Штамповые стали для горячего деформирования. Производство штамповок дисков из жаропрочных никелевых и титановых сплавов Статьи по штамповке жаропрочных сплавов

ЦВЕТНАЯ МЕТАЛЛУРГИЯ

УДК 669.018.44:621.438

ИЗОТЕРМИЧЕСКАЯ ДЕФОРМАЦИЯ ЖАРОПРОЧНЫХ СПЛАВОВ

© Оспенникова Ольга Геннадиевна, канд. техн. наук; Ломберг Борис Самуилович, д-р техн. наук; Моисеев Николай Валентинович, ст. науч. сотр.; Капитаненко Денис Владимирович, начальник лаборатории

ФГУП «Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов». Россия, Москва. E-mail: [email protected]

Статья поступила 11.06.2013 г.

Представлены результаты разработки и промышленного освоения технологических процессов с применением высокотемпературной изотермической штамповки дисков газотурбинных двигателей (ГТД) и других деталей из труднодеформируемых гетерофазных жаропрочных никелевых и титановых сплавов.

При освоении производства заготовок диска ГТД решена комплексная задача - разработаны термомеханические режимы деформации сплавов, обеспечивающих реализацию эффекта сверхпластичности, разработаны эффективные защитно-технологические покрытия, а также композиции высокожаропрочных штамповых материалов, обеспечивающих высокую стойкость при работе на воздухе, созданы энергосберегающие конструкции изотермических установок.

С применением разработанных технологий освоено производство высококачественных экономичных штамповок из высокожаропрочных труднодеформируемых сплавов, изготовление которых по традиционной технологии вызывает значительные трудности, а в ряде случаев невозможно.

Ключевые слова: жаропрочные сплавы; изотермическая штамповка; рекристаллизация; диски ГТД; специальные прессы.

Преимущества изотермического деформирования, осуществляемого в инструменте, нагретом до температуры деформации, в конечном счете, сводятся к повышению технологической пластичности труднодеформируемых композиций, повышению точности, а также расширению возможности управления структурой и свойствами штамповок.

Разработанные во ФГУП «ВИАМ» термомеханические параметры получения заготовок из труднодеформируемых жаропрочных никелевых сплавов с регламентированной мелкозернистой структурой основаны на процессах, связанных с предпочтительными механизмами пластической деформации и интенсивностью одновременно протекающих термически активируемых процессов разупрочнения .

Изотермическое деформирование, получившее распространение в нашей стране и за рубежом, отражает условия проведения процесса, 5 тогда как температура металла в процессе деформирования будет повышаться вследствие тепло-^ вого эффекта деформации. Поэтому в некоторых случаях оказывается целесообразным изначально £ задавать неодинаковые температурные градиен-< ты нагрева заготовки и штампа.

Большинство реальных процессов изотерми-

ческой штамповки осуществляется в условиях динамического разупрочнения. Известно, что в металле, подвергнутом пластической деформации, возрастает плотность дислокаций и происходит деформационное упрочнение, сопровождаемое повышением напряжения течения. При высокотемпературном изотермическом деформировании плотность дислокаций не достигает максимального значения в результате прохождения термически активируемых процессов динамического разупрочнения. Кроме того, напряжение, при котором устанавливается равновесие между деформационным упрочнением и динамическим разупрочнением, снижается с уменьшением скорости деформации при изотермической деформации. При постоянной температуре скорость деформации оказывает решающее влияние на интенсивность разупрочнения, которое реализуется в результате процессов динамического возврата (динамической полигонизации или динамической рекристаллизации). В отличие от рекристаллизации отжига признаком прошедшей динамической рекристаллизации является наличие следов деформации внутри равноосных зерен (вытянутые субзерна, повышенная плотность дислокаций). Такая субструктура в новых зернах, сформировавшихся в результате рекристаллиза-

ции на ранних стадиях деформации, создается в процессе их дальнейшей деформации.

Если время, за которое определенная часть объема металла (обычно порядка 50%) претерпевает рекристаллизацию (¿я), больше, чем время деформирования материала до какой-то заданной степени деформации (¿Д), то новые зерна, которые образуются по мере развития динамической рекристаллизации, будут упрочняться таким же образом, как нерекристаллизованная матрица. Следовательно, при высоких скоростях деформации (0,5-500 с-1) вклад динамической рекристаллизации в разупрочнение незначителен. Такой процесс изотермического деформирования окажется малоэффективным с точки зрения снижения напряжения течения. Вместе с тем применение высоких скоростей деформации в отдельных случаях может приводить к интенсификации процесса динамической рекристаллизации и создавать иллюзию снижения температуры ее начала. Это явление связано с повышением температуры металла в результате деформационного разогрева, интенсивность которого возрастает с увеличением скорости и степени деформации. При деформации с малыми скоростями, когда < ¿д, динамическая рекристаллизация вносит значительный вклад в разупрочнение. Изотермическое деформирование в условиях полного динамического разупрочнения позволяет осуществлять формоизменение заготовки при низких значениях напряжений течения и является высокоэффективным процессом .

Таким образом, изотермическое деформирование с малыми скоростями по сравнению с традиционными способами горячего деформирования создает условия для более полного протекания процессов динамического разупрочнения. Ответственными за разупрочнение в зависимости от термомеханических условий деформации (температуры, степени и скорости деформации), а также от свойств деформируемого материала, в частности от величины энергии дефектов упаковки, могут быть возврат, полигонизация и динамическая рекристаллизация. Основным процессом разупрочнения при высокотемпературном изотермическом деформировании с большими обжатиями является динамическая рекристаллизация. Деформирование при пониженных температурах может сопровождаться динамическим возвратом.

Преимущества изотермической штамповки при изготовлении точных заготовок деталей из алюминиевых и титановых сплавов сложной фор-

мы с необрабатываемой поверхностью или минимальными припусками на окончательную механическую обработку подтверждены многолетним опытом применения на ряде предприятий авиационной промышленности. Были освоены технологические процессы изотермической штамповки большой номенклатуры деталей сложной формы с тонкими конструктивными элементами (ребра, полотна), глубокими полостями, резким перепадом сечений, большим отношением площади поверхности к объему.

