовление режущих деталей штампов литьем по выплавляемым моделям, что позволило максимально приблизить форму заготовки к готовой сложной детали, снизить трудозатраты, сэкономить металл и сократить объем механической обработки.

По этой технологии из лома и отходов штамповочных цехов на Бакинском агрегатном заводе выплавлены и получены отливки из сталей Х12МЛ и Х5ФЗСТЛ для режущих деталей штампов электродвигателей серии 4А-132. Штампы изготовлены и внедрены на БЭМЗе и Конотопском "Электромеханическом" заводах, где стойкость их на 10-30% превысила стойкость аналогичных штампов из кованной стали XI2М. Это объясняется тем что формирующаяся при кристаллизации на поверхности точнолитых заготовок мелкокристаллическая корка полностью не снимается при шлифовании и как упрочняющий слой на режущих деталях повышает сопротивление их изнашиванию при эксплуатации.

Для повышения износостойкости и восстановления поверхностных слоев режущих деталей штампов после шлифования или заточки исследованы и опробованы дополнительные упрочняющие технологии (в процессе кристаллизации, скоростным нагревом, электроискровым легированием, карбонитрацией и поверхностным насыщением азотом в про-

цессе отпуска), позволившие повысить стойкость штампов не менее, чем в 1,2-3,0 раза.

В пятой главе приведены результаты промышленного опробования основных результатов исследований и экономические расчеты от внедрения.

Установлено, что при эксплуатации штампов из опытных марок сталей температура на режущих кромках получается значительно ниже чем в штампах из стандартной стали XI2М. Это объясняется тем, что молибден и титан улучшает теплопроводность сталей и тем самым, предотвращая переотпущение структуры контактной зоны, повышают работоспособность режущих деталей штампов.

Для улучшения условий работы штампов при вырубке и повышения точности листов магнитопроводов предложена конструкция узла, обеспечивающая предотвращение выхода статорных листов на зеркало матрицы в процессе штамповки, а также цанговые ловители, корректирующие положение штампуемого материала и точность шага подачи при штамповке.

Исследована контактная прочность сталей (XI ,5СГМ и Х1,5СГФ), предназначенных для изготовления режущих деталей простых вырубных штампов, в лабораторных условиях (рис.4) й на испытательном стенде (рис.5). Установлено, что контактная прочность новых марок сталей (Мо и V) не менее чем в 1,5 раза превышает показатели стали XI ,5СГ.

Опьггно-промьшшенная эксплуатация и внедрение штампов для вырубки листов магнитопроводов и элементов микросхем показало, что стойкость штампов из разработанных марок сталей Х5ФЗСТ (ЭП951) и Х12МСТ РП952) в 1,22,0 раза выше, чем у стандартной стали марки XI2М.

Проведенные расчеты технико-экономической эффективности от внедрения разработок показали, что годовая экономическая эффективность составляет более 2,6 млн.рублей (в расценках 1980-1988 гг.), при этом по БЭМЗ-27 млн. манат (в расценках 1993-1995 гг.).

Р'/

Т*. чае

Рис.4. Контактная прочность сталей на машине МКВ-К.

Рис.5

Контактная прочность сталей на испытательном стенде ЦКБ-59

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. На основании обширного анализа производственных и эксплуатационных данных установлено, что стойкость вырубных штампов для листов магнитопроводов электрических машин не отвечает современным требованиям и разброс результатов колеблется в существенно широком диапазоне от 300 тыс. до 1 млн. вырубок. Установлено, что причиной этого недостатка является использование для указанных целей высокохромистых (6,0-12,0%) и низкохромистых (1,5-3,0%) сталей различного назначения, характеризуемых развитой карбидной неоднородностью, недостаточно высокой прочностью и износостойкостью.

