SU1177365A1

SU1177365A1 - Method of hardening hammer dies

Info

Publication number: SU1177365A1
Application number: SU833667450A
Authority: SU
Inventors: Алла Борисовна Гоголь; Алла Алексеевна Маркуца; Григорий Андреевич Чикаленко; Людмила Николаевна Мальцева; Юрий Федорович Иващенко
Original assignee: Производственное Объединение "Ждановтяжмаш"
Priority date: 1983-11-30
Filing date: 1983-11-30
Publication date: 1985-09-07

Abstract

СПОСОБ ЗАКАЛКИ МОЛОТОВЫХ ШТАМПОВ, включающий нагрев до температуры аустенизации, выдержку, подстуживание и многократное охлаждение вначале в среде с максимальной охлаждающей способностью до достижени на поверхности издели температуры начала мартенситного превращени , а затем в среде с мшшмальной охлаждающей способностью до достижени на поверхности издели температуры верхней ветви начала распада аустенита по типу второй ступени и окончательное охлаждение в среде с промежуточной охлаждающей способностью с момента достижени в центре издели температуры , соответствующей температуре центра .издели при непрерывном охлаждении в масле в момент перехода поверхности точки М, отлиS чающийс тем, что, с целью (Л повьшени уровн механических свойств путем увеличени однородности структуры, в процессе окончательного охлаждени провод т термоциклирование в интервале температур от 400 жо 200с. «VI Ч О9 О) METHOD OF HARNESS OF THE MOLOTOVA STAMPS, including heating to austenitization temperature, holding, pressing and multiple cooling, first in an environment with maximum cooling capacity until the temperature of the product starts to start the martensitic transformation, and then in an environment with mass cooling capacity until the surface reaches the temperature of the upper branch the beginning of the decomposition of austenite by the type of the second stage and the final cooling in the medium with intermediate cooling capacity from the moment it reaches nor in the center of the product, the temperature corresponding to the center temperature. During continuous cooling in oil at the moment of transition of the surface of point M, differing from the fact that, in order to increase the level of mechanical properties by increasing the homogeneity of the structure, during the final cooling the thermal cycling is carried out temperature range from 400 to 200s. “VI H O9 O)

Description

Изобретение относитс к термической обработке крупногабаритных изделий, в частности к закалке литых молотовых штампов, изготовленны методом ЭШО, и может использоватьс в инструментально-штамповом производстве .The invention relates to the heat treatment of large-sized products, in particular to the hardening of cast hammer punches made by the ESHO method, and can be used in tool-die manufacturing.

Цель изобретени - повышение уровн механических свойств путем увеличени однородности структуры, The purpose of the invention is to increase the level of mechanical properties by increasing the homogeneity of the structure,

Способ закалки массивных изде- . ЛИЙ из легированных сталей,типа литых молотовых штампов осуществл етс следующим образом.The method of quenching massive items. The LIH is made from alloyed steels, such as cast hammer dies, as follows.

Нагрев до температуры аустенизации , выдержка, подстуживание на воздухе до 760-780°С и охлаждение вначале в воде до достижени поверхностью температуры на 5-50 С выше точки Мн, затем на воздухе дл с шжени температурного градиен . та между поверхностью и центром.Heating to austenitization temperature, exposure, cooling in air to 760-780 ° C and cooling first in water until the surface reaches a temperature of 5-50 C above the point Mn, then in air to increase the temperature gradient. that between the surface and the center.

Двух- или трехкратна смена охлаждени в воде и на воздухе производитс до достижени в центре издели температуры, соответствующе темпера- уре издели при непрерывном охлаждении в масле в момент достижени поверхностью точки мартенситного превращени М, Затем немедлен ное термоциклирование в интервале температур 400-20dc при многократном нагреве и охлаждении издели в воздушной среде в течение 3-5 ч.A two or threefold cooling change in water and air is carried out until the center of the product reaches a temperature corresponding to the product temperature with continuous cooling in oil when the surface reaches the martensitic transformation point M, then an immediate thermal cycling in the temperature range 400-20dc heating and cooling the product in air for 3-5 hours

При необходимости дл достижени заданной твердости изделие может быть подвергнуто дополнительному краткосрочному отпуску и отпуску хвостовика.If necessary, to achieve a given hardness, the product may be subjected to additional short-term tempering and tempering of the shank.