Широкое применение изотермической штамповки деталей из сталей и жаропрочных никелевых сплавов сдерживалось из-за отсутствия штамповых материалов, обеспечивающих достаточную стойкость при температурах выше 1000 °С. Имеющийся зарубежный опыт использования в качестве штампового материала молибденовых сплавов требует создания сложных изотермических установок с вакуумной камерой.

Вместе с тем актуальность применения изотермической штамповки жаропрочных сплавов обусловлена разработкой новых гетерофазных композиций, проявляющих низкую технологическую пластичность и имеющих очень узкий температурный интервал деформации, высокое сопротивление деформации, высокую чувствительность к скорости деформации и концентраторам напряжений при обработке по традиционной технологии. Сплавы нового поколения, применяемые для дисков ГТД, содержат более 30% основной упрочняющей у"-фазы, сохраняющей термостабильность при температурах, близких к температуре солидус. Трудности, возникшие при освоении производства деформированных заготовок дисков и других полуфабрикатов из таких сплавов, вызвали необходимость разработки более эффективной технологии изготовления .

Важным этапом в решении проблемы изотермической штамповки таких сплавов явилась разработка способов предварительной термодеформационной обработки слитков и заготовок, обеспечивающей формирование регламентированной мелкозернистой гетерофазной структуры с оптимальной морфологией упрочняющих фаз, которая проявляет высокую (до 70-80%) технологическую пластичность и сверхпластич- ^ ность при определенных температурно-скорост- 7 ных параметрах изотермической деформации ^ . Разработка научно обоснованной технологии осуществляется с учетом критических тем- ^ ператур структурных и фазовых превращений: 5 растворения упрочняющих фаз, динамической и г

статической рекристаллизации. Для определения этих характеристик был разработан резистоме-трический метод, менее трудоемкий по сравнению с металлографическими. Не менее важным достижением в освоении высокотемпературной изотермической штамповки являлась разработка высокожаропрочных окалиностойких штампо-вых материалов, обладающих достаточно высокой стойкостью при температурах выше 1000 °С в воздушной среде.

Во ФГУП «ВИАМ» создан технологический комплекс изотермической штамповки для изготовления опытно-промышленных партий заготовок дисков серийных и перспективных ГТД из высокожаропрочных сплавов. В состав комплекса входят специальные гидравлические прессы усилием 630 и 1600 тс с регулируемой в широком диапазоне скоростью рабочего хода, программным управлением процессами нагрева и деформации (рис. 1).

Специализация прессового оборудования для изотермической штамповки достигнута в результате:

Размещения на столе пресса нагревательной установки, обеспечивающей контролируемый нагрев штампового инструмента до заданной температуры деформации заготовки;

Снижения и регулировки скорости рабочего хода пресса в пределах 0,1-4 мм/с;

Возможности выдержки деформируемой заготовки в штампе с приложением заданного усилия;

Рис. 1. Изотермический пресс усилием 1600 тс с системой мониторинга процесса деформации

Компьютерного контроля (мониторинга) процесса деформации .

Создание технологического комплекса обеспечивает реализацию технологического процесса при оптимальных температурно-скоростных параметрах деформации конкретного сплава .

Изотермическая установка позволяет поддерживать заданную температуру в пределах ±20 °С в диапазоне до 1150 °С, а регулированием скорос

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст . Статьи высылаются в формате

ГОРЮНОВ АЛЕКСАНДР ВАЛЕРЬЕВИЧ, МИН ПАВЕЛ ГЕОРГИЕВИЧ, РИГИН ВАДИМ ЕВГЕНЬЕВИЧ, СИДОРОВ ВИКТОР ВАСИЛЬЕВИЧ - 2014 г.

  • ПРОБЛЕМЫ ПРОМЫШЛЕННОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СВЕРХПЛАСТИЧНОСТИ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ ПРИ ОБРАБОТКЕ МЕТАЛЛОВ ДАВЛЕНИЕМ

    ГРУНИН Н.Н., ЧУМАЧЕНКО Е.Н. - 2005 г.

    • Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

    Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

    Размещено на http://www.allbest.ru/

    Размещено на http://www.allbest.ru/

    Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

    высшего профессионального образования

    «Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана»

    (МГТУ им. Н.Э. Баумана)

    Штамповые стали для горячего деформирования

    Выполнил: Чесунов Н.С.

    Группа: МТ 8-62;

    Проверил: Смирнов А.Е.

    Москва, 2016г.

    1. Штамповые стали

    Штамповые стали горячего деформирования работают в тяжелых условиях, испытывая интенсивное ударное нагружение, периодический нагрев и охлаждение поверхности нагрев и охлаждение поверхности. Основным признаком штамповых сталей горячего деформирования является более низкое по сравнению со сталями для инструментов холодного деформирования содержание углерода (0,3 - 0,6%), что предопределяется повышенными требованиями к ним относительно вязкости и разгаростойкости.

    От них требуется сложный комплекс эксплуатационных и технологических свойств. Кроме достаточной прочности, износостойкости, вязкости и прокаливаемости (для крупных штампов) эти стали должны обладать также теплостойкостью, окалиностойкостью и разгаростойкостью (устойчивость к образованию поверхностных трещин, вызываемых объёмными изменениями в поверхностном слое при резкой смене температур). Разгаростойкость обеспечивается снижением содержания углерода в стали, которое сопровождается повышением пластичности, вязкости, а также теплопроводности, уменьшающий разогрев поверхностного слоя и термические напряжения в нем.

    1.1 Область применения заданной группы материалов, типовые детали, изготавливаемые из этих материалов

    Марка Стали

    Область применения

    Молотовые штампы паровоздушных и пневматических молотов с массой падающих частей свыше 3 т для штамповки цветных сплавов, углеродистых и низколегированных конструкционных сталей; штампы для молотов меньшей мощности со сложной и глубокой гравюрой; прессовые штампы и штампы машинной скоростной штамповки при горячем деформировании легкий цветных сплавов; блоки матриц для вставок горизонтально-ковочных машин.

    Молотовые штампы паровоздушных и пневматических молотов с массой падающих частей до 3 т, имеющие неглубокую гравюру, работающие при невысоких давлениях и используемые для штамповки цветных сплавов, углеродистых и низколегированных сталей.