2. Установлено, что введение в высокохромистые штамповые стали (0,3-0,8% каждого) V, 1ЧЬ, Т1, Ъх и др. в сочетании с хромом образует более дисперсные,тугоплавкие твердые карбиды, когерентно связанные с кристаллической решеткой а- тведрого раствора. Влияние указанных сильно-карбидообразующих легирующих элементов на состав и свойства твердого раствора, поведение сталей при аустенити-зации и последующем охлаждении проявляется в основном через их воздействие на тип, состав и количество карбидов. Введение в сталь до 0,5% молибдена значительно уменьшает скорость коагуляции карбидных частиц, задерживает преимущественное выделение охрупчивающих фаз по субграницам мартенситных кристаллов.

3. Установлен наиболее эффективный структурный механизм упрочнения, обеспечивающий увеличение комплекса свойств высокохромистых - Сг-Мо-У штамповых сталей за счет рационального легирования их сильнокарбидообразую-щими элементами - V, N5, Л, Zr и др. Введение этих элементов в количествах, определенных в работе, обеспечивает увеличение объемной доли более дисперсных тугоплавких карбидов типа МС и уменьшение содержания углерода в твердом растворе - сначала в у-растворе при аустенитизации и в последующем при образовании мартенсита, т.е. в а-растворе. Это, в свою очередь, обеспечивает:

-повышение точек мартенситного превращения (Мн и Мк), что способствует уменьшению количества остаточного аустенита в структуре с 30-40% до 7-10%;

- получение более вязкой мартенситной матрицы за счет изменения особенности ее морфологии - высокоуглеродистый пакетный мартенсит превращается в малоуглеродистый мелкоигольчатый. Такая особенность структуры приводит к усилению закрепления мелкодисперсных тугоплавких карбидов и повышению сопротивления к хрупкому разрушению режущих кромок при рабочей твердости НЯС 60-61;

- уменьшение содержания углерода - как атома внедрения в кристаллической решетке способствует получению более вязкой матрицы и приводит к увеличению степени ре-

лаксации в очагах напряжения, что важно в процессе работы штампового инструмента;

- увеличение количества связанного углерода в тугоплавких карбидах (V, 1ЧЬ, Л, Ъх и др.) уменьшает конце!пра-цшо углерода в относительно легкорастворимых карбидах хрома и тем самым увеличивает количество последнего в твердом растворе в виде атомов замещения. Это, в свою очередь, частично компенсируя потери упрочнения от эффекта твердого раствора внедрения, определяет более высокий уровень сопротивления к хрупкому разрушению.

4. Установлено, что введение в высокохромистые Сг-Мо-У штамповые стали сильнокарбидообразующих элементов как N5, "П, Та, Ъс в отдельности или вместе образует более труднорастворимые карбиды типа МС чем МзС, М1С3, МгзСб и даже УС. Тугоплавкие карбиды вышеуказанных элементов, не растворяясь при температурах закалки (1040-1080°С ), обеспечивают сохранение более мелкого зерна аус-тенита, что предопределяет высокий уровень сопротивления к хрупкому разрушению и прочности при изгибе. С другой стороны увеличение объемной доли наиболее дисперсных карбидов типа МС при у->а превращении увеличивает количество центров зарождения мартенситных кристаллов, что, в свою очередь, способствует повышению Мн и Мк и измельчению кристаллов за счет их барьерного действия, а также затрудняет течение металла режущих кромок рабочих деталей штампов при эксплуатации и увеличивает его износостойкость.

5. Установлено, что введение 0,25-0,50% молибдена способствует более равномерному распределению хрома и марганца (особенно в сталях, содержащих 1,5-3,0%) хрома ), обеспечивает уменьшение химической микронеоднородности твердого раствора в 2-2,5 раза и значительно увеличивает прокаливаемость сталей. Молибден частачно растворяясь в цементите, приводит к снижению концентрации хрома и марганца в карбидной фазе и, следовательно, к существенному уменьшению химической микронеоднородности твердого раствора и повышению контактной прочности не менее чем в 1,5 раза.

