SU1013500A1

SU1013500A1 - Method for hardning tools of die steels

Info

Publication number: SU1013500A1
Application number: SU813287255A
Authority: SU
Inventors: Александр Демидович Озерский; Александр Аркадьевич Кругляков; Галина Александровна Панова; Рафаэль Павлович Изаков
Original assignee: Ленинградский Ордена Ленина Кораблестроительный Институт
Priority date: 1981-05-13
Filing date: 1981-05-13
Publication date: 1983-04-23

Abstract

СПОСОБ УПРОЧНЯЮЩЕЙ ОБРАБОТКИ ИНСТРУМЕНТА ИЗ .ШТАМПОВЫХ СТАЛЕЙ , включающий нагрев до температуры аустенизации, выдержку, подстуживание и многократную пластическую де формацию с промежуточными выдержками , отличающийс тем, что, с целью повышени эксплуатационной стойкости путем увеличени предела текучести, деформацию осуществл ют со степенью 0,1-3 при ЗОО-ЗОО с дл первого цикла с повышением температуры на 20-1ОО С дл каждого последующего цикла до достижени температуры эксплуатации 650-800С, не допуска при этом охлаждени после пластичес;кой деформации в каждом цикле ниже А . % сгA METHOD FOR STRENGTHENING THE TOOL FROM STAMP STEELS, including heating to austenization temperature, aging, podstuzuzhivanie and multiple plastic deformation with intermediate exposures, characterized in that, in order to increase the operational durability by increasing the yield strength, deformation, a decorating material is made by a decorating tool. -3 at ZOO-ZOO c for the first cycle, with an increase in temperature of 20-1OO C for each subsequent cycle until the operating temperature reaches 650-800 ° C, while not allowing cooling down after pl stiches; Coy deformation in each cycle A below. % sg