    Молотовые штампы паровоздушных и пневматических молотов с массовой падающих частей до 3 т для деформации легированных конструкционных и коррозионно-стойких сталей (вместо менее теплостойких сталей 5ХНМ, 5ХНВ); штампы кривошипных горячештамповочных прессов до 4000 т, для штамповки деталей из углеродистых и низколегированных сталей; вставки и пуансоны для высадки деталей из этих материалов на горизонтально- ковочных машинах усилием до 1000 т; прессовый инструмент для обработки алюминиевых сплавов.

    Крупные молотовые штампы, в том числе для чистовых операций при обработке труднодеформируемых металлов; штампы-контейнеры, работающие при длительном нагружении; кольца-бандажи: крупные внутренние втулки, пресс-штемпели, иглы горизонтальных прессов усилием до 1200-2000 т, работающие при длительном нагреве.

    Крупные штампы (с наименьшей стороной до 600 мм) для штамповки поковок из конструкционных сталей и жаропрочных сплавов на молотах с массой падающих частей свыше 3 т и кривошипных прессах усилием 4000 т и более (вместо менее теплостойких сталей 5ХНМ, 4ХМФС); инструменты (зажимные и формирующие вставки, наборные и формовочные пуансоны) для высадки конструкционных сталей и жаропрочных сплавов на горизонтально-ковочных машинах, ножи горячей резки; мелкие прессовые и молотовые вставки.

    Мелкие молотовые штампы, особенно чистовой штамповки с наименьшей стороной до 100-125 мм; молотовые (диаметром или стороной до 200мм) и прессовые вставки (предварительного и окончательного ручья, знаки, выталкиватели, внутренние втулки, пресс-штемпели, иглы для прошивки труб) при горячем деформировании конструкционных сталей и цветных сплавов в условиях крупносерийного производства; форма литья под давлением алюминиевых и магниевых сплавов со стороной до 70- 80мм

    Молотовые и прессовые вставки (диаметром до 200-250 мм) с таким же назначением, как и из стали 4Х5МФС; инструмент для высадки заготовок из легированных конструкционных и жаропрочных материалов на горизонтально-ковочных машинах; пресс-формы литья под давлением алюминиевых, магниевых и цинковых сплавов.

    Мелкие молотовые штампы; молотовые и прессовые вставки (диаметром до 300-400 мм); инструмент горизонтально-ковочных машин при горячем деформировании коррозионно-стойких сталей и жаропрочных сплавов, работающий в условиях повышенных давлений (800-1500 МПа) и нагрева до 650-660 С; пресс-формы литья под давлением медных сплавов

    Инструмент для горячего деформирования на кривошипных прессах и горизонтально-ковочных машинах, подвергающийся в процессе работы интенсивному охлаждению (как правило, для мелкого инструмента); пресс-формы литья под давлением медных сплавов; ножи для горячей резки

    Тяжелонагруженный прессовый инструмент (мелкие вставки знаков, матрицы и пуансоны для выдавливания и т.п.) при горячем деформировании легированных конструкционных сталей и жаропрочных сплавов

    Тяжелонагруженный прессовый инструмент (прошивные и формирующие пуансоны, матрицы и т.п.); инструмент для высадки на горизонтально-ковочных машинах и вставки штампов напряженных сталей и жаропрочных конструкций для горячего объемного деформирования конструкционных сталей и жаропрочных металлов и сплавов (вместо 3Х3М3Ф и 4Х2В5МФ)

    Иглы, пуансоны для прессования аустенитных, жаропрочных и коррозионно-стойких сталей и сплавов, а также титановых сплавов при температурах до 650-675 С, выполняемых без интенсивного охлаждения

    1.2 Критерии конструкционной прочности, надежности, долговечности, определяющие работоспособность типовых деталей

    штамповая сталь горячее деформирование

    Конструкционная прочность - комплексная характеристика, включающая сочетание критериев прочности, надежности и долговечности.

    На конструкционную прочность влияют следующие факторы:

    · конструкционные особенности детали (форма и размеры);

    · механизмы различных видов разрушения детали;

    · состояние материала в поверхностном слое детали;

    · процессы, происходящие в поверхностном слое детали, приводящие к отказам при работе.

    Необходимым условием создания деталей при экономном использовании материала является учет дополнительных критериев, влияющих на конструкционную прочность. Этими критериями являются надежность и долговечность.

    Надежность - свойство изделий, выполнять заданные функции, сохраняя эксплуатационные показатели в заданных пределах в течение требуемого времени или сопротивление материала хрупкому разрушению.

    Долговечность - способность материала сопротивляться развитию постепенного разрушения, обеспечивая работоспособность деталей в течение заданного ресурса времени.

    Рассматриваемые в задании детали, сделанные из выбранных мной марок штамповых сталей горячего деформирования, работают в тяжелых условиях, испытывая интенсивное ударное нагружение, периодический нагрев и охлаждение поверхности, эти стали должны обладать также теплостойкостью, окалиностойкостью и разгаростойкостью.

    · Теплостойкость - способность материалов сохранять жёсткость и другие эксплуатационные свойства при повышенных температурах, определяет износостойкость и сопротивление термической усталости.

    · Окалиностойкость - способность материала противостоять химическому разрушению поверхности под воздействием воздушной или газовой среды при высоких температурах

    · Разгаростойкостью - (сопротивление термической усталости) определяется сопротивлением стали образованию поверхностных трещин под нагрузкой при многократном нагреве и охлаждении.

    1.3 Особенности структуры, химического состава и свойств заданной группы материалов

    По условиям работы и уровню основных свойств стали подразделяют на три основных группы: умеренной теплостойкости и повышенной вязкости; повышенной теплостойкости и вязкости; высокой теплостойкости;

    · Стали умеренной теплостойкости и повышенной вязкости (5ХНМ, 5ХНВ, 5ХНВС, 5ХГМ, 4ХМФС, 4ХМНФС, 3Х2МНФ,5Х2МНФ) относят к доэфтектоидной (до 0,8 % С) группе. Содержание карбидообразующих элементов в сталях минимально (до 7 - 9 %) что исключает возникновение карбидной неоднородности даже в крупных сечениях. В небольших количествах (до 3 %) могут образовываться более термостойкие карбиды Мe 6 С, MeC, М 23 С 6, вызывающие вторичное твердение. Поэтому теплостойкость сталей невысокая.

