автореферат диссертации по металлургии, 05.16.01, диссертация на тему:Влияние термической предыстории штамповых сталей для горячего деформирования на их свойства и стойкость штампов после окончательной термической обработки

МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО И СРЕДНЕГО СПЕЦИАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН

ТАШКЕНТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ

ИМЕНИ АБУ РАЙХАНА БЕРУНИ р ................................—

1 И10Н 1995 На правах рукописи

АБДУКАХХАРОВ Зохиджон

УДК. 669—15:621.7.073:669.122.4

ВЛИЯНИЕ ТЕРМИЧЕСКОЙ ПРЕДЫСТОРИИ ШТАМПОВЫХ СТАЛЕЙ ДЛЯ ГОРЯЧЕГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ НА ИХ СВОЙСТВА й СТОЙКОСТЬ ШТАМПОВ ПОСЛЕ ОКОНЧАТЕЛЬНОЙ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

Специальность 05.16.01 — Металловедение и термическая

обработка металлов

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой.степени кандидата технических наук

ТАШКЕНТ — 1995

Работа выполнена на кафедре «Материаловедение» Ташкентского Государственного Технического Университета имени Абу Райхана Беруни.

Научный руководитель — доктор технических наук,

профессор Мухамедов А. А.

Официальные оппоненты — доктор технических наук,

профессор Каламазов Р. У..

— кандидат технических наук, доцент Шейман Е. Л.

Ведущее предприятие — научно-производственное объединение «Технолог».

М {№/

Защита состоится 24 нюня 1995 г\/па заседании специализированного совета К. 067.07.24 в Ташкентском Государственном Техническом Университете имени Абу Райхана Беруни по адресу: 700095, г. Ташкент, Вузгородок, ТашГТУ, лабораторный корпус ЦПИМ, комната Л. 3.

С диссертацией можно ознакомиться в фундаментальной библиотеке Ташкентского Государственного Технического Университета имени Абу Райхана Беруни.

Автореферат разослан «» мая 1995 г.

Ученый секретарь Специализированного совета, кандидат технических наук доцент

МИРСОЛИЕВ М. М.

ЩЛЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЦ

Актуальность темы.

Переход в экономике к новым рыночным отноиениям требует постоянного внимания к разработан новик ресурсосберегавщих технологий. Б ряде случае* экономически наиболее целесообразно проводите разработки новых технологий на базе иве существующих с использованием у«е имевшегося технологического оборудования. Одно из подобных направлений - это разработка новых методов термического упрочнения, способствующих максимальной реализации потенциальных возкой-(¡остей сплавов. В связи с этим большое значение имеет сократив расхода инструментальных сталей, повышение производительности и стойкости инструмента д»я горячего деформирования.

Для горячей обработки давлением испольэцвт высокопрочные теплостойкие стали, имешцие в своем составе такие легирующие глемен-ты. как хром, вольфрам, ванадий, молибден, никель и др, В республике такие стали не производятся, а завозятся иэ других стран р' стоимость их очень высока.

В целях экономии инструментальных сталей в последние годи выполнены работы по повышении стойкости итанпов холодной ытаиповки термической обработкой с двойной фазовой перекристаллизацией. В настоящих исследованиях ставится задача повышения стойкости горячих штампов во взаимосвязи со вий термической предкеторней теплостойких сталей, это связано с тем, что разработка новых нетрадиционных решимой термического упрочнения требует больней ясности в механизме структурообразования при окончательной термической обработке стали в зависимости от исходного состояния,

Работа выполнена в соответствии с планом НИР ТГТИ и государственной научно-технической программы (ГНТП) 34. "Разработка и применение материалов, сплавов и энергосберегающих технологий в мать ностроении республики Узбекистан".

Цель работы - повышение стойкости инструмента горячей обработки металлов давлением, сниаеиие расхода высоколегированны* теплостойких инструментальных сталей, разработка технологий ньтра^ диционной термической обработки теплостойких сталей.

Научная иовизна. Установлены закономерности структцрообразв-вапия теплостойких сталей а процессе предварительной и окончательной термической обработки. Показано, что предварительно

термической обработкой mossho создать оптимальную термическую предысторию, которая позволяет после окончательной термообработки получить структуру ' с мелким зерном ауотенига, высокой плотностьш дислокаций, дисперсной фазой. Найден» новые закономерности в распределении атомов углерода мзкдц фазами закаленной стали - перераспределение меиду мартенситом и остаточным аустенитом и влияние термической предыстории на это перераспределение. Впервые показано влияние териичебкой преднсторич на горячую износостойкость тепло-г стойкой стали.