6. В результате исследования структурных фаз, механических, технологических и эксплуатационных свойств разработаны и рекомендованы для опытно-промышленной выплавки и внедрения стали:

Х5ФЗСТ, Х12МСТ - для режущих деталей тяжелона-груженных вырубных штампов магнитопроводов электрических машин;

Х6МФБЦ - для режущих деталей вырубных штампов элементов микросхем;

ХЗГФТ - для режущих деталей малонагруженных вырубных штампов магнитопроводов электродвигателей меньшего габарита;

Х1.5СГМ и Х1,5СГФ - для режущих частей простых вырубных штампов массовых деталей электрических машин.

Установлено, что при термической обработке температурный интервал барьерного действия карбидов на рост действительного зерна в высокохромистых рационально ли-гированных сталях (ХЗГФТ, Х6МФБЦ, Х5ФЗСТ, Х12МСТ) составляет 1000-ь1200°С, а в сталях, содержающих в основном цементит (Х1,5СГМ, Х1,5СГФ) - 800-ь870»С.

Разработаны и внедрены на электромашиностроительных заводах режимы ковки и термической обработки исследованных сталей в виде ОСТ 16.0.686, 797-79, РТМ 16.686.882-81.

7. Установлено, что стали Х5ФЗСТ и Х12МСТ полностью сохраняют эксплуатационные свойства до температуры отпуска 500-550°С, что позволяет использовать их в штампах на высокоскоростном прессовом оборудовании с допускаемым нагревом рабочих частей до 400°С. Эти стали рекомендуются для штампов, работающих в широком диапазоне динамического нагружения, а также для режущих деталей тяжеяонагруженных вырубных штампов, эксплуатируемых в условиях повышенного износа.

На стали Х5ФЗСТ (ЭП951) и Х12МСТ (ЭП952) разработаны постоянно действующие технические условия ТУ 14-12179-77 и ТУН-1-2133-77 и они освоены металлургическим заводом "Электросталь".

8. Эксперементально установлено, что в сталях ХбМФБЦ и ХЗГФТ частицы карбидов тугоплавких элементов, выделяющиеся при отпуске, высоко дисперсны и определенным образом равномерно ориентированы в металлической матрице. Это позволяет рекомендовать их для изготовления сложных вырубных штампов с тонкими режущими деталями.

Стойкость иггампов, изготовленных из стали ХбМФБЦ для вырубки рамы микросхем из никель-кобальтовых сплавов, составляет не менее чем 80-85% стойкости штампов, изготовленных из твердого сплава.

Стали ХЗГФТ, Х1,5СГМ и Х1,5СГФ обладают более высокими прокаливаемостыо, сопротивлением малым пластическим деформациям, износом и внедрены в производство вырубных штампов для изготовления массовых деталей электродвигателей.

9. Установлено, что пластическая деформация горячей раскаткой кованных и литых полых заготовок из рационально легированных опытных сталей сильно раздробляет эвтектические карбиды и создает более благоприятные условия для равномерного распределения и последующего растворения их в твердом растворе при закалке.

Для разработанных сталей созданы и внедрены безотходные технологии изготовления режущих деталей вырубных штампов магнитопроводов электродвигателей из кольцевых (электрошлаковое литье, поковка) раскатанных и поверхностно упрочненных точнолитых заготовок, повышающие их стойкость не менее, чем в 1,2-1,3 раза.

10. Исследованы и опробованы для разработанных сталей упрочняющие технологии (в процессе кристаллизации, скоростным нагревом, электроискровым легированием, кар-бонитрацией и поверхностным насыщением азотом в процессе отпуска), повышающие сопротивление режущих деталей малым пластическим деформациям и износу, что позволило повысить работоспособность вырубных штампов в 1,2-3,0 раза.

11. Опытно-промышленное внедрение штампов для вырубки листов магнитопроводов электрических машин из

сталей Х5ФЗСТ (ЭП951) и Х12МСТ (ЭП952) позволило повысить их стойкость по сравнению со штампами из стандартной стали марки Х12М не менее, чем в 1,2-2,0 раза.