    Стали 5ХНМ, 5ХНВ, 5ХНВС, 5ХГМ сохраняют предел текучести до 1000 Мпа при нагреве до 350-375 С, а стали 4ХМНФС, 3Х2МНФ,5Х2МНФ при нагреве до 400 - 425 С вследствие карбидов Мe 6 С, MeC, М 23 С 6

    · Стали повышенной теплостойкости и вязкости (4Х5МФС, 4Х5МФ1С, 4Х5В2ФС, 4Х3ВМФ,3Х3М3Ф) относят к заэвтектоидным, так как содержание первичных карбидов в них мало. В отожженом состоянии доля карбидной фазы (Мe 6 С, VC, М 23 С 6) составляет 6 - 12%. Теплостойкость сталей повышается с увеличением в структуре количества карбидов Мe 6 С, VC, то есть при повышении концентрации вольфрама, молибдена и ванадия.

    · Стали высокой теплостойкости (4Х2В5МФ, 5Х3В3МФС, 2Х6В8М2К8) относят к заэвтектоидным. Стали 4Х2В5МФ и 5Х3В3МФС образуют группу сталей с карбидным упрочнением, а стали типа 2Х6В8М2К8 - с карбидоинтерметаллидным. Содержание карбидной фазы в сталях 4Х2В5МФ и 5Х3В3МФС составляет 10 - 13 % (Мe 6 С, МC), в стали 2Х6В8М2К8 - только 6 - 7 % (Мe 6 С), также дополнительно содержится интерметаллид (Fe, CO) 7 W 6 .

    1.4 Система легирования (назначения легирующих элементов)

    Хром (Сr) - повышает износостойкость, увеличивает прочность и прокаливаемость стали, что особенно важно для крупных пуансонов и матриц. При наличии свыше 2,5% повышает устойчивость стали против отпуска, особенно при нагреве инструмента до температур, выше 300° С. Вместе с марганцем уменьшает коробление при закалке.

    Никель (Ni) - наряду с хромом он значительно увеличивает прокаливаемость стали и придает вязкость.

    Марганец (Mn) - повышает прокаливаемость стали. В сочетании с хромом уменьшает коробление при закалке, но увеличивает склонность стали к перегреву. Марганец, как более дешевый легирующий элемент, является заменителем никеля.

    Вольфрам (W) - введенный в сталь для пресс-форм и штампов для горячего деформирования повышает твердость, износостойкость стали и теплостойкость, необходимые для предупреждения отпускной хрупкости второго рода, которую в больших сечениях нельзя устранить быстрым охлаждением. Вольфрам и Молибден измельчают зерно и уменьшают склонность стали к перегреву.

    Молибден (Mo) - вводится в высокохромистую сталь для увеличения ее вязкости и повышения прокаливаемости. (в отличие от вольфрама, который увеличивает ее слабее).

    В штампах для горячего деформирования предохраняет от отпускной хрупкости, но резко повышает чувствительность стали к обезуглероживанию.

    Ванадий (V) - уменьшает хрупкость закаленной стали, предохраняет сталь от перегрева при закалке. В количестве свыше 1% в сочетании с хромом значительно повышает устойчивость против воздействия высоких температур.

    Кремний (Si) - увеличивает прокаливаемость стали, повышает стойкость против отпуска, но способствует обезуглероживанию при нагреве.

    Эффективным для штамповых сталей горячего деформирования является комплексное легирование, при котором в стали наряду с карбидообразующими элементами вводятся также никель или марганец в пределах 1,0ч1,5 % для повышения ударной вязкости, разгаростойкости, прокаливаемости и кремний до 1 % для увеличения окалиностойкости и прочности.

    1.5 Применяемая термическая обработка

    Термическая обработка сталей для изготовления молотовых штампов представляет собой ответственную операцию. После изотермического отжига и механической обработки их нагревают под закалку до 820 - 880 С, применяя засыпки и обмазки для предохранения от окисления и обезуглероживания, так как время нагрева может составлять 20 - 25 ч. Для снижения термических напряжений небольшие штампы охлаждают на воздухе, остальные после подстуживания до 750 - 780 С в масле по способу прерывистой закалки. Не остывшие полностью штампы переносят в печь для отпуска.

    Также для заготовок крупных штампов проводят отжиг с целью устранения флокеночувсвительности и измельчения зерна аустенита сталей проводят при 760 - 790 С для сталей 5ХНМ, 5ХНВ, 5ХГМ, при 790 - 820 для стали 5ХНВС, при 800 - 820 С для сталей 4ХМФС, 5Х2МНФ и при 820 - 840 С для стали 3Х2МНФ. Время выдержки при отжиге 1 час плюс 1,5 минуты на 1 мм толщины.

    Оптимальные температуры закалки устанавливают на основе определенного соотношения между твердостью и зерном аустенита, размер которого существенно влияет на ударную вязкость стали. Для молотовых штампов с наименьшей стороной не более 200 - 250 мм при получении после закалки структуры мартенсита желательно иметь зерно аустенита не крупнее 9- 10 номера. При большем размере штампов, когда образуется смешанная бейнитно - мартенситная структура, лучший комплекс свойств достигается при зерне аустенита не крупнее 11 номера. Температуру отпуска назначают в зависимости от габаритов штампа и условий эксплуатации. Образование верхнего бейнита при закалке штампов высотой более 300 мм снижает твердость и теплостойкость. При этом в сталях 5ХНМ, 5ХНВ, 5ХНВС сохраняется, а сталей 4ХМФС, 3Х2МНФ,5Х2МНФ уменьшается (бейнитная хрупкость). Поэтому необходимо проводить отпуск. Для сталей 5ХНМ, 5ХГМ проводят средний отпуск, а для сталей 5ХН, 4ХМФС, 5Х2МНФ - высокий отпуск.

    Стали 5ХНМ (5ХНВ) характеризуются невысокой устойчивостью против роста зерна аустенита, так как их карбидная фаза представлена в основном легкорастворимыми частицами типа М 3 С. До более высоких температур (980--1020°С) сохраняют мелкое зерно стали 4ХСМФ и 5Х2МНФ, содержащие в структуре наряду с цементитом карбиды типа М 6 С и МС. Твердость после закалки повышается до определенных температур аустенитизации, соответствующих наиболее интенсивному растворению карбидов. При дальнейшем увеличении температуры (свыше 900 - 950°С для сталей 5ХНМ, ЗХ2МНФ и 1000 - 1050°С для сталей 4ХСМФ, 5Х2МНФ) она изменяется мало или понижается вследствие увеличения в структуре количества остаточного аустенита.