Практическая ценность. основе экспериментальных исследований разработана новые технологии термической обработки с двойной фазовой перекристаллизацией теплостойких сталей 5ХНМ, 4ХМФС, Д5. Они значительно улучшают эксплуатационные свойства инструментов для горячего деформирования металлов. Стойкость инструмента, тер-кичесии обработанного по новой технологии, повысилась в 2-2.5 раза, что позволяет в ряде случае» использовать менее легированные стали 5X1IM и 4ХКФС вместо высоколегированных ЗХ2В8Ф, 4Х5В2ФС, 4Х5НФС.

Апробация работы. Результаты работы докладнвались и оСсувда-яясь на конференциях: Республиканской научно-теоретической "Современные методы термической, химико-термической обработки и поверхностного упрочнения деталей калин и инструментов" - Ташкент,Í390 г. всесоюзной научно-практической "Ученые и специалисты в решении сог циально-економических проблем страны" - Ташкент, 1951 г., Наманган вилояти ва партия таикилотларининг 50 йилигига багииланган илмий ва аяалий конференция - Наианган. 1991 й,, республиканской научно-технической конференции "Современные методы термической, химико-термической обработки и поверхностного упрочнения деталей и ангин и инструментов", Ташкент, 1994 г., а такве на научно-теоретических. технических конференциях профессоров, преподавателей, аспирантов и научных работников ТашПИ i933-1994 годов.

Публикации. Основные результаты работы опубликованы в 9 научных статьях.

Структура и обьем работы. Диссертация состоит из введения, лести глав, выводов, списка литературы из 149 наименований. Диссертация содеряит 105 страниц текста. 50 рисунков, 32 таблицы и 15 страниц прилояения экспериментальных данных, актов испытания и принятия к внедрению.

С0ДЕР8ЙНИЕ РАБОТУ

1. Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы задач» исследований, приведены кратко полученные результат.

2. Итамповые стали и их термическая обработка. В главе рассмотрены требования к итаиповым сталям горячего деформирования, применяемые стали, их термическая обработка. В этой главе показана значимость для инструментов лрутково-профилышх прессов таких свойств, как прочность, теплостойкость, горячая износостойкость. Рассмотрены существувщие споспбц дополнительного упрочнения инструмента, включая ■ нетрадиционные методы термообработки с двойной фазовой перекристаллизацией Проведан анализ работ, касающихся Формирования структуры стали в зависимости от ее термической предыстории, включая явления наследственности при фазовой перекристаллизации. Б конне главы ставится главная задача работы - раскрыт механизм формирования структура легированных теплостойких в зависимости от их термической предыстории итамповы.ч сталей; на этой основе разработать реяиыы термической обработки, значительнй увеличивающих стойкость инструмента. При таком подходе происходит наиболее полное использование потенциальных ресурсов стали и на зш, основе реализуется наиболее ресурсосберегающая технология. Для решения поставленной задачи сформулированы теоретические и прикладные вопроси, на которые доляна дать ответ выполненная работа.

3. Материал и методика исследований. Объектами исследований были теплостойкие штамповие стали 5ХНМ. 4ХИФС, а такве новая до-лотная сталь Д5,- близкая по составу к итамповым сталям. В качества модельных материалов для оценки влияния состава или рекимов обработки на структурные параметры использовзли аелезо высокой чистоты (С = 0,0012), армко-иеле.зо, стали 40Х и ШХ15. Реиимы термической обработки включали предварительную закалку с температур нагрева от обычно принятых Ас3 + 30-50' С (для SX15 ~ Ясх + 30-50° Cl до 1000, 1100. 1150, 120Ü"С, включали проыеауточный отпуск 240 " , 350 ° . 450°, 550л, 600®и 680°С, повторную закалку со стандартных температур, Окончательный отпуск такие менялся от 240е до 6В0" С. Нагрев для закалки проводили в соляных ваннах HaCL и BaCL¿ . .

Исследования микроструктуры проводили на металлографически» микроскопах Ш-6Ц к Неофот 21 при увеличениях от 100 до 2000,.

Рентгенографические исследования проводили на дифрактометре ДР0Н-2.0. Вровень дефектности кристаллического строения оценивали tío физической вирйне рентгеновской линии, определяли такяе плотность дислокаций, количество остаточного аустенита, размер блоков мозаики и микроискзвения кристаллической реиетки. Плотность дислокаций подсчитывали по соотнопениям, предлояенним И.А. Кривоглазом:

где jb - физическая вирина рентгеновской линии; 6 - вектор Бюргерса; 1 в - угол отраяеиия.

Количество остаточного аустенита определяли сравнениями интегральных интенсивностей линий (211) сС - фазы и (200)^ - фазы. По изменению аирмш рентгеновской линии (211) отпущенной и неотпу-иенной стали оценивали количество углерода в тетрагональной' реяетке мартенсита, а по периода решетки остаточного аустенита определяли количество углерода в нем. Для оценки содержания углерода в c¿ - фазе отпуиенной стали, когда твтрагональность решетки уве била очень мала, определяли период реветки по центру тяяеети интегральной интенсивности рентгеновской линии (311)/£3 и (220)^ , Теплостойкость определяли по температуре двухчасового отпуска, в результате которого твердость закаленной втанповой стали достигает .твердость HRC 49 и HRC 40,.