Description

со ел Изобретение относитс к металлур гии, в частности к способам термоме ханической обработки штамповых сталей дл гор чего деформировани . Известен способ многократной механико-термической обработки стали, заключающийс в многократном деформировании заготовок на величину до окончани площадки текучести с пром жуточным старением между циклами де формировани в дорекристаллизационном интервале температур. Така обработка приводит к увеличению плотности заторможенных дислокаций и, как результат, к повыше нию прочностных свойств стали Ij. Однако достигнутое термопластическое упрочнение при температурах выше значительно ослабевает и поэтому не оказывает заметного вли ни на износостойкость инструмента . Способ не эффективен дл упрочнени штамповых сталей, претерпевающих в процессе эксплуатации oL- ЗГпревращение. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаем му результату вл етс способ термЬ механической обработки, включающий /нагрев до температуры аустенизации, охлаждение с изотермической вJpepжкой , в процессе которой производ т многократную пластическую деформацию .. Упрочнение, достигнутое известным способом, обладает недостаточной термической стабильностью, а пр нагреве выше АС вообще исчезает. Цель изобретени - повышение экс плуатационной стойкости путем увели чени предела текучести. Поставленна цель достигаетс те что согласно способу упрочн ющей об работки инструмента из штамповых ст лей, включающему нагрев до температуры аустенизации, выдержку, подсту живание и многократную пластическую деформацию с промежуточными выдержк .ами, деформацию осуществл ют со ст пенью 0,1-3,0 при 300-500°С дл пе вого цикла с повышением температуры на ZO-IOO C дл каждого последующего цикла до достижени температуры эксплуатации, равной бЗО-ВОО С, не допуска при этом охлаждени после пластической деформации в каждом ци ле ниже А . Этот способ упрочнени наиболее эффективен при обработке сталей заэвтектоидных по структуре (или близких к эвтектоидным) и легированных элементами, образующими специальные карбиды, карбонитриды или интерметаллиды . Практическое осуществление способа возможно лишь в том случае, еепи сталь обладает высокой уст.ойчивостью переохлажденного аустенита в перлитной и промежуточной област х,а критическа температура А лежит ниже температур, до которых разогреваетс инструмент в процессе эксплуатации . Сталь после любого исходного режима термической обработки подвергают аустенизации при температуре выше А« и охлаждают до 500-300с. В течение .изотермической выдержки при указанных температурах начинаетс выделение из перёохлах денного аустенита А специальных карбидов (К) (или карбонитридов , интерметаллидов). 3-6-кратное пластическое деформирование рабоче 1 зоны инструмента со степенью до 3 за цикл при постепенно повышающихс температурах повышает плотнорть дислокаций и ускор ет процессы образовани избыточных фаз. выдержка между циклами деформировани не менее 1 мин. Упрочненный по рассмотренному способу инструмент направл етс в эксплуатацию , причем его температура в дальнейшем поддерживаетс за счет тепла деформируемых заготовок. Деформаци со степенью- 0,1-3 за цикл при начальных температурах деформировани ЗОЬ-БОО С осуществл етс без значительных затрат энергии и не требует создани специальных устройств. Деформаци ( обхсатие/ инструмента со степенью выше 3% потребовала бы ис-: пользовани специального оборудовани . Оптимальные степени деформации и температуры начала деформации определ ют исход из анализа результатов лабораторных исследований и эксплуатационных испытаний инструмента. Увеличение степени деформации за цикл в пределах от 0,1 до ведет к незначительному повышению стойкости матриц. В то же врем деформации более 3 за цикл нецелесообразны, так как если деформирование осуществл етс в интервале температур 300-500°С, то уже после 2-.3-ГО циклов накапливающа с пластическа деформаци ведет к образованию трещин на поверхности инструмента, если деформирование осуществл етс при температурах вышебОО С то усиливаетс развитие динамической полигонизации и динамической рекристал лизации, т.е.понижаетс термическа стабильность упрочненного cocтo J и . На основании приведенных данных в предлагаемом способе упрочн ющей обработки рекомендуют деформации в пре делах 0,1-3% за цикл. В табл. 1 приведены механические свойства стали ЭП-ЭЗО, полученные пос ле упрочн ющей обработки образцов в лабораторных услови х, Методика испытани заключаетс в следующем. Разрывные образцы нагревают до:: температуры аустенизации (ЯОО°С), охлаждают до ЗОО-бОО С и затем под вергаюТ испытанию при ЗОО-бОО С. Образцы подвергают 3 кратному прерывис тому .нагру ; ению, вызывающему остаточ ную пластическую деформацию 0,1-Jl за цикл и лишь при четвертом цикле испытани образец довод т до разрушени . Многократна пластическа деформа ци стали при 300-700С ведет к повышению предела текучести. Но наибольший эффект упрочнени достигаетс при Начальных температурах деформировани 300-500С. Например,,при температуре испытани сталь имеет предел текучести 325 МПа в неупрочненном состо нии и 506 МПа после А-кратной пластической дефор мации Приведенные в табл. 1 данные чзбосно вывают целесообразность проведени первых циклов, деформации при 30:0-50.0° Известно, что при каждом цикле гор чей, обработки металлов давлением температура инструмента в поверхностных сло х циклически измен етс . При этом средн температура разогрева вначале постепенно повышаетс на 20-100С за цикл, а затем тепловой режим эксплуатации инструмента ста билизируетс на каком-то определенном уровне {завис и4ем от многих факторов) Это и обусловливает необходимость повьниени температуры каждого цикла деформации аустенита в предлагаемом способе На ZO-IOO C вплоть до достижени устойчивой температуры эксплуатации инструмента. Между последним циклом деформации и началом эксплуатации не допускаетс охлаждение инструмента ниже Ац,. За счет этого сталь сохран ет структуру наклепанного аустенита при эксплуатац Предлагаемый способ упрочн ющей бработки вл етс последней техноогической операцией перед началом ксплуатации инструмента. Это отли-, ает его от известных способов ТМО, огда после деформации производ т хлаждение стали с целью протекаи мартенситного превращени . В последнем случае мартенсит наследует дислокационную структуру деформированного аустенита и за счет этого достигаетс эффект упрочнени . Однако упрочнение, достигнутое известными методами ТМО, обладает недостаточной термической стабильностью, a принагреве вышеАс (т.е. п иобратном АгЗГпревращении) вообще исчезает. Следовательно , этот метод упрочнени мало эффективен дл т желонагруженного прессового и штампового инструмента. В табл, 2 представлены результаты упрочнени по предлагаемому способу и по известному. Способ упрочн ющей обработки штамповых сталей используют дл поверхностного упрочнени матриц при прессовании труднодеформйруемых медных сплавов, В процессе эксплуатации матрицы разогреваютс до 650-800°С, Опытные матрицы изготовл ют из стали ЭП-930 , Эта сталь имеет сравнительно А,.. 615°С и обланизкую температуру гц; дает высокой устойчивостью переохлажденно .го аустенита в перлитной облас-, ти (при изотермических выдержках до 5ч распада переохлажденногоаустенита на ферритнокарбидную смесь не наблюдаетс ), Матрицы с припуском на деформирование нагревают до 950-1000С, охлаждают на воздухе до 500-300 С и устанавливают на пресс. Многократное пластическое , деформирование осуществл ют на производственных прессах.при по .