Стали Х5ФЗСТ (ЭП951) и Х12МСТ (ЭП952) производятся заводом "Электросталь" (г.Электросталь) по разработанным техническим условиям.

Годовой экономический эффект от внедрения основных положений работы составляет более 2,6 млн. рублей в расценках 1980-1988 гг., а по БЭМЗ 27 млн. манат в расценках 1993-1995 гг.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНО В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ.

1. A.C. №356297 (СССР). Способ выплавки высокоуглеродистой хромистой стали. /Н.Н.Качанов, З.Г.Мамедов, Р.И.Шуюоров. Бюллетень изобретений, 1972,№32, С.76.

2. Мамедов З.Г., Ахмедов Т.К., Аббасов Д.И. и др. Применение высокоуглеродисто-ванадиевых сталей в производстве штампов. //АзНИИНТИ, сер."Машиностроение", 1973, №8,6 С.

3. Шукюров Р.И., Качанов H.H., Мамедов З.Г. Влияние молибдена на прокаливаемость стали Х1,5СГ. //Металловедение и термическая обработка металлов, 1973, №2, С.68-69.

4. Ахмедов Т.К., Аранович А.О., Мамедов З.Г. и др. Применение стали 170Х6Ф4М для изготовления режущих элементов штампов. //Технология электротехнического производства, 1973, вып. 10(53), С.3-4.

5. Мамедов З.Г., Ахмедов Т.К., Касымов С.А. и др. Исследование влияния твердости и карбидной неоднородности режущих элементов на стойкость вырубных штампов. //За технический прогресс, 1974, №11, С.23-25.

6. Ахмедов Т.К., Исмайлов Ф.Н., Мамедов З.Г. Опыт изготовления и внедрения вырубных штампов с режущими элементами из новых штамповых сталей. //Технология электротехнического производства, 1974, вып.7(62), С.3-6.

7. Мамедов З.Г., Качанов H.H. Исследование влияния деформации на характер распределения легирующих элементов в штамповых сталях. /Тезисы докл. Всесоюзного научно-технического семинара "Термическая и химико-термическая обработка деталей машин", Баку-Москва, 1974, С.94-96.

8. Шукюров Р.И., Качанов H.H., Мамедов З.Г. и др. Влияние молибдена и ванадия на свойства хромистой стали. //Изв.ВУЗ-ов "Черная металлургия", 1975, №9, С. 152-155.

9. Касымов СЛ., Мамедов З.Г. Улучшение свойств сталей, применяемых в штампах для холодного деформирования. //Технология электротехнического производства, 1975, вып. 10(77), С.6-7.

10. Мамедов З.Г., Кафаров Ф.М. Исследование структурной и химической неоднородности сталей для штампов холодного деформирования. //За технический прогресс, 1976, №2, С.39-43.

11. Насиров С.М., Мамедов З.Г., Кафаров Ф.М. и др. Исследование окалиностойкости штамповых ста-лей.//Технология электротехнического производства, 1976, вып. 10(89), С.2-3.

12. Мамедов З.Г. Исследование влияния горячей пластической деформации на раздробление и растворение карбидных фаз.//Кузнечно-штамповочное производство, 1977, №2, С. 12-13.

13. Мамедов З.Г., Каграманов И.К., Тагиев Г.Г. и др. Изготовление поковок для режущих деталей штампов горячей раскаткой, //Технология электротехнического производства, 1977, вып.8(99), С.1-2.

14. Шукюров Р.И., Мамедов З.Г., Каграманов И.К. Исследование влияния легирующих элементов на формирование качественной структуры и свойства штамповых сталей. /Тезисы докладов Республиканской научно-технической конференции "Эффективные технологические процессы производства машин". Баку, 1977, С.82-34.