Механические испытания заключались в определении предела текучести, предела прочности, относительного удлинения и суиения при испытаниях образцов на растяяение, Испытания проводили на разрывной машине FFZ 100/1 с максимальным усилием 100 кН. Запись диаграммы на растяшже проводили в иасвтабе 50:1.

Испытания на горячее изнашивание проводили при трении скольяения торца цилиндрического образца о нагретую до"1000 0 С плоскую плиту. Характер износа приблиненно соответствовал характеру износа инструмента. Для испытаний на изнашивание бал использован лерти-кально-срарлильный станок, на котором закреплялись необходимые приспособления для обеспечения трения скольяения торца цилиндрических образцов диаметром 11 мм из испытуемой стали о поверхность разогретой до 1000 С плиты. Испытания проводили при давлении 0,82 НПа, скорости скольяения 0,3 м/иин. Путь тррния составлял 0.4 к.

Испытания опытных лартий матриц для горячего прессования молибдена проводились в условиях цеха УзКТЯЦ на прессе модели П6340 с усилием прессования 10Ü0 т.. Слитки размером ф 93 ми, длиной 200 ми нагревались в водородной печи до 2000° С, устанавливались в контейнере на матрици и прессовались до 0 32 ми. Длина прессовки доходила до 1600 мы. 0 стойкости матриц судили по чрезмерному износу С за допустимые пределы ), либо за разрыву тела матрицы. .

Обработка экспериментальных данных проводилась по обцшриня-тым методам математической статистики для расчета- параметров структуры использовали разработанные для этих случаев программы для ЭВМ.

4. Структурообразование стали при предварительной термической обработке. Ъ этом разделе работы рассмотрен механизм структурооб-разования при охлавдении теплостойких сталей после нагрева до различных температур. Остановлено, что такае как и у углеродистых и малолегированных сталей, имеются экстремальные температуры нагрева, когда после охлаждения формируется структура с максимальной плотностью дислокаций. Однако эти температуры в отличие от углеродистых и малолегированных сталей находятся не при 1100° С. а при 1150° С. Закалка теплостойких сталей с экстремальных температур нагрева ведет не только к созданию структур с максимальной плотностью дислокаций, но и уменыаает скорость разупрочнения при отпуске сталей: происходит замедление процессов отпуска стали.

1} зависимости от температуры закалки наблюдается такае существенные изменения в других структурных параметрах и фазовом составе закаленной стали. Если при нагреве стали в аустенитной области происходит дополнительное растворение избыточной фазы (карбидов), то после закалки в структуре увеличивается количество остаточного аустенита. Однако при закалке с экстремальной температуры в закаленной .стали наблюдается некоторое снивение количества остаточного аустенита. Наблвдается уменьшение содериния углерода в тетрагональной реиетке мартенсита при закалке с экстремальной температура. На раду с атиа происходит перераспределение углерода мевду мартенситом и остаточнам аустенитом. Значительная часть атомов углерода вытесняется из мартенсита а остаточный аус-тенит. Лбсолатное значение количества углерода в остаточном аусте-ните существенно аиые его среднего содеряания в стали по химическому составу. Уменьшение периода реветки - фазы после закалки с

экстремальных температур даяе после отпдска выве 250" С свидетельствует, что значительная часть атомов углерода находится вне твердого раствора и переходит на дислокации.

После закалки с экстремальных температур нагрева во всем интервале температур отписка от 240°до 6004 наблюдалось уменьшение периода ревотки об - фазы по сравнению с закалкой -с обычно принятия температур нагрева. Это свидетельствует о задервке процесса карбидообразования в интервале образования <5 карбида.

5. Формирование структуры теплостойких ¡ламповых сталей в зависимости от термической предистории.

Использование термической обработки с нагревом до экстремальных температур не представляется .воэмовныы, хотя при этом мояно достичь высокий уровень плотности дислокаций, повышение теплостойкости. Внсокие температура нагрева внзнваат резкий .рост аустенит-ного зерна и снияенис сопротивления хрупкому разруюенив. _ '

Используя наиболее благоприятна термическую предыстория стали, в частности закалку с аистремальных температур-и последующий отпуск, можно одновременно задзйствовать несколько направлений"дополнительного улучшения свойств. Это подготовка структуры с целью получения мелкого зерна при позторных нагревах, создание субструк-турн и сохранениз ее элементов при последней фазовой перекристаллизации и воздействие на вторую фазу.