Дл изучени механических и технологических свойств в лабораторно-производственных услови х изготавливают методом электрошлакового обогрева из стали 5ХНМ размером 4007б0700 мм два литых штампа, которые подвергают закалке по предлагаемому и известному способам, После обработки из штампов вырезают по три пробы из поверхности, 1/3 высоты и центра, на которых-Провод т испытани механических свойств,, определ ют твердость и исследуют гIn order to study the mechanical and technological properties in laboratory and production conditions, two cast dies are made from electroslag heating from 5KhNM steel with a size of 4007 x0700 mm, which are quenched according to the proposed and known methods. After processing, three samples from the surface are cut out from the surface, 1/3 of height and the center on which Testing of mechanical properties is carried out, hardness is determined and g

микроструктуру.microstructure.

Пример I, Один из указанных литых штампов нагревают до 860 С с выдержкой 10 ч, постуживают до 780с на воздухе и охлаждают (З мцн вначале в воле до на поверхности штампа, затем на воздухе дл снижени температурного градиента по сечению (З мин), После трехкратного охлаждени с трехминутными выдержками температура центра достигает 500°С поверхности 270°С Затем немедленно подвергают штамп трехкратному термоциклическому отпуску в интервале температур 400-200 с, нагрева и охлажда его в воздушной среде.Example I, One of these cast dies is heated to 860 ° C with a holding time of 10 hours, forced to 780 ° C in air and cooled (Zmtsn first at will on the surface of the stamp, then in air to reduce the temperature gradient over the cross section (3 min), After three-time cooling with three-minute exposures, the center temperature reaches 500 ° C of the surface 270 ° C. Then the stamp is immediately subjected to stamping three-time thermocyclic tempering in the temperature range of 400–200 s, heating and cooling it in air.

Дл достижени заданной твердост производ т в течение 5 ч объемный отпуск при 500 С и отпуск хвостовика при 700-710°С,In order to achieve a given hardness, volumetric tempering is carried out for 5 hours at 500 ° C and a shank at 700-710 ° C,

Пример 2, Второй из подготовленных штампов нагревают под закалку по аналогичному режиму, также подстуживают, а охлаждают по известному способу чередованием , вода - воздух до температуры центра штампа , Окончательное охлаждение до 200°С производ т в масле, затем провод т объемный отпуск при 500С в течение 10 ч и отпуск XBOCтовиков при 700 - 710 С,Example 2 The second of the prepared dies is heated for quenching in a similar mode, also pressed and cooled by a known method by alternation, water - air to the temperature of the center of the stamp. Final cooling to 200 ° C is performed in oil, then volumetric tempering is performed at 500 ° C within 10 hours and leave XBOCovikov at 700 - 710 C,

Продолжительность отпуска 10 ч .выбрана из расчета совпадени его с предлагаемым,, в котором термоциклирование занимает 5 ч и 5 ч объемный отпуск при 500°С,The duration of the holiday is 10 hours. It was chosen on the basis of its coincidence with the proposed one, in which thermal cycling takes 5 hours and 5 hours of volume holiday at 500 ° C,

Охлаждение штампов в воде, т,е, в среде с максимальной охлалсдающей способностью, производитс до достижени поверхностью температуры на вьш1е точки Мн, при этом в центральной части издели , сохран ющей значительный запас тепла, охлаждение происходит плавно до температур максимальной устойчивости аустенита.The dies are cooled in water, t, e, in an environment with a maximum cooling capacity, until the surface reaches a temperature at the top of the point Mn, while in the central part of the product, which retains a significant heat reserve, cooling proceeds smoothly to temperatures of maximum austenite stability.