15. Мамедов З.Г., Тагиев Е.А., Каграманов И.К. Исследование режимов закалки режущих деталей штампов при скоростном нагреве. /Тезисы докладов Всесоюзной научно-практической конференции "Состояние и перспективы разви-

тия электротермического оборудования в электротехнической промышленности", Харьков-Москва, 1978, С. 17.

16. Садыгов Г.Г., Мамсдов З.Г. Влияние карбидной фазы нггамповых сталей на скорость изнашивания режущего инструмента. //За технический прогресс, 1978, №7, С.44-46.

17. Мамедов З.Г., Каграманов И.К. Структура и свойства штамповых сталей, легированных титаном и ниобием. //Технология электротехнического производства, 1978, вып.9(112), С.5-7.

18. A.C., №679638, (СССР). Сталь. //З.Г.Мамедов, И.К.Каграманов, Ф.М.Кафаров. Бюллетень изобретений, 1979, №30, С. 109.

19. Мамедов З.Г., Тагиев Е.А., Каграманов И.К. Влияние скоростного нагрева на структуру и свойства стали XI2М. //Технология электротехнического производства, 1979, вып.8(123), С.3-4.

20. Мамедов З.Г., Тагиев Э.А., Каграманов И.К. Поверхностное упрочнение режущих деталей вырубных штампов.//Электротехническая промышленность, 1980, вып.2(129), С.18-19.

21. Отраслевой стандарт. ОЕСТПП. Штампы для холодной штамповки. Марки сталей. Ковка и термическая обработка. Нормы и методы контроля.//Типовой технологический процесс. ОСТ 16 0.636.797-79 (З.Г. Мамедов, И.К.Каграманов, В.З.Рашидов), 25 С.

22. Мамедов З.Г. Тагиев Э.А. Каграманов И.К. Влияние поверхностного упрочнения на износостойкость рабочих деталей штампов холодного деформирования. //Кузнечно-штамповочное производство, 1980, №4,С.21-22.

23. Мамедов З.Г. Сталь для направляющих деталей вырубных штампов. //Технология электротехнического производства, 1980, вып.11(138), С.10-12.

24. Мамедов З.Г., Каграманов И.К. Новые штамповые стали. //Технология электротехнического производства. 1980, вып.8(135), С. 14-16

25. Мамедов З.Г., Каграманов И.К., Кафаров Ф.М. Новая штамповая сталь повышенной износостойкости марки

Х12МСТ (ЭП952). //ЛзНИИНТИ, сер." Металлургия", 1980,№1, 4 С.

26. Мамедов З.Г., Шукюров Р.И., Каграманов И.К. Износостойкая штамповая сталь для инструмента холодного деформирования. //АзНИИНТИ, сер.10-06, 1981, 3 С.

27. Мамедов З.Г., Шукюров Р.И., Каграманов И.К. Влияние карбидной фазы на характер износа штамповых сталей. // Технология электротехнического производства, 1981, вып.4(143), С. 1-3

28. A.C. №819210, (СССР). Штамповая сталь (З.Г.Мамедов, И.К.Каграманов, Ф.М.Кафаров и др.) Бюллетень изобретений, 1981, №13, С. 92.

29. Мамедов З.Г., Каграманов И.К., Рашидов В.З. Использование литой штамповой стали XI2М в штампах для вырубки листов магнитопроводов. //Технология электротехнического производства, 1982, вып.1(152), С. 15-16.

30. Тагиев Э.А., Мамедов З.Г., Аббасов В.А. и др. Выбор оптимальных характеристик круга для шлифования новых штамповых сталей. //Технология, организация и экономика машиностроительного производства, 1982, №6, С.26-28.

31. Мамедов З.Г., Каграманов И.К., Рашидов В.З. Критерии оценки работоспособности материалов вырубных штампов. //Тем.сборник научных трудов "Пути повышения прочности конструкционных материалов", АзПИ им.Ч.Ильдрыма, 1983, С,53-57.