    Обычно штампы из сталей этой группы для получения необходимых прочности, теплостойкости и вязкости нагревают под закалку до температур, обеспечивающих сохранение зерна аустенита не крупнее №9 - 10. Однако эти рекомендации справедливы в основном для небольших молотовых штампов (стороной, диаметром не более 200--250 мм) со структурой мартенсита после закалки или более крупных прессовых штампов с неглубокой рабочей гравюрой, работающих без ударных нагрузок. Для крупногабаритных молотовых штампов со смешанной бейнитно-мартенситной структурой после закалки, неизбежно получаемой при замедленном охлаждении после аустенитизации и значительно снижающей- вязкость стали, они нуждаются в уточнении. В этом случае (штампы со стороной диаметром более 200 мм) лучшее сочетание прочности, теплостойкости и вязкости сталей достигается после получения зерна аустенита не крупнее № 10-11.

    Структура сталей после закалки определяется их химическим составом и условиями охлаждения после аустенитизации, зависящими в свою очередь от размеров штампов, охлаждающей способности среды

    2. Концептуальная схема базы данных

    · Созданы две таблицы «Химический состав» и «Механические свойства», которые связаны между собой ключевыми полями связью один ко многим.

    · Созданы и заполнены соответствующие формы

    * Выполнены запросы:

    1) Выбрать материал и режим ТО для штампа, работающего длительное время (не менее 300 часов) при температуре до 500 С и нагрузке не менее 300 МПа.

    2) Выбрать материал и режим ТО для крупного молотого штампа, работающего до температуры 300 С. Требование: ударная вязкость KCU не менее 0,55 МДж/м 2

    * Выполнены отчеты:

    Список литературы

    1) Штамповые стали. Позняк Л.А., Скрынчемко Ю.М., Тишаев С.И. Металлургия,1980.

    2)Справочник по конструкционным материалам: Б.Н. Арзамасов, Т.В. Соловьева, С.А. Герасимов и др. Под ред. Б.Н. Арзамасова и Т.В. Соловьевой. Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана,2006.

    3)Инструментальные стали справочник: Л.А. Позняк, С.И. Тишаев, Ю.М. Скрынченко и др. Металлургия,1977.

    4)Материаловедение: Ю.С. Козлов. Высшая школа,1983.

    5)Материаловедение:Б.Н. Арзамасов, В.И. Макарова, Г.Г. Мухин, Н.М. Рыжов, В.И. Силаева. Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана,2008.

    Приложение

    Влияние хрома

    Хром положительно влияет на ряд характеристик штамповых сталей (прокаливаемость, склонность к вторичному твердению, теплостойкость и т.д.). По мере повышения его концентрации в твердом растворе существенно возрастает устойчивость аустенита как в перлитной, так и в промежуточной областях. При снижении содержания хрома с 5 до 3% изменяется состав карбидных фаз; в стали с 3% хрома присутствуют карбиды Ме 3 С наряду с карбидами Ме 23 С 6 и Ме 6 С, что немного уменьшает теплостойкость и предел текучести при температурах выше 400-500 о С.

    Влияние вольфрама и молибдена

    Увеличение концентрации вольфрама повышает теплостойкость до определенных пределов. Такими пределами являются 1,0-2% W в сталях типа 4Х4ВМФС и ~ 3% в сталях типа 5Х3В3Ф2МС. Содержание молибдена, как правило, составляет 1,5-3%. Молибден в этих сталях с заменяет вольфрам в соотношении 1: 2.

    Стали, в которых молибден заменяет более 2-3% W, имеют меньшую карбидную неоднородность. Молибден при замене 3-4% W (и одинаковом ванадии) почти не изменяет теплостойкости, вследствие чего прочностные свойства вольфрамомолибденовых сталей при нагреве такие же, как вольфрамовых. Выбор конкретный соотношений между вольфрамом и молибденом определяется условиями эксплуатации инструмента, и он должен быть экономически обоснован.

    Влияние ванадия

    Ванадий оказывает эффективное влияние на процессы собирательной рекристаллизации и существенно уменьшает чувствительность штамповых сталей к перегреву. В относительно невысоколегированных сталях (типа 5ХНМ и др.) его действие оказывается заметным уже при содержании порядка 0,10-0,30%. Для других групп сталей, содержащих карбиды типа М 7 С 3 , М 6 С, М 23 С 6 , требуется большее количество ванадия для существенного смещения температур начала интенсивного роста зерна.

    Ванадий, также, как и хром, обладает сильно выраженной склонностью к дендритной ликвации, но в отличие от него ванадий благоприятно влияет на дисперсность и характер распределения первичных карбидов в высокоуглеродистых сталях.

    Влияние кремния

    Кремний является ферритообразующим элементом и «выклинивает» область существования г-железа в сплавах системы Fe - Si уже при содержании около 2%. Аналогично влияет он на диаграмму состояния углеродистых сталей (0,5-1% С), однако в этом случае полное завершения б > г-превращения достигается при содержаниях 3-5% кремния. Не образуя в сплавах на основе железа соединений с углеродом, кремний практически не оказывает влияния на тип и состав карбидов в штамповых сталях, но вызывает их укрупнение в отожженном состоянии.

    Влияние никеля и марганца

    Легирование сталей никелем и марганцем повышает прокаливаемость. Этим определяется целесообразность легирования ими штамповых сталей, предназначенных для изготовления крупногабаритных инструментов. Мало изменяя чувствительность к перегреву и, как следствие, оптимальные температуры закалки, никель и марганец сильно понижают критическую скорость охлаждения.

    Никель эффективно повышает пластичность, что очень важно для материалов, испытывающих воздействие динамических нагрузок.

    Размещено на Allbest.ru

    Подобные документы

      Назначение и особенности эксплуатации инструментальных сталей и сплавов, меры по обеспечению их износостойкости. Требования к сталям для измерительного инструмента. Свойства углеродистых и штамповых сталей для деформирования в различных состояниях.

      контрольная работа , добавлен 20.08.2009

      Виды сталей для режущего инструмента. Углеродистые, легированные, быстрорежущие, штамповые инструментальные стали. Стали для измерительных инструментов, для штампов холодного и горячего деформирования. Алмаз как материал для изготовления инструментов.