Затем штамп охлаждаетс на воздухе ,при этом температура поверхностных слоев повьшхаетс за счет теплоотдачи от внутренних слоев металла, температура центральных слоев плавно снижаетс , Ь этот момент в центральных сло х штампа начинаетс превращение остаточного аустенита, которое протекает в промежуточной области в верхней части бейнитного превращени , а на поверхности - в нижней части. Градиен температур между поверхностью и центром издели в этот момент резко снижаетс ,The stamp is then cooled in air, while the temperature of the surface layers is reduced due to heat transfer from the internal metal layers, the temperature of the central layers gradually decreases, and this moment in the central layers of the stamp begins to transform residual austenite, which flows in an intermediate region in the upper part of the bainite transformation, and on the surface at the bottom. The temperature gradient between the surface and the center of the product at this point decreases sharply,

. Трехкратна смена охлаждени в воде и на воздухе переводит превращение как в центральных, так и в поверхностных зонах издели в область нижних областей бейнитного превращени , повьшаетс прокаливаемость , исключаетс образование феррита в центральных зонах. Однако превращение аустенита на данном этапе не завершаетс и в структуре металла присутствует 30 - 40% оста точного аустенита. Окончательное охлаждение в масле, как предусмотр но в известном способе, которое начинают с момента достижени в це тре издели температуры, соответствующей температуре центра издели при непрерывном охлаждении в масле в момент перехода температуры поверхности точки MH не допустимо, В этот момент превращение аусте нита у литой стали 5ХНМ еще не завершено и охлаждение в масле вызыв распад части его по мартенситному типу,.что может вызвать повышенные структурные напр жени , а друга часть сохран етс в стали в виде остаточного аустенита, что также нежелательно, Поэтому дп подавлени .по мартенситному типу и снижени количества остаточного аустени штамп немедленно подвергают термоциклическому отпуску в водушной ср де при колебании температур от 400 до 200 С с трехкратной сменой нагревов и охлаждений. Б данном температурном интервал , обеспечиваетс полное превращение аустенита в нижней области бейнитно го превращени как в поверхностных так и в центральных зонах издели ,. т,е, обеспечиваетс однородность структуры по сечению. Повышена твер дость издели . Однородна структура нижнего игольчатого бейнита свидетельствует об увеличении сопротивлени металла хрупкому разрушению. Исключаетс трещинообразование издели , т,к, снижаетс уровень тепловых и структурных напр жений во врем термической обработки издели , Дп определени оптимального интервала температур термоциклировани провод т обработку с термоциклирова нием по трем вариантам: по предлагаемому способу (вариант П) и с выходом на граничные значени предложенного способа (варианты Т и Ш). 1 вариант: нагрев до 500°С с последующим охлаждением до 300°С; П вариант: нагрев до с последующим охлаждением до Ш вариант: нагрев до 300°С с последующим охлаждением до , А три штампа подвергались термической обработке по известному способу - вариант 1У (без термоциклировани ), Результаты обработки представлены в таблице. Сочетание высоких значений ударной в зкости с высокими значени ми прочностных и пластических характеристик металла штампов, обработанных по П варианту, позвол ет прин ть оптимальным интервал температур термоциклического отпуска 400-200°С, Из данных таблицы следует, что при обработке штампов по известному способу уровень пластических свойств особенно ударной в зкости, ниже, чем в предлагаемом способе. Кроме того, на штампе обнаружены трещины, что вл етс следствием повышенных тепловых и структурных напр жений, Прочность И твердость металла штампов , обработанных по предлагаемому и известному режимам, практически равноценны, что можно объ снить вли нием окончательного отпуска, проведенного в обоих случа х при 500°С. Таким образом, предлагаемый способ по сравнению с известным, обеспечивает однородность .