Штамповые стали


Штамповая сталь

Штамповые стали предназначены для штампов горячего деформирования и форм для литья под давлением, т.е. для работы при повышенных температурах, попеременном и многократном нагреве и охлаждении рабочего слоя, динамических нагрузках, а в ряде случаев и при значительных коррозионном воздействии обрабатываемого металла. Таким образом, эти стали должны удовлетворять большему числу требований, чем быстрорежущие.


Штамповые стали должны иметь:


  1. Высокую теплостойкость, обеспечивающую необходимое сопротивление пластической деформации в рабочей поверхности штампа при нагреве. Она характеризуется по температуре, при которой предел текучести остается не ниже 90-100кгс/мм2, поскольку удельные нагрузки при горячей штамповке достигают 80-90 кгс/мм2, и по температуре нагрева, после которого сталь сохраняет твердость HRC 45 (а также HRC 50 для более теплостойких сталей). На эту твердость обрабатывают большинство штампов, так как в этом случае достигаются вязкость и необходимая  износостойкость.

  2. Вязкость – более высокую чем у быстрорежущих сталей; эта характеристика для штамповых сталей является очень важной, так как она во многом определяет и устойчивость против разгара. При твердости HRC 45 она должна быть для большей части штампов не ниже 4-4,5 и 6 кгс·м/см2 при 20˚С и при температуре эксплуатации соответственно. Выполнение этого условия усложняется тем, что штампы в отличии от режущих инструментов имеют крупные размеры, когда сильнее проявляется отрицательное влияние масштабного эффекта, усиливающего с увеличением содержания карбидообразующих элементов в стали;
  3. Высокую устойчивость против разгара; она тем лучше, чем больше вязкость и меньше коэффициент теплового расширения.
  4. Стойкость против коррозии и прежде всего окалиностойкость; эти свойства должны быть у сталей для штампов, рабочая поверхность которых нагревается в эксплуатации до более высоких температур (>650-700˚С) и особенно для форм литья, испытывающих агрессивное воздействие жидкого металла. Повышение стойкости достигается легированием хромом, количество которого в штамповых сталях этого назначения больше (6-12%), чем в быстрорежущих.


Теплостойкость штамповых сталей создается сложным легированием теми же элементами, как и быстрорежущих: вольфрамом, молибденом, хромом и ванадием, а для некоторых сталей также и кобальтом.


Штамповые стали делят на стали для инструментов холодного и горячего деформирования.


Стали для инструментов холодного и горячего деформирования. Штампы небольших размеров, простой формы, работающие в легких условиях, изготовляют из углеродистых сталей У10, У11, У12. Штампы диаметром 75-100 мм более сложной формы и для более тяжелых условий работы изготавливают из сталей повышенной прокаливаемости Х, ХВГ. Для изготовления инструмента, который должен иметь высокую твердость и повышенную износостойкость, а также малую деформируемость при закалке, применяют стали с высокой прокаливаемостью и износостойкостью, например сталь Х12Ф1 (1,25-1,45%С; 11-12,5% Cr; 0,7-0,9%V).


Для инструмента, подвергающегося в работе большим ударным нагрузкам (пневматические зубила, обжимки, ножницы при холодной резке металла), применяют стали с меньшим содержанием углерода, повышенной вязкости 4ХС, 6ХС, 4ХВ2С и др. Эти стали заказывают в масле с температуры 840-900˚С (в зависимости от стали) и отпускают при температуре 240-270˚С с получением твердости HRC 50-55.


Стали для инструментов горячего деформирования. Химический состав некоторых сталей для штампов горячего деформирования приведен в табл. 1. Стали 5ХНМ5ХГМ, 5ХНВ, применяемые для изготовления молотовых штампов, содержат одинаковое количество (0,5-0,6%) углерода и легированы хромом. Такое содержание углерода позволяет получить достаточно высокую ударную вязкость, а хром повышает прочность и увеличивает прокаливаемость. Никель вводят в этой стали с целью повышения вязкости и улучшения прокаливаемости. Вольфрам и молибден повышают твердость и теплостойкость, уменьшают отпускную хрупкость, измельчают зерно и уменьшают склонность стали к перегреву. Марганец, как более дешевый легирующий элемент, является заменителем никеля.


Штамповые стали 3Х2В8Ф5Х3В3МФС и другие применяют для вытяжных и высадочных штампов, а также пресс-форм для литья под давлением. К этим сталям предъявляют повышенные требования по теплостойкости и разгаростойкости и меньшие требования по прокаливаемости.


Таблица 1

Химический состав (%) некоторых штамповых сталей для горячего деформирования

 

Марка стали

Элементы

Прочие элементы

С

Cr

W

Mo

5ХНМ

0,5-0,6

0,5-0,8

-

0,15-0,3

1,4-1,8 Ni

5ХГМ

0,5-0,6

0,6-0,9

-

0,15-0,3

1,2-1,6 Mn

5ХНВ

0,5-0,6

0,5-0,8

0,4-0,7

-

1,4-1,8 Ni

3Х2В8Ф

0,3-0,4

2,2-2,7

7,5-8,5

-

0,2-0,5 V

5Х3В3МФС

0,42-0,52

2,5-3,2

2,5-3,2

0,8-3,6

1,5-0,8 Si

 


Таблица 2

 

 

Химический состав штамповых сталей для деформирования в холодном состоянии

 

Марка стали

С

Сr

V

Прочие

0,80-0,95

1,4-1,7

-

-

Х12

2,00-2,20

11,5-13,0

-

-

Х12М

1,45-1,65

11,0-12,5

0,15-0,30

0,4-0,6 Mo

Х12Ф1

1,20-1,45

11,0-12,5

0,70-0,90

-

Х6ВФ

1,05-1,15

5,5-7,0

0,40-1,70

1,1-1,5W

 

 

Наш новый сайт: Металлопрокат в Петербурге