Металлографические исследования покаэнвавт, то начало обра^ зевания ацетенита характерно образованием внутризеренной текстуры т.е. образованием близко ориентированных новых аустенигнкх зярен. Эта' ориентированность нарушается при дальнейшем нагреве. Сохраиэииа зависимости уровня дефектности кристаллического строения от тп.'ратурн предварительной термической обработки свидетельствует о наследовании элементов исходного субмикростроения. Достаточно высокий уровень дефектности кристаллического строения говорит о том, что набЛвдаемый в результате повторной закалки прирост плотности дислокаций обусловлен не только пряиым наследованием дислокаций. Очевидно чем выше уровень Наследуемых дислокаций, том болызе активизируется генерация дислокаций в процессе ^ - оС превращения при охлаждении во время второй закалки. Полоаение максимума дефектности решетки при окончательном отпуске не меняется и соответствует экстремальной температура первой закалки. Влияние промежуточного отпуска оказалось различно дл.ч стал"! 5Х11Н, 4ХНФС

и Д5, хотя пре*>.'Чтительнан выглядит пронешуточный отпуск ПРЦ 550-600 ° С.

D соответствии с изменением уровня дефектности кристаллнч^р-кого строения стали меиялтся и другие структурные параметры. Количество остаточного аустенита- несколько спивается, когда предварительная закалка производится о 1100-1150° С. ;

В зависимости от термической предысторией меняется содеряание углерода в твердом растворе. Его содермание в остаточном адстеките существенно выше его среднего содернания, Use при закалочном ох-лаадеиии происходит перераспределение углерода меаду Фазами, а максимальная его концентрация приходится на температуру предварительной закалки 1100-1150° С. Дополнительный низкий отпуск способствует дальнейшему насыщении остаточного аустенита углероден. В связи с этим существенно иеняется' состояние твердого раствора " сб - фазы.

Тетрагональность реветки мартенсита в зависимости от температуры предварительной закалки меняется. Она минимальна, если пред-, верительная обработка проводилась по экстремальным рекиыам, Уменьшение углерода в тетрагональной решетке об- фазы монно ' связать с переходом его атомов на дислокации еце б процессе закалочного охлаждения, а такяе вытеснением в ос'татсчний аустенит. Наблюдается определенная закономерность изменения периода решетки - фазы теплостойких сталей в зависимости от тсыператури предварительной закалки; он минимален при предварительной закалкв с 1150° С, Ноина предполоаить, что до достаточно высоких температур отпуска час71» атомов углерода находится вне твердого раствора, на дислокациях.

Предварительная закалка влияет такие на размер аистенитногр зерна при повторной фазовой перекристаллизации. Размер зерна аус -Тенита циенызается (по среднему диаметру) в среднем от 0,012 до О, 008 нм , хотя эти значения и находятся в пределах одного балла размера зерна по ГОСТ 5639-82. Закалка с высоких температур переври дит все карбидц и тугоплавкие примесное фаза в твердив растрор,. При прожиточном отпуска как карбида, так и тугоплавкие фазц ян-' деляатся в виде дисперсных частиц из твердого рестворр, Зти частицы являатся "барьерами" к росту аустениткого зерна при повторном'; нагреве под закалку.Если частицы' очень мелкие и не устойчивы к растворении, их барьерный эффект ослабляется. Если прокеауточцы*} отпуск проведен при достаточно высокой температура и частица «с-

тойчивн к растворекиз яри повторчокоб-J/ превращении, то барьерный эффект хорово закеюн по размеру аустенита. Н всех изученных сталей вторая фазоваг перекристаллизация обеспечивала измельчение аус-тенитного зерна.

Таким образом, в результате предварительной и окончательной термической обработок установлено, что формирование структуры при окончательной-термообработке теплостойких сталей происходит при непосредственным влиянии термической предыстории,Повторная фазовая перекристаллизация происходит в условиях наследственной , передачи элементов исходной сцбструктдрн. Существуют экстремальные температуры предварительной термообработки (закалка, промеяиточного отпуска), когда образуется максимум дефектности кристаллического строения. Для теплостойких ютамповых сталей марок 5ХНМ, 4ХКФС, Д5-это температура' закалке 1150*0, а променутсчного отпуска - 550 -600°С. В этой главе впервые показано, что уже в процессе закалочного охлаждения происходит перераспределение атомов углерода внутри твердого раствора; переход их из тетрагональных пэзиции рб -фазы на дислокации и остаточный аустенит. Этот процесс идет наиболее интенсивно, если первая закалка била проведена с экстремальных температур. При проведении окончательного отпуска 240еС происходит дальнейшее перераспределение углерода меяду фазами. Таким образом в зависимости ' от условий предварительной термической обработки наблпдаятся различия в процессах отпуска. Чем вине плотность дислокаций, тем легче атомы углерода переходят из метастабильннх положений тетрогональной решетки в более стабильны!; позиции.