32. Шукюров Р.И., Мамедов З.Г., Кошкарлы Т.О. Возникновение и развитие химической неоднородности в хромистых сталях. //Тем.сборник "Пути повышения прочности конструкционных материалов", АзПИ им.Ч.Ильдрыма, 1983, С.25-30.

33. Шукюров Р.И., Мамедов З.Г., Кошкарлы Т.О. Влияние марганца и хрома на процесс растворения и выделения карбидной фазы в штамповых сталях./Материалы республиканской научно-технической конференции "Прогрессивные способы повышения прочности, надежности и долговечности конструкционных материалов", Баку, 1984, С.16-18.

34. Мамедов З.Г., Садыгов Г.Г., Шахмаров А.Г. Ускоренный метод поверхностного упрочнения режущих деталей

вырубных штампов. //Тематический сборник научных трудов "Влияние технологических факторов на структуру и свойства конструкционных материалов", АзПИ им.Ч.Ильдрыма, 1986, С.36-40.

35. Мамедов З.Г. Влияние комплексного легирования на структуру и свойства штамповых сталей. //Тематический сборник научных трудов "Структура и эксплуатационные свойства конструкционных материалов", АзПИ им.Ч.Ильдрыма, 1987, С.34-38.

36. Мустафа-заде Ф.М., Мамедов З.Г., Рашидов В.З. Оптимизация химического состава литой штамповой стали повышенной износостойкости. /Тезисы докладов пятой республиканской научно-технической конференции. "Неметаллические включения и газы в литейных сплавах", Запорожье, 1988, С.62-63.

37. Мамедов З.Г., Каграманов И.К. Структурные изменения и износ штамповой стали при вырубке. //Тематический сборник научных трудов "Пути повышения надежности конструкционных материалов" АзПИ им.Ч.Ильдрыма, 1988. С.13-17.

38. Шукюров Р.И., Мамедов З.Г., Каграманов И.К. О влиянии титана и кремния на фазовый состав и свойства высокохромистой инструментальной стали. //Металловедение и термическая обработка металлов, 1989, №3,С.32-35.

39. Мамедов З.Г. Свойства литой и порошковой штамповой стали Х12МСТ. //Тематический сборник научных трудов "Технология и эксплуатационные свойства конструкционных материалов", АзТУ, 1991, С.69-71.

40. Мамедов З.Г. Порошковая штампован сталь для холодного деформирования. //Ученые записки АзТУ, 1993, С.25-31.

41. Мамедов З.Г. Инструментальные материалы и их термообработка (на азерб.языке). //АзТУ, 1993, 194 С.

42. Mamedov Z.G., and Shukurov R.I. The influence of the heat treatment conditions on the structure and Proporties of alloying die-steels. /Proceedings of the 5-th World Seminar on Heat Treatment and Surface Engineering. Isfahan, Iran, 1995,p.l43-148.

43. Мамедов З.Г. Штампы холодной вырубки листов магнитопроводов (материалы, технологические методы изготовления и упрочнение). Баку, "Элм", 1996, 156 С.

44. Мамедов З.Г. Рационально легированные стали холодного деформирования и их внедрение. //АзНИИНТИ, Обзорная информация, серия "Металлургия", 1996, 47 С.

Личный вклад, внесенный соискателем.

Работы 12, 23, 35, 39, 40, 41, 43, 44 выполнены самостоятельно.

В работах 2, 4, 6, 8, 10, 14, 17, 22, 25, 26, 32, 33, 36, 37, 38, 42, - постановка задачи, обработка и анализ экспериментальных данных.

В работах 3, 7, 9, 30 - участие в постановке задачи, обработка и анализ экспериментальных данных.

В работах 5, 13, 15, 19, 20, 29, 31, 34 - идея метода, постановка задачи, обработка и анализ экспериментальных данных.

В работе 1 - участие в разработке, постановка исследований, анализ результатов.

В работах 11, 16 - постановка задачи, участие в обработке и анализ экспериментальных данных.

В работах 18, 21, 24, 27, 28 - идея разработки, постановка задачи и анализ экспериментальных данных.