      презентация , добавлен 14.10.2013

      Условия эксплуатации матрицы. Оценка воздействия технологических факторов на свойства материалов. Требования, предъявляемые к стали для штампов горячего деформирования. Перечень марок сталей и сплавов для изготовления пуансона-матрицы. Режимы обработки.

      курсовая работа , добавлен 11.06.2013

      Закаливаемость и прокаливаемость стали. Характеристика конструкционных сталей. Влияние легирующих элементов на их технологические свойства. Термическая обработка сплавов ХВГ, У8, У13 и их структуры после нее. Выбор вида и режима термообработки детали.

      курсовая работа , добавлен 12.01.2014

      Сравнительная характеристика быстрорежущих сталей марок: вольфрамомолибденовой Р6М5 и кобальтовой Р9М4К8 - различие в свойствах этих сталей и оптимальное назначение каждой из них. Разработка и обоснование режимов обработки изделий из этих сталей.

      практическая работа , добавлен 04.04.2008

      Повышение механических свойств стали путем введения в нее легирующих элементов. Классификация стали в зависимости от химического состава. Особенности сварки углеродистых и легированных сталей. Причины возникновения трещин. Типы применяемых электродов.

      курсовая работа , добавлен 06.04.2012

      Классификация сталей. Стали с особыми химическими свойствами. Маркировка сталей и области применения. Мартенситные и мартенсито-ферритные стали. Полимерные материалы на основе термопластичных матриц, их свойства. Примеры материалов. Особенности строения.

      контрольная работа , добавлен 24.07.2012

      Классификация инструментальных сталей. Влияние легирующих элементов на структуру и свойства штамповых сталей. Химический состав стали 4Х5МФ1С. Влияние температуры закалки на структуру и твердость материала. Оценка аустенитного зерна и износостойкости.

      дипломная работа , добавлен 19.02.2011

      Что такое сталь. Классификация конструкционных сталей по химическому составу и качеству. Примеры маркировки стали. Схемы и способы разливки стали, их достоинства и недостатки. Основные способы обработки металлов давлением, особенности их применения.

      контрольная работа , добавлен 05.01.2010

      Изменение механических, физических и химических свойств углеродистых конструкционных и инструментальных сталей в результате химико–термической обработки. Марки сталей, их назначение и свойства. Структурные превращения при нагреве и охлаждении стали.

    Неполная горячая деформация от горячей отличается:

    1. Возможностью изготовления поковок повышенной точности (8…10 квалитет) с высоким качеством поверхности (Rа = 2,5мкм; Rz = 20мкм) и с улучшенными механическими характеристиками (деформационное упрочнение в зависимости от химического состава сплава и условий деформации составляет 20…150% от первоначального предела текучести);

    2. Высокими технико-экономическими показателями (коэффициент использования металла достигает 0,68…0,95, трудоемкость последующей обработки резанием снижается на 25…75%);

    3. Снижением уровня технологической себестоимости штампованной поковки, обусловленным меньшими затратами на нагрев и практическим отсутствием потерь металла в результате окалинообразования;

    4. Повышением эксплуатационных характеристик деталей, изготовленных из штампованных поковок, в результате образования благоприятной макро- и микроструктуры поковки.

    По сравнению с холодной штамповкой неполную горячую осуществляют при приложении меньших удельных деформирующих сил, что приводит к увеличению стойкости рабочих деталей штамповой оснастки, возможности изготовлять поковки из более высокопрочных сталей и сплавов, использовать кузнечное оборудование меньшей мощности.

    В условиях неполной горячей деформации пластичность металлов и сплавов выше, чем при холодной. Это позволяет сократить число переходов при штамповке.

    Наиболее широкое распространение объемная штамповка в условиях неполной горячей деформации получила для изготовления поковок из среднеуглеродистых и жаропрочных сталей, титановых сплавов.

    Листовая штамповка

    При листовой штамповке исходной заготовкой является лист, полоса или лента, свернутая в рулон, полученная прокаткой, имеющая постоянную толщину.

    Листовой штамповкой могут быть изготовлены как плоские, так и пространственные заготовки, которые обычно подвергают незначительной последующей механической обработке, а в ряде случаев они могут поступать на сборку без механической обработки. Технологический процесс листовой штамповки обычно состоит из ряда операций и переходов, осуществляемых в штампах. Штампы представляют собой приспособления, содержащие рабочий инструмент, осуществляющий заданное формоизменение заготовки, а также направляющие, фиксирующие крепежные детали. Штампы закрепляют в рабочих элементах пресса, молота или иной машины - орудия. Сложность конструкции, а, следовательно, и стоимость штампа зависят от серийности производства и определяют целесообразность изготовления деталей листовой штамповкой. Себестоимость заготовок, получаемых листовой штамповкой, в основном определяется стоимостью расходуемого металла и доли стоимости штампа, приходящейся на штампуемую деталь. Количество операций и переходов, а, следовательно, и длительность технологического цикла штамповки определяется сложностью конфигурации штампуемой детали и требованиями к точности размеров и чистоте ее поверхности.

    Несоблюдение стандарта преследуется по закону

    Настоящий стандарт устанавливает общие требования на штамповки из коррозионностойких, жаростойких и жаропрочных сталей и сплавов.

    Стандарт не распространяется на штамповки дисков и лопаток.

    По соглашению сторон по настоящему стандарту разрешается изготовление поковок, получаемых свободной ковкой.

    Отражение специфических и дополнительных требований к штамповкам, поставляемым по настоящему стандарту, производится в специальных технических условиях, согласованных непосредственно между предприятием-поставщиком и предприятием-потребителем.

    Рег. № ВИФС-4504 от 21/V-1975 г.

    Разработан ВИАМ

    Утвержден МАП - 14/IV-1975 г.

    Срок введения с 1/I-1976 г.

    Срок действия до 01.01.99 г.

    Штамповки изготовляют из марок стали и сплавов, перечисленных в табл. и полученных в соответствии с заказом методом открытой выплавки, электрошлакового переплава, вакуумно-дугового переплава и другими методами.

    При коренных изменениях технологии производства штамповок, о чем поставщик сообщает потребителю, или при изготовлении их новых видов, по требованию потребителя поставщик готовит опытную партию штамповок, по результатам исследований которой потребитель дает заключение, являющееся основанием для дальнейшего производства.