6. Влияние термической предыстории на свойства сталей для горячих штампов. Практическая реализация рекимоя термической обработки штамповых сталей с двойной фазовой перекристаллизацией. Б этой главе рассматривается влияние термической ,редкетории (предварительной термической обработки) на прочное 1ные свойства, горячув износостойкость, теплостойкость штамповых сталей для горячего де-Формировлния, а такие результата практической реализации предлагаемых реиинов термической обработки.

Прочностные свойства атамповых сталей являются одними из основных свойств, определяющих служебные свойства штампов.. Особенно ваяным является сопротивление мэлям пластическим деформациям, что обеспечивает сохранность гравврн штампа от потери размеров и износа.

Прочностные свойства определяли при испытаниях образцов нз' растянение. Предварительная и окончательная термическая обработки проводились в соответствии с ранее изложенной методикой, а температура окончате-¡-кого отпуска образцов была для стали 5ХНМ-500"С, а для 4ХМФС-650 "С. Твердость после отпуска была в интервале ÜRC 40...45.

Результаты испытаний образцов пйказали, что прочность стали изменяется в полной соответствии с изменениями параметров тонкой структуры, наблюдающимися при термической обработке с двойной фазовой перекристаллизацией. Наиболее четко эта связь наблюдается Ь Условным пределом текучести.

Если предварительная закалка била проведена с .температуря нагрева 1130'С, то рост предела текучести 9 стали 5Х1Ш достигает до 202: у стали 4ХМФС наблядаемнй эффект нипе - около 112.

При термической обработке с двойной фазовой перекристаллизацией у изученных сталей происходит большая легированность твардого раствора и наблюдается увеличение теплостойкости. Заметный рост ,теплостойкости имеет место, если температура первой закалки была И50-1200°С. Влияние температуры промежуточного отпуска весьма су-4 щественна. Теплостойкость г.озрастает с ростом температуры прямеяу-точного отпуска, но повидимому имеется экстремум. Наибольший уровень ее у изученных сталей приходятся на пронеяуточный отпуск 550600° С: он хором наблюдается дазге в с луч? г небольшого эффекта роста теплостойкости, как у стали 4ХЙФС. , . <

' На основании проведениях исследований пп формирования тонкой структуры, изменение периодов ракетки с/. - Фа?ч при термической обработке с двойной'фазовой перекристаллизацией, и такие основывалась на работах Г.В.Курдюмова. И.И.Гпльдвт-"Лиа и других мовно предполояить, что повяиение теплостойкости связано не только о лучшей растворимость» легируюиих элементов. Высокая плотность дислокаций при термообработке по зкетрпмальним ретенаи водет к переходу значительной части атомоз углерода на дислокации. Очевидно этот углерод не участвует в карбидообразовании до достаточно высоких температур отпуска. Происходят замедление ксрбидсобр'ззования и только при нагреве 550-G00*C идет вторичная дисперсионное твердение. Запаздывание карбидообразовзния и замедление коагуляции приводит к росту теплостойкости. Этот рост сказался значительным по сравнению с теплостойкость» стал;', пасло стандартной термической

öipaßQTKH и составил:

- а стали 5ХИМ от 470*до 600е С;

- а стали 4ХНФС от 610°до 680° С;

- и стали Д5 от 525°до 600° С.

Вцсокий уровень плотности дислокаций, повышенная теплостойкость и прочность втамповых сталей для горячего деформирования после термической обработке с двойной фазовой перекристаллизацией лозволяпт предполсвить улучшение такие горячей износостойкости.' Задача определить гррячуи износостойкость стали после указанной термообработки била на tri ¡¡оставлена впервые и вытекала из условий работы «тампового. в частности прессового инструмента.

Испытаниям были подвергнуты образцы из стали-5ХНИ, термически обработанные по различным ресикам: Предварительная закалка образ-, нов проводилась с температур нагрева Ш.1000.1100,1150,1200е С. . |1роме1уточный отпуск брали 550° С как обеспечивавший наиболее высокий уровень плотности дислокаций и высокая теплостойкость. Повторная закалка проводилась с температурь нагрева 870" С, а окончательный отпуск 5004 на твердость HRC 42-44. Результаты испытаний приведена на рисунке 4. Как видно из рисунка, ньсмотря на большой рагброс экспериментальных данных, существует экстреиальнаа_зависи-

№ т И 00 чеоо' -¡енмрыщра nßeööqpm . гаками, Т

Pttc. Л. Изменение величины износа стали 5Х1Ш при испытаниях на горячую износостойкость в зависимости от температуры предварительной закалки. Окончательная термо-йиработк-i - закалка В?0°, отпуск 500" С.