мону специальных пуансонов. Циклы деформировани со степенью обжати 0,1-3% чередуют с циклами прессовани слитков из медных сплавов , что обеспечивает Постепенное повышение температуры матриц, Выдерща между циклами составл ет 2-5 мин. После 3-6 циклов деформировани достигают требуемые размеры калибрующего отверсти матрицы, устанавливаетс ее температурный режим и наступает длительный период эксплуатации. Применение предлагаемого способа упрочн ющей обработки стали позвол ет повысить стойкость матриц при прессовании сплавов Л-63, БрАЖН.10-4т1 и др, в 3-i раза.The invention relates to metallurgy, in particular, to methods for the thermomechanical treatment of die steels for hot deformation. There is a known method of multiple mechanical and thermal treatment of steel, which consists in repeated deformation of the workpieces by the amount before the end of the yield area with intermediate aging between deformation cycles in the pre-recrystallization temperature range. Such treatment leads to an increase in the density of hindered dislocations and, as a result, to an increase in the strength properties of steel Ij. However, the achieved thermoplastic hardening at temperatures above is significantly weakened and therefore does not have a noticeable effect on tool durability. The method is not effective for hardening die steels that undergo an oL-ZG transformation during operation. The closest to the invention to the technical essence and the achieved result is the method of mechanical processing, including / heating to the austenization temperature, cooling with an isothermal injection, during which they produce multiple plastic deformation. The hardening achieved in a known manner has insufficient thermal stability , and the heating above the speaker disappears altogether. The purpose of the invention is to increase the operational durability by increasing the yield strength. The goal is achieved by the fact that according to the method of hardening the processing of a tool from die steels, including heating to the austenization temperature, holding, placing and repeated plastic deformation with intermediate exposures, the deformation is carried out with a layer of 0.1-3.0 at 300-500 ° С for the first cycle with temperature increasing at ZO-IOO C for each subsequent cycle until the operation temperature is equal to BSO-HEO C, while not allowing cooling after plastic deformation in each cycle below A. This method of hardening is most effective when treating steels with a structure that is eutectoid in structure (or close to eutectoid) and alloyed with elements forming special carbides, carbonitrides or intermetallic compounds. The practical implementation of the method is possible only in the event that its steel has a high stability of supercooled austenite in the pearlite and intermediate regions, and the critical temperature A lies below the temperatures to which the tool warms up during operation. Steel after any initial mode of heat treatment is subjected to austenization at a temperature above A "and cooled to 500-300s. During isothermal aging, at the indicated temperatures, special carbides (K) (or carbonitrides, intermetallic compounds) are released from the periochles of day austenite A. A 3-6 fold plastic deformation of the working 1 tool zone with a degree up to 3 per cycle at gradually increasing temperatures increases the density of dislocations and accelerates the processes of formation of excess phases. holding between deformation cycles for at least 1 min. The tool strengthened by the method described is directed to operation, and its temperature is further maintained by the heat of deformable workpieces. The deformation with a degree of 0.1-3 per cycle at the initial deformation temperatures of the BTE-ZOOP is carried out without a significant expenditure of energy and does not require the creation of special devices. Deformation (idleness / tool with a degree higher than 3% would require the use of: special equipment. Optimal strain rates and temperatures of the onset of strain determine the analysis of the results of laboratory studies and tool performance tests. The increase in strain rate per cycle is from 0.1 This leads to a slight increase in the durability of the dies. At the same time, deformations of more than 3 per cycle are not advisable, since if the deformation occurs in the temperature range of 300-500 ° C, then 2-.3-th cycles of accumulated plastic deformation leads to the formation of cracks on the surface of the tool, if the deformation is carried out at higher temperatures, the development of dynamic polygonization and dynamic recrystallization is enhanced, i.e., the thermal stability of the hardened joint J and. Based on the above data, the proposed method of strengthening treatment recommends deformations within the range of 0.1–3% per cycle. Figure 1 shows the mechanical properties of EP-ESO steel, obtained after the strengthening treatment of samples under laboratory conditions. The test procedure is as follows. Discontinuous samples are heated to :: austenitization temperature (COO ° C), cooled to COO-BOO C, and then subjected to testing at COO-COO C. The specimens are subjected to a 3-fold interruption to that load; This causes a residual plastic deformation of 0.1-Jl per cycle, and only during the fourth test cycle is the specimen brought to failure. Repeated plastic deformation of steel at 300-700C leads to an increase in yield strength. But the greatest effect of hardening is achieved at initial deformation temperatures of 300-500 ° C. For example, at the test temperature, the steel has a yield strength of 325 MPa in the non-reinforced state and 506 MPa after A-fold plastic deformation. 1, the data on the expediency of conducting the first cycles, deformation at 30: 0-50.0 ° is known. During each hot, pressure treatment cycle, the tool temperature in the surface layers changes cyclically. At the same time, the average temperature of heating first gradually increases by 20-100C per cycle, and then the thermal mode of operation of the instrument stabilizes at a certain level (depending on many factors). This necessitates an increase in the temperature of each austenite deformation cycle. ZO-IOO C until a stable operating temperature is reached. Between the last deformation cycle and the start of operation, the tool cannot be cooled below AC ,. Due to this, the steel retains the structure of riveted austenite during operation. The proposed method of hardening treatment is the last technological procedure before the start of operation of the tool. This distinguishes it from the known methods of durability, when, after deformation, the steel is cooled in order to undergo a martensitic transformation. In the latter case, martensite inherits the dislocation structure of the deformed austenite, and as a result, the strengthening effect is achieved. However, the hardening achieved by the known methods of durability has a lack of thermal stability, and when heated, it is higher than AC (i.e., inverse AGZG transformation) completely disappears. Consequently, this method of hardening is not very effective for t yellow pressed press and die tools. Table 2 presents the results of hardening according to the proposed method and the known. The method of hardening treatment of die steels is used for surface hardening of the dies during pressing of hard-to-deform copper alloys. During operation, the dies are heated to 650-800 ° C. The experimental dies are made of EP-930 steel. This steel has a relatively A, .. 615 ° C and regional temperature Hz; gives a high stability of supercooled austenite in pearlitic region, ti (at isothermal exposures up to 5 hours, the decomposition of supercooled austenite to a ferritic-carbide mixture is not observed) press. Repeated plastic deformation is carried out on production presses. For special monomer punches. Deformation cycles with a reduction rate of 0.1-3% alternate with pressing cycles of ingots made of copper alloys, which ensures a gradual increase in the temperature of the matrices. The outflow between cycles is 2-5 minutes. After 3-6 deformation cycles, the required dimensions of the calibrating hole of the die are reached, its temperature is established and a long period of operation begins. The application of the proposed method of hardening steel processing allows to increase the durability of the dies when pressing alloys L-63, BrAZhN.10-4t1 and others, 3-ifold.