    1. Классификация

    3.2. Штамповки, в зависимости от марки стали, сплава поставляются в термически обработанном состоянии или без термообработки. Режимы термической обработки и твердость в состоянии поставки приведены в табл. .

    3.3. Штамповки поставляются после травления или дробеструйной и других методов очистки.

    Таблица 2

    Твердость по Бринеллю (диам. отп.) не менее, мм

    1Х13М

    12Х13 (1Х13)

    Нормализация, отпуск или отжиг

    40Х10С2М (4Х10С2М, ЭИ107)

    Отжиг при 1020 ± 20 ° С с выдержкой в течение 1 часа, охлаждение с печью до 750 ° С, выдержка 3 - 4 часа, охлаждение на воздухе

    4,3 - 3,7

    45Х14Н14В2М (4Х14Н14В2М, ЭИ69)

    Отжиг при 810 - 830 ° С, охлаждение на воздухе

    4,3 - 3,6

    4Х14Н14СВ2М (ЭИ240)

    4,7 - 3,9

    Х16Н25М6АГ (ЭИ395)

    Отжиг при 800 ± 10 ° С с выдержкой 5 часов, охлаждение на воздухе

    40X15Н7Г7Ф2МС (4Х15Н7Г7Ф2МС, ЭИ388)

    Отжиг

    1Х15Н4АМ3-III (ЭИ310-III)

    Отжиг или отпуск

    07Х16Н6-III (Х16Н6-III, ЭП288-III)

    Отжиг при 780 °С с охлаждением в печи или на воздухе до комнатной температуры и последующий нагрев до 680 ° С с охлаждением в печи или на воздухе; нормализация и отпуск

    20X13(2X13),

    30Х13(3Х13),

    40Х13(4X13),

    95X18 (9Х18, ЭИ229),

    14Х17Н2(1Х17Н2, ЭИ268),

    13Х14Н3В2ФР-III (1Х14Н3ВФР-III, ЭИ736-III),

    13Х11Н2В2МФ-III (1Х12Н2ВМФ-III, ЭИ961-III,

    20Х3МВФА (ЭИ415),

    1Х12Н2МВФАБ-III (ЭП517-III)

    По инструкции ВИАМ № 1029-75

    Примечания : 1. С согласия потребителя разрешается поставка штамповок из стали, ЭИ69 б ез термической обработки.

    2. Допускается поставка отдельных партий штамповок из стали ЭИ961-III с твердостью (диам. отп.) не менее 3,6 мм.

    3.4. Механические свойства и длительная прочность, определяемые на образцах, вырезанных вдоль направления волокна, должны соответствовать требованиям табл. и .

    3.4.1. При изготовлении штамповок из стали, сплавов, выплавляемых в вакуумно-индукционных печах и методами ВДП и ЭШП и поставляемых по техническим условиям, в которых показатели механических свойств выше, чем в табл. , механические свойства штамповок вдоль направления волокна должны соответствовать этим показателям.

    3.5. При испытании образцов, вырезанных поперек направления волокна или по хорде, показатели механических свойств (удлинение, сужение, ударная вязкость) устанавливаются в СТУ на основании статистических данных результатов испытаний по указанной в них схеме вырезки образцов. При этом допускается их снижение по сравнению с нормами, установленными для образцов, вырезанных вдоль направления волокна, согласно данным, приведенным в табл. .

    3.5.1. Для жаропрочных сталей марок ЭИ696, ЭИ696А, ЭИ835, ЭИ835-III снижение мехсвойств поперек направления волокна и по хорде не допускается.

    3.6. На необрабатываемых поверхностях штамповок не должно быть трещин, неметаллических включений, волосовин, окалины и законов, видимых невооруженным глазом.

    Допускается удаление указанных дефектов пологой зачисткой. Ширина зачистки должна быть не менее шестикратной глубины.

    Глубина зачистки оговаривается в чертеже и, как правило, не должна выводить размеры штамповок за минимально допустимые размеры, указанные в чертеже.

    Допускаются без зачистки отдельные местные дефекты в виде вмятин, мелкой рябизны и царапин, если их глубина, определяемая контрольной зачисткой, не выводит размеры штамповок за минимально допустимые размеры, указанные в чертеже.

    Таблица 3

    Относительное снижение показателей, % (не более)

    Для образцов с поперечным направлением волокна

    Для образцов с хордовым направлением волокна

    Для металла, выплавленного в открытых печах

    Для металла, выплавленного в вакуумных индукционных печах или методом электрошлакового или вакуумно-дугового переплава

    Ударная вязкость

    Относительное удлинение

    Относительное сужение

    Таблица 4

    Режим термической обработки

    Длительная прочность

    Температура испытания, ° С

    Постоянно приложенное напряжение, кгс/мм 2

    Время до разрушения в часах, не менее

    45Х14Н14В2М

    (4Х14H14В2М, ЭИ69)

    Отжиг при 810 - 830 ° С охлаждение на воздухе

    10Х11Н20Т3Р

    (Х12Н20Т3Р, ЭИ696)

    Нагрев до 1100 - 1170 ° С, выдержка 2 часа, охлаждение на воздухе или в масле. Старение при 700 - 750 ° С в течение 15 - 25 ч, охлаждение на воздухе

    Х12Н20Т2Р

    (ЭИ696А)

    Х16Н25М6АГ

    (ЭИ395)

    Закалка с 1160 - 1180 ° С в воду и старение при 700 ° С в течение 5 час.

    40Х15Н7Г7Ф2МС

    (4Х15Н7Г7Ф2МС, ЭИ388)

    Закалка с 1170 - 1190 ° С в воду или на воздухе, выдержка 30 - 45 мин, старение при 800 ± 20 ° С в течение 8 - 10 часов

    12Х25Н16Г7АР

    (Х25Н16Г7АР, ЭИ835),

    12Х25Н16Г7АР-III

    (Х25Н16Г7АР-III, ЭИ835-III)

    Закалка с 1050 - 1150 ° С, выдержка 30 мин - 1 час, охлаждение в воде или на воздухе

    37Х12Н8Г8МФБ

    (4Х12Н8Г8МФБ, ЭИ481),

    37Х12Н8Г8МФБ-III

    (4Х12Н8Г8МФБ-III, ЭИ481-III)

    Закалка: нагрев до 1150 ± 10 ° С, выдержка 1 час 45 мин - 2 часа 30 мин, полное охлаждение в воде. Старение при 670 ° С в течение 16 часов, нагрев до 780 ± 10 ° С, выдержка 16 - 20 часов, охлаждение на воздухе

    Примечания : 1. Повторные и арбитражные испытания из стали ЭИ395 проводят по режиму 700 ° - 18 кгс/мм 2 - 100 часов.