0.09

т

ность величина износа от температуры предварительной закалки. По сравнения со стандартными реагимаки термической обработки при использовании двойной фазовой перекристаллизации по экстремальны» реяимам мояио увеличит® горячув износостойкость стали 5ХКМ около 1,5 раз. Анализ показывает, что эти данные достаточно достоверны, т.к. большее количество испатаний позволяет свести к минимуму ошибку среднеаркфмзтической величинн'износа.

Судя по экстремальной зависимости горячая износостойкость'зависит от плотности дислокаций, которая приобретает максимальное значение при температуре предварительной закалки 1150" С.

На основании полученных результатов по механизму формирования структуры теплостойкой стали а зависимости от ее термической пре-?ястории, а такзе на основании дайнах по прочностным свойствам, теплостойкости и износостойкости «ояно рекомендовать следуюцие ре-яямя термической обработки для горячих штампов:

- для стали 5ХНМ: закалка И50вС, промеяуточннй отпуск 500°, вторая закалка 070е и отпуск 500-550°. С:

- для стали 4ШС: закалка 1150*0, промежуточный отпуск 600е, вторая закалка 830-350° С, отпуск 550-600° С:

- для стали Д5: закалка 1150* С, проиеяуточний отпуск 550е, вторая закалка 870е, отпуск 500-550"С. Все эти рекима термической обработки обеспечивают создание структур, с мелким аустзнитным зерном, высокой- плотиостьв дислокаций, дисперсными карбидами, максимальна •легированным твердым раствором при э'тсрчй закалкэ.

Разработанные режимы термической обработки итампсвых сталей были использованы для изготовления и испытания опытной партии инструментов. Били изготовлены по 20 матриц из стали 5ХНН для прессования молибденовых слитков. Первая партия матриц была изготовлена из горячекатанного металла и термически, обработано ■ по стандартной технологии: закалка 670' С, отпуск 450-500" С. Вторая партия бнла изготовлена также из горячекатанкой стали, но термически обработана по предлагаемой технологии: предварительная закалка 1150°, промежуточный отпуск 550° , вторая закалка 870° , отпуск 500* С. Испытания проводились в цехе Н 9 УзКТЯМ на прессе модели П0340 с усилием 1000 т.

Молибденовые слитки были нагреты в печи г атмосфере водорода до 2000", С. Слитки имели размеры: диаметр 93 мм. длина 20,0 т. После установки слитков, в контейнер проводилось прессование до диа-

«

метра 32 йь\ а длина прессовки доходила до 1600 мм. бее матрицы из стали 5Ш. термически обработанные по стандартной технологии, вы-дервивавт не более 3 прессовок. При этом происходит сильный износ внутренней поверхности, что изменяет размеры прессовок. Однако ча-ц всего происходит деформация и последующий разрыв матриц. По данным УзКТЗИ изготовление матриц из более теплостойкой и прочной ¿тали ЗХ2В8Ф позволяет увеличить стойкость матриц до 5 прессовок.

Применение матриц из горячекатанной стали 5ХНМ, термически цбработанных по предлагаемой технологии,' позволяет увеличить их стойкость до 6-8 прессовок. Происходит увеличение стойкости в минимальном варианте в 2-2,5 раза (т.к. некоторые матрицы выдервива-ли до 10 прессовок). Таким образом, найденные рекиыы термической обработки с двойной фазовой перекристаллизацией могут быть рекомендованы для широкой номенклатуры втампового инструмента горячего деформирования, изготовленного из наиболее вироко применяемых сталей 5ХНН. ОФС.

Разработанные реаимы переданы для внедрения на Наманганский мааииостроительный завод с омидаемыи экономическим эффектом 250 ООО су« в год.

В И В О Д И

1. Установлена перспективность повышения служебных свойств сталей для горючих штампов путей оптимизации их термической предыстории.

2. Технологически наиболее целесообразным способом создания необходимой термической предыстории теплостойких штаыповых сталей является аьпалка с промеацточныа отпуском. При этом, сццествцйт экстремальные температуры нагрева под закалку (1150*0). когда после феламдшш формируется структура с максимальной плотностью дислокаций "6 - фазы.

3. При проведении предварительной закалки обнаруаена перераспреде-^ииь ьтьйо'и углерода вце в процессе закалочного охлаадения . меаду рлза*ш и дефектами структуры стали. Значительная часть атомов уг-■¡¡¿рода прреходит из тетрагональной позиции ренетки мартенсита на Айслокацни Фазы и остаточный аустенит. Проведение низкого отсека способствует дальнейвему перераспределений цглерода мемди

:Ф' ■? ^ фазйли: происходит дальнейвее обогащени-; ^ - рази угле-

Переход значительной части атомов углерода на дефекта решетки

об - фаз« ведет к уменьшению периода решетки. После закалки с экстремальных температур во всей интервале температур отпуска период реяетки остается на минимальном уровне. Это свидетельствует, что до самих высоких Температур отпуска часть атомов углерода не приникает участия з карбидообразовании,

5. Повторная фазовая перекристаллизация лисле предварительной термической' обработки теплостойких итамйовнх сталей проходит'в условиях наследственной передачи элементов исходного субникростроення при - £ - об превращении. Наиболее внсокий уровень плотности дислокаций достигается при предварительной закалке с 1150° С и промежуточном отпуске 550-600° С.