структуры по всему сечению литых массивных изделий из легированных сталей Гтипа 5ХНМ), высокие механические свойства и ударную в зкость, а следовательно, стойкость против хрупкого разрушени без опасности образовани закалочных трещин. Оба штампа прошли производственные испытани . Штамп, термообработанный по предлагаемому способу закалки отштамповал 4,0 тыс, штамповок, штамп, термообработанный по известному способу 2,5 тыс,штамповок . Из этого следует, что стойкость тампа обработанно по предлагаемому ежиму повьшгаетс в 1,5 раза.. A threefold change of cooling in water and in air transforms the transformation, both in the central and in the surface zones of the product, into the region of the lower regions of the bainite transformation, the hardenability increases, and the formation of ferrite is eliminated in the central zones. However, the transformation of austenite is not completed at this stage, and 30–40% of residual austenite is present in the metal structure. The final cooling in the oil, as envisaged in the known method, which starts from the moment the product reaches the center of the center of the product, which corresponds to the center temperature of the product during continuous cooling in the oil at the time the surface temperature of the point MH transition is not permissible. At this moment the transformation of the austenite is cast. steel 5XHM is not yet complete and cooling in oil causes a part of its martensitic type to decay, which can cause increased structural stresses, while another part remains in the steel as residual austenite, it is also desirable, therefore dp .po suppressing martensitic type, and reducing the amount of residual austenite stamp immediately subjected to temperature cycling in a release vodushnoy cf. de fluctuating temperatures from 400 to 200 C three times with changing heating and cooling. In this temperature range, austenite is completely transformed in the lower region of bainitic transformation, both in the surface and in the central areas of the product,. t, e, ensures the uniformity of the structure over the cross section. Increased product hardness. The uniform structure of the lower needle bainite indicates an increase in the resistance of metal to brittle fracture. Product cracking is eliminated, t, k, the level of thermal and structural stresses decreases during heat treatment of the product, Dp determining the optimal temperature range of thermal cycling is processed with thermal cycling in three options: according to the proposed method (variant P) and with access to boundary values the proposed method (options T and W). Option 1: heating to 500 ° C, followed by cooling to 300 ° C; P variant: heating up with subsequent cooling to III variant: heating up to 300 ° C with subsequent cooling to A, and three stamps were heat treated by a known method - variant IV (without thermal cycling), the results of processing are presented in the table. The combination of high values of toughness with high values of strength and plastic characteristics of metal of dies, processed according to the P variant, allows to take the optimum temperature range of thermal cycling 400-200 ° C. From the data in the table it follows that when processing dies by a known method the plastic properties of especially toughness are lower than in the proposed method. In addition, cracks were found on the stamp, which is a consequence of increased thermal and structural stresses, Strength, and the hardness of the metal of the dies processed according to the proposed and known modes are almost equivalent, which can be explained by the effect of the final tempering held in both cases 500 ° C. Thus, the proposed method, in comparison with the known, provides uniformity of the structure over the entire cross section of cast massive products made of alloyed steels (5HNM), high mechanical properties and impact strength, and consequently, resistance to brittle failure without the risk of quenching cracks. Both stamps passed production tests. Stamp, heat-treated according to the proposed method of quenching, stamped 4.0 thousand, forgings, stamped, heat-treated by a known method, 2.5 thousand, stampings. From this it follows that the tampa resistance processed by the proposed mode is 1.5 times higher.

Claims

METHOD FOR HAZARDING THE HAMMER DIES, including heating to austenitizing temperature, holding, stirring and repeated cooling, first in a medium with maximum cooling capacity until the temperature on the surface of the product reaches the onset of martensitic transformation, and then in a medium with minimal cooling capacity until it reaches the surface products of the temperature of the upper branch of the curve of the onset of austenite decomposition according to the type of the second stage and the final cooling in an environment with intermediate cooling capacity from the moment of izheniya in the center of the product temperature representative articles center continuous cooling oil at the time of the transition surface Mjf point of t n and ^- § sistent in that, in order to enhance the mechanical properties by increasing the homogeneity of the structure during the final cooling is carried out thermocycling in the temperature range from '400 to 200 ° C.

£ 9 £ W1 0S