Штамп холодной штамповки со сталью 6ХВ2С

 
 

Дано: 

Для изготовления штампов  холодной штамповки  назначена сталь 6ХВ2С (твердость  после термической  обработки HRC 56-62). Обосновать выбор стали. Указать на возможность замены. Назначить режим термической обработки.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Маркировка легированных сталей. 

     Для обозначения марок стали разработана  система, принятая в ГОСТах. Обозначения  состоят из небольшого числа цифр и букв, указывающих на примерный  состав стали.

Нам дана сталь 6ХВ2С. Эта сталь состоит  из:

углерода  – 0.6%

хром  – менее 1%

вольфрам - 2%

кремний – менее 1% 

Классификация стали.

Данная  сталь классифицируется:

• По равновесной структуре:

сталь относится к доэвтектоидным сталям, имеющим в своей структуре  избыточный феррит. Углерода 0.6%.

• По назначению:

В зависимости  от назначения сталь можно объединить в следующие  группы.

1. Конструкционная сталь
2. Инструментальная сталь
3. Стали и сплавы с особыми свойствами

     Сталь, которая нам дана, относится к  инструментальным сталям.

Инструментальные  стали условно подразделяются на следующие четыре категории:

- углеродистые;

- легированные;

- штамповые;

- быстрорежущие.

Сталь 6ХВ2С относится  к штамповым сталям.

Штамповые стали  делятся на две группы: деформирующие  металл в холодном состоянии и  деформирующие металл в горячем  состоянии. Условия работы при различных видах штамповки сильно различаются между собой. 

 

Сталь для штампов холодной штамповки. 
 

     Для штамповки в холодном состоянии  сталь, из которой изготавливают  штампы, обычно должна обладать высокой  твердостью, обеспечивающей устойчивость стали против истирания, хотя и вязкость, особенно для пуассонов, имеет также первостепенное значение.

     Ввиду многочисленных  и разнообразных  требований, предъявляемых к штампам  в зависимости от их назначения, применяют стали различных марок, начиная от простых углеродистых и кончая сложнолегированными.

Рассмотрим  отдельно стали для холодных штампов.

     Инструмент  для деформирования металла в  холодном состоянии должен иметь  высокую твердость (практически  не ниже HRC 58). В ряде случаев высокая твердость (HRC 62) обеспечивает и более высокую стойкость в работе. Поэтому для такого рода инструмента применяют стали с содержанием углерода  не менее 1% в состоянии низкоотпущенного мартенсита, т. е. после закалки и низкого отпуска.

     Нашу  сталь 6ХВ2С можно заменить сталью этой же группы (инструментальной штамповой сталью), у которой после термической обработки будет приблизительно такая же твердость, как и у данной.

Например  сталью 6ХВ или 5ХВ2С. 
 
 

Режим термообработки.  

Для данной стали  назначаем режим термообработки:

закалка при t=860-900ºC и низкий отпуск. 

Закалка. 

     Закалка – термическая операция, состоящая  в нагреве выше температуры превращения  с последующим достаточно быстрым  охлаждением для получения структурно неустойчивого состояния сплава.

Температура закалки для сталей большинства марок определяется положением критических точек А1 и А3.

     Для углеродистых сталей температуру закалки  можно определить по диаграмме железо-углерод. Обычно для доэвтектоидной стали  она должна быть на 30-50ºС выше Ас3. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     При закалке доэвтектоидной стали с температуры выше Ас1, но ниже Ас3 в структуре наряду с мартенситом сохраняется часть феррита, который снижает твердость в закаленном состоянии и ухудшает механические свойства после отпуска. Такая закалка называется неполной, и, как правило, ее не применяют.

     Таким образом, оптимальной является закалка  доэвтектоидной стали от температуры  на 30-50ºС выше Ас3.

     Повышение температуры закалки выше этих температур и вызванный этим рост зерна аустенита  обнаруживаются в первую очередь  в получении более грубой и крупноигольчатой структуры мартенсита или грубого крупнокристаллического излома. Следствием такого строения является низкая вязкость. 

Способы закалки. 

     В зависимости от состава стали, формы  и размеров детали и требуемых  в термически обработанной детали свойств следует выбирать оптимальный способ закалки, наиболее просто осуществимый и одновременно обеспечивающий нужные свойства.