3. Повторная фазовая перекристаллизация и последившая закалка предварительно термообработанной стали тэкве ведет к перераспределению углерода мевду Фазами стали. Если предварительная термическая обработка проведена по экстремальным ренинам, то после повторной закалки впервые наблядэли эффект наиболее интенсивного перехода углерода иэ об - фазы в £ фазу, Содернание углерода в ,остаточном аустените значительно вянгс его среднего содеряания в стали.

7. После двойной фазовой перекрист^лизоции величина аустенитного зерна принимает минимальное значение, если предварительная закалка была 1150° С и выпе, а промеауточный отпуск 550-800° С.

8. Период реяетки сС - фазы теплостойких сталей после термической обработка с двойной фазовой перекристаллизацией по экстремальным реяимам приобретает минимальное значение. В этом случав с ростом температура отпуска лэ наблюдается уменьшение, увеличение и новое сниаение периода р&зетки, связанные с выделением карбидов цементного типа, их растворения и нового выделения специальных карбидов. Это может свидетельствовать о том, что часть атомов углерода находится на дислокациях, не принимает участия в карбидообразова-нии до достаточно высоких температур отпуска,

3. Термическая обработка теплостойких итамповмх сталей, проведенная по экстремальным реяимам, повывает прочность при испытаниях на растиение (предел текучести) от 11 до 20^. •

10.Теплостойкость итамповых сталей для горячего деформирования может быть повыоена от 70° до 130® С, если предварительная термическая предыстория заключается в закалке с 1150°С, а .промежуточный отпуск 550-500 " С.

И JlpüMUttneriimun испытаниями опытных партий инструментов, /шдиерг-нугых термической ойрсоотке по разработанным нами реаимам (закалка 1150' С, промежуточный отпуск 550 ° С, вторая закалка для. стали 5ХНИ а?0" О, отпуск 500 е С). установлено увеличение стойкости при горячем деформировании молибденовых слитков в 2-2,5 раза.

Разработанные реяимы термической обработки переданы к внедрение на Наыанганский машиностроительный завод с ожидаемым зкономи-ческим эффектом 250 008 суа в год.

Основные содержание работы отраиено'в следующих публикациях: ). Вбдукаххаров Э.А., Нухамедов A.A. Влияние предварительной термообработки на теплостойкость стали. Сборник научных трудов ТавПИ, 1950, с.-30-39.

2. нбдукаххаров З.й. Изменение теплостойкости стали 5ХНУ после термической обработки с двойной фазовой перекристаллизацией. Тезисы докладов республиканской научно-теоретической конференции "Современные методы термической, химико-термической обработки и поверхностного упрочнения деталей машин и инструментов". Таи-«ент, 13Э0, с. 67-69.

3. Ибдукаххароь 3.(1., Иухамедоь fi.fi. Повышение стойкости штампов термообработкой. Тезисы доклаьов всесоюзной научно-практической конференции "Учение и специалисты в решении социально-экономических проблем страны". Ташкент, 1931, с, 14Ö-149.

4. АОдукаххаров З.й. Термин ишлов бериш иараёнида температурашшг пулатнинг хоссаларига таьсири. Наманган ьилояти ва партия таики-лотининг ä(l йилигига башиланган илмий амалий конференция. 1991, б. 45-46.

5. йбдуклххароь З.А., Нухаыедов A.A. Куп марта такрор циздириб тврник иилов беришнинг иссицбардои пулатлари хоссаларига таьсири. Тип.Дав.Техн.Дор. Ей олнмлсф туплзыя. 1933, 42 б.

6. Йбдукаххарпв З.А., Уухамедоь (1,(1. Бир неча марта цайта кристал-линни цсцли билан термин имлаиган пулагларда сгрукгураларнинг косил булини. Тов.Дав.Техн.flop. Ей олимлар туплами. 1933, 43 Ь,

?. Айдцкаххаров З.А., Нцхамедое ft.fi., Эыиралнев (1.Н. Аналитическое разделение дифракционной линии мартенсита стали. Сборник научных трудов. ТаиГТУ. 1333, 72 с. 8. Пуха«:'Дои Н.Й, УаЙЛВДОВ P.P., Абацкаххаров 3-Й. Влияние термический предыстории на структуру и сиойегъа «ладьй. Тезисы Лвклздоп научно-теоретической и технической ^иереренцин лрофес-

соров, прерпппвателей, аспирантов и научных работников. Ташкент. 1994. 42 г..