Температура Temperature

Способ обработкиProcessing method

.Известный ( аустенизаци при 900°С, охлакодение до (, 3-х кратна деформаци со степенью 0,5-0,8%, охлаждение 8 масле). Known (austenization at 900 ° C, cooling down to (, 3-fold deformation with a degree of 0.5-0.8%, cooling 8 oil)

Предлагаемый (нагрев до , выдер)хка 30 мин, охлах-сдение до , деформаци со степенью 0,5, нагрев до , деформаци со степенью 1,2%, нагрев до 500°С, деформаци со степенью 1,1%, нагрев до , испытание образца)The proposed (heating to, extraction) xca 30 min, cool-up to, deformation with a degree of 0.5, heating to, deformation with a degree of 1.2%, heating to 500 ° C, deformation with a degree of 1.1%, heating to sample test)

а 2a 2

ТаблицSpreadsheets

Механические свойства испытани -,СMechanical properties of the test, С

GB, МПа I (, МПа сГ,GB, MPa I (, MPa cG,

, %%

2210 i860 3,2 12,0 325 18 31,7 75,2210 i860 3.2 12.0 325 18 31.7 75,

«12"12

26,8 72,126.8 72.1

i|85i | 85

Claims

’THE METHOD FOR STRENGTHENING THE TOOL FROM THE STAMPING STA-

LEU, including heating to austenitizing temperature, holding, curing and repeated plastic deformation with intermediate endurance, characterized in that, in order to increase the operational stability by increasing the yield strength, the deformation is carried out with a degree of 0.1-3% at 3 ° C ~ 5 ° C for the first cycle with a temperature increase of 20-100 ° C for each subsequent cycle until the operating temperature reaches b50-800 ° C, while not allowing cooling after plastic deformation in each cycle below