МЭММЭДОВ ЗАКИР ГАСУМОВИЧ

"СОЛУГ ДЕФОРМАСШАЕДИЧИ ШТАМП ПОЛАДЛАРЫНЫН РАСИОНАЛ ЛЕКИРЛЭНМЭСИ

вэ меькэмлэвдирилмэсинин эсас

ПРИНСИПЛЭРИНИН ИШЛЭНИЛМЭСИ"

05.02.01-"Машынга]ырмада материалшунаслыг" ихтисасы узрэ техника елмлари доктору алимлик дарэчэси алмаг учун Ьазырланмыш диссертасща ишинин

ХУЛА С Э С И

.Гуксак меЬкэмликли, чэтин штампланал вэ jejiuiMOHii артыран хусуси ертуклу материалларын хусуси чэкисинин hop ил артмасы, автоматлашдырылмыш jyKeoK сур'атли штамплама аваданлыгаарынын Mej/iana кэлмэси cojyr деформасщаедичи штамп материалларынын истисмар хассэлэршшн ]уксэлдилмэ-сини, кэсичи Ьиссолорин Ьазырланма вэ меЬкемлэндирмэ техноложи усулларынын тэкмиллэшдирилмэсшш вэ штампла-рьш даЬа дезумлу олмасыны тэлэб едир. Диссертасщ'ада бу мэсэлэлэр ез 1юллшш тапмышцыр.

Диссергасща иши кириш, 5 фэсил, эдаби^ат сщаЬысын-дан вэ элавэлэрдэн ибарэтдир.

Биринчи фэсил cojyr деформасщаедичи штамп алэтлэ-ринин иш шэраитинин ojpamwMocuno ва штамп материал-ларына rojyrian талэблэрэ hacp едилмишдир.

Икинчи фэсилдэ лекирлэнмэнин эсасы зарадылыб вэ тадгиг олунуб, штамлын касичи вэ истигамэтлэндиричи hucco-лэри учун расионал тэркибли поладлар MyajjaH олунуб.

Учунчу фэсилдэ лскирла]ичи елементлэрин вэ термики емал режимлэринин штамп поладларыньш структуруна, фаза тэркибинэ ва хассэлэринэ та'сиринин эсас хусусицэтлэри верилмишдир.

Дврдунчу фэсил штампын кэсичи Ьисселаринин Ьазыр-ланмасы ва моЬкэмлэндирилмаси учун расионал техноложи уеулларын ]арадылмасы вэ тэдгиганэ hacp едилмишдир.

Бешинчи фэсилдэ гэдгигат ишлэршшн эсас нэтичэлэ-ршшн истеЬсалага тэтбиги вэ иггисади Ъесабатлар верилмига-дир.

MAMEDOV ZAKIR GASYMOVICH

ELABORATION OF MAIN PRINCIPALS OF RATIONAL ALLOYING AND STRENGTHENING OF DIE STEELS OF COLD DEFORMATION.

Speciality 05.02.01. - "Materiology in a machinebuilding industry" Thesis for a Ph.D. degree Annotatioa

Annual increase of specific gravity of hardly punchable materials with increased strength and surfing with has high weartenacity, highspeed punch equipment's appearance requires an increase of materials exploring qualities, improvement of technological methods of manufacture and punch parts workability.

The thesis consists of an introduction, 5 chapters, a list of used literature and appendixes.

The first chapter is dedicated to analysis and discussion of punch tools' working conditions and requirements, presented to materials that they were made from.

In the second chapter basics of alloying have been searched and elaborated, rational compounds of steels used for cutting and directing parts of punches have been formulated.

In the third chapter peculiarities of alloying elements and thermal treatment modes' influence on structure, phase contents and also peculiarities of punch steels are adduced.

The forth chapter is dedicated to rational technological methods of manufacture and strengthening of punches cutting parts.

In the fifth chapter results of an industrial testing of main results of research and economical calculations of their embodiment are adduced..