9. Муханедов Л.р.., Мавледов P.P., Йбдукаххаров З.П. Влияние термической предыстории на свойства теплостойких сталей. Тезисы докладов республиканской научно-технической конференции "Современные методы термической, химико-термической обработки и поверхностного упрочнения деталей машин1 и инструментов". 'Ташкент 1994. с. 3.

ТЕРМИН ШОВ БЕРИИ ТДРИХ1ШИНГ ИСЩ ХОЛИДА ДЕФ0РШ1ИЯЛ08ЧИ

ПУЛАТЛАРНЙНГ ХОССШРИГП ВО СУНГИ ТЕРМИН БЕРЩДЙН КЕИИНГЙ

ЧИДЙМЛИГЙГЙ ТАЪСИРИ

Саноатда иилаб чичариииинг бозор ш$тисодиёти иароитига утиши ресурслардан теяачли фойдалания гехнологияларини иилаб чичивнииг талаб этели. Иундай усулларидан бири - Су такрор кристаллантнриб термин ишлов бериа яэра§ни булиб, пировардида ($отиммаларнинг хос-саларидаи туларо^ фойдаяаниш имкониятн яратилади,

Ю^орида баён цилинган технологиянинг узига хос хусусияти иун-даки, намуналар дастлаб пцори хароратда ^иэдирилади ва тоблонадн. Термин имов берилганда пулатнинг кристалл доналари йИрчклашади, лскин карбид ва оксид заррачаларннннг ацстенитда тула эрияига, хамда сооутиа вараёнида кристалл панкара нуцсондарини зичлиги ор-тииига зрииилади.

Биринчи ва охирги босрч термик нталамар орасида, намуналар хар хил хароратда .буиатилади. Буватим вараёнида цаттик эритмадан • аяралиб чиодан ауда майда карбид эаррачалари дислокациялар атрофи-да иойлашади ва ул^рнииг туррунлигини оииради. Термик ишлов бериш-кинг охирги бос^ичида намуналар одатдаги хароратда (йс3- + 30-50" С) ){издирилади, Натияада мукаимял хассаларга эга булган структура косил булиб, 5Х!Ш ва 4ХИФС пулатдарининг пссщ бардостлиги (НЙС 40 вэ HRC 45 да) 70-130° С гача огади.

Янги, технология буйича исcjhj холда ишлов берйшда 5ХНМ пулатидан тойёрланган матрицалар бевосита ишлаб чш}аришда. синаб курилди.

Таярибалардан янги технология буйича термик рлов берилганда иатрицаларнинг эмирилишга бардогалиги ва чидамлилиги одатдаги Технологиям нисбатаи 2-2,0 марта »ijopn эканлиги аниранди.

Ишлаб чичарилган технология Наманган машинасозлик заводидэ

iiwujb 'IHijapHlira üüinift ¿HHiPd ijaÖUJI IjlUiHHJUi bii KyiH/iäälTätl MjlHCOflJifc ■I'Oii^a Sujiura 25ü ODO cyuHM TasmitJi stsäh .

The Influence of T'hersal History sta^p steels for hot def ¿nation on the properties steels and stamp steadfastness after final heat treatment.

fibllucakliaruv Zähill

Tashkent State Technical University - Tashkent 1995 ßbstrakt

The influence of theritil history on the structure ami proper-, fits acquired by steel as a resalt of heat treatment is investigated Ly X-ray deffractoaetry and metaliographic microscopy. It is shoun that the previous heat treatment affects the level of crustal structure iisperiection, the aaount of retained austenite, the distribution of carbon anony the phases, and the austenite grain size after the final heat treatment. The original state is shoun to have a vital bearing on the strength and hot uear resistance of steel after the final heat treataent. The heat resistance of 5XHH and 4XU&C steels can be raized ( at IIRC 40 and ¿5 ) by as much as 30 -120 C.

The preliminary heat treataent included the heating to exlrenal tespä.rature, folloued by cooling ir< uater. or oil iquenching). The Quenching specimens uere tempered at tesperatures In the range 550-600 C. The repeated phase recrystallization consisted tri heating to the usually accepted tenperatures. The final tespering tosperature uas varied In the range 500-650 C. f'oulild-recrlstallizauori heat treatment can provide «ore staap

stedfastness. _ __ $$<

(l<uuxct№>B BfinV. lO'jf r . bOjül i/i«. iiuc(iiniiiiii<in iicsaa, 6ynta Hii

yti. u. *. i yn. ail 4., JUfm c>0 , U>H H 1/95. Oioeniiito B innorpiijiitu TnulTy. Tiiiuiiiiu, UyjfujKuun, ya, TuJiaOa.iaj), 61.