     Рассмотрим  существующие способы охлаждения уже  нагретой под закалку детали, их преимущества, недостатки и условия применения.

Чем сложнее  форма термически обрабатываемой детали, тем тщательнее следует выбирать условия охлаждения, потому что чем  сложнее деталь, чем больше различие в сечениях детали, тем большие внутренние напряжения возникают в ней при охлаждении.

     Чем больше углерода содержит сталь, тем  больше объемные изменения при превращении, тем при более низкой температуре  происходит превращение аустенита  в мартенсит, тем больше опасность  возникновение деформаций, трещин, напряжений и других закалочных пороков, тем тщательнее следует выбирать условия закалочного охлаждения для такой стали.

Существует  несколько способов закалки:

• Закалка в одном охладителе
• Прерывистая закалка в двух средах
• Ступенчатая закалка
• Изотермическая закалка
• Струйчатая закалка
• Закалка с самоотпуском

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Для нашей стали выбираем закалку  в оном охладителе.

  Закалка в одном охладителе – наиболее простой способ. Нагретую до определенных температур деталь погружают в закалочную жидкость, где она остается до полного охлаждения. Этот способ применяют при закалке несложных деталей из углеродистых и легированных сталей. При этом для углеродистых сталей диаметром более 2-5 мм закалочной средой служит вода, а для многих легированных закалочной средой является масло. Это способ применяют и при механизированной закалке, когда детали из печи автоматически поступают в закалочную жидкость. Для более сложных деталей следует применять другие способы закалки.

  Для уменьшения внутренних напряжений деталь иногда не сразу погружают в закалочную жидкость, а некоторое время охлаждают на воздухе, «поостуживают». Такой способ закалки называется закалкой с подстуживанием. 

Отпуск. 

  Отпуск  – термическая операция, состоящая  в нагреве закаленного сплава ниже температуры превращения для получения более устойчивого структурного состояния сплава.

  Изучение  микроструктуры, атомно-кристалической структуры, физических и механических свойств в отпущенном состоянии  и изменение этих свойств в  процессе отпуска позволили с необходимой достоверностью установить последовательность превращения при нагреве закаленной стали.

  Исходной  является структура закаленной стали, состоящая из тетрагонального мартенсита и аустенита. Мартенсит является структурой, обладающей наибольшим объемом, а аустенит – структурой с минимальным объемом, поэтому превращения должны совершаться с объемными изменениями. При превращении мартенсита объем будет уменьшаться ( сжатие образца ), а при превращении аустенита – увеличиваться( расширение образца ).

Дилактометрическая  кривая фиксирует превращения при  отпуске. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

  Начиная от 80 ºС и вплоть до 200ºС наблюдается сокращение длины. Это будет так называемое первое превращение при отпуске. Ренгеновский анализ показал, что в этом районе температур постепенно уменьшается параметр с  решетки мартенсита. Соотношение параметров решетки ( с/а ) стремится к единице.

  Получившийся  при таком низком отпуске мартенсит, у которого отношение  с/а  хотя и не равно, но близко к единице, называется отпущенным мартенситом ( Мотп ).

  Мотп  – гетерогенная неоднородная смесь α-твердого раствора и еще когерентно связана с α-твердым раствором не обосновавшихся частиц карбида.      
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Таким образом после закалки и низкого  отпуска сталь имеет структуру  отпущенного мартенсита, а также высокую твердость, как сказано в задании, 

HRC 56-62. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Список  используемой литературы: 

1. Ю.М. Лахтин, В.П. Леонтьев «Материаловедение»

Издательство  «Машиностроение»

2. А.П. Гуляев «Металловедение» издательство «металлургия»
3. Ф.Д. Гелин «Металлические материалы» издательство «Высшая школа»
4. Справочник металлиста

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

РОССИЙСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  УНИВЕРСИТЕТ

Нефти и газа им. И.М. Губкина 
 

Кафедра материаловедения  

Курсовая  работа по курсу:

  материаловедения 
 
 
 

Выполнила: студентка

Группы  МС-01-3

Есина В.А.

Проверил: Казаков Б.М.  
 
 

Москва 2003 
 
 

Содержание:

1. Дано
2. Классификация стали.
3. Сталь для штампов холодной штамповки.
4. Режим термообработки.
5. Закалка.
6. Способы закалки.
7. Отпуск.
8. Список используемой литературы.