    2. Вариант испытания штамповок из стали ЭИ835, ЭИ835-III, ЭИ481, ЭИ481-III на длительную прочность оговаривается в заказе. При отсутствии такого указания режим выбирается поставщиком.

    3. Повторные и арбитражные испытания штамповок из стали ЭИ481 и ЭИ481-III проводятся по режиму:

    650 ° - 35 кгс/мм 2 - 100 часов.

    4. Штамповки из стали ЭИ69 на длительную прочность контролируются по требованию потребителя.

    3.7. На обрабатываемых поверхностях штамповок не должно быть трещин. При обнаружении они должны быть удалены пологой зачисткой.

    Без удаления допускаются местные дефекты в виде шлаковых включений, волосовин, закатов и заковов, глубина залегания которых, определяемая контрольной зачисткой, а также глубина зачистки трещин не должны превышать половины припуска на механическую обработку, считая от номинала.

    3.8. Контроль на наличие волосовин производится по ТУ 14-336-72 на готовых деталях, при этом контроль немагнитных сталей производится по усмотрению потребителя.

    3.9. Макроструктура, выявляемая на изломах и протравленных темплетах, должна быть без пустот, усадочной рыхлости, свищей, трещин, расслоений, неметаллических включений, шиферного излома, видимых невооруженным глазом, и флокенов.

    Оценку качества штамповок по макроструктуре и макростроению производят в соответствии с требованиями действующих стандартов и технических условий на поставку сортовой стали, сплава и по согласованным между поставщиком и потребителем фотоэталонам, полученным по результатам исследования первых партий.

    3.10. По соглашению сторон штамповки подвергают УЗК.

    3.11. В специальных технических условиях или чертеже на штамповки, кроме перечисленных в настоящем стандарте, указывают следующие требования:

    Марку стали, сплава, шифр и группу штамповок;

    Необходимость и способ очистки от окалины;

    Количество контролируемых штамповок в предъявляемой партии;

    Количество, место и схему вырезки контрольных образцов, показатели механических свойств, а также режим термообработки заготовок контрольных образцов и их сечение;

    Места замера твердости;

    Дополнительные требования (по допустимому обезуглероживанию на необрабатываемой поверхности, величине зерна и др. Нормы устанавливаются соглашением сторон).

    4. Правила приемки и методы испытаний

    4.1. Штамповки предъявляют к приемке партиями, состоящими из штамповок одной плавки и одного шифра.

    4.1.1. По соглашению сторон допускается комплектование партии крупногабаритных штамповок из металла ВДП и ЭШП нескольких плавок единовременной поставки.

    4.2. Контролю состояния поверхности подвергают все штамповки поштучно в состоянии поставки.

    4.3. Штамповки подвергают выборочному контролю размеров на 5 %-ах от числа предъявляемых в партии, но не менее, чем на 2-х штамповках. По требованию потребителя крупногабаритные штамповки подвергают контролю размеров поштучно, что оговаривается в СТУ.

    4.4. Контроль штамповок I и II группы по твердости в состоянии поставки осуществляется на 10 % от числа предъявляемых в партии, но не менее, чем на 3-х штамповках. Объем контроля штамповок III группы оговаривается в СТУ.

    В случае обнаружения несоответствия показателей твердости данным, установленным в табл. , проводятся 100 %-ные испытания.

    4.5. Испытание механических свойств и твердости штамповок I группы производят на образцах, вырезанных из контрольного припуска.

    4.5.1. Допускается для штамповок I группы проведение выборочного контроля механических свойств и твердости у поставщика при условии проведения поштучного контроля у потребителя. В этом случае объем контроля у поставщика оговаривается в СТУ.

    4.6. Контроль штамповок II группы производят на образцах, вырезанных из тела штамповок по согласованной схеме.

    По соглашению сторон вместе с партией штамповок поставщик направляет потребителю вторые половины или оставшиеся части контрольных штамповок.

    4.7. Сечение заготовок для термической обработки, как правило, должно соответствовать сечению готовой детали. Для стали ЭП310-III, ЭП268-III термическую обработку производят в готовых образах с припуском под шлифовку.

    4.8. Испытание на растяжение производят по ГОСТ 1497 -73 на образцах диаметром 10 или 5 мм с пятикратной расчетной длиной.

    4.9. Испытание на ударную вязкость производят по ГОСТ 9454 -60.

    4.10. Твердость по Бринеллю определяют по ГОСТ 9012-59 .

    4.11. Испытание нa длительную прочность производится по ГОСТ 10145 -62.

    4.12. Контроль макроструктуры штамповок производят в объеме, оговоренном в ОТУ. По требованию потребителя штамповки I группы подвергают 100 %-ному контролю на излом.

    Контроль излома производится на ударных образцах.

    4.13. При неудовлетворительных результатах контроля макроструктуры штамповок допускается проведение повторных испытаний на удвоенном количестве темплетов, отобранных от штамповок, из числа не проходивших испытания. Результаты повторных испытаний являются окончательными, при этом штамповки, показавшие неудовлетворительные результаты при первичном контроле макроструктуры, бракуются. При обнаружении флокенов, хотя бы в одной штамповке, плавку бракуют без переиспытания и к повторной приемке не предъявляют.

    4.14. В случае получения неудовлетворительных результатов при испытании механических свойств по какому-либо виду испытаний, допускается повторное испытание по данному виду на удвоенном количестве образцов. Результаты повторных испытаний являются окончательными.

    4.15. Допускается перед повторным испытанием проводить испытание механических свойств образцов, подвергнутых отпуску при измененной температуре в пределах режима, указанного в табл. , или полной повторной термообработке. При этом испытание считается первичным с определением всех механических свойств и твердости.

    4.16. Один раз в полугодие или на каждой 30-й партии штамповок, а также при изготовлении опытной партии или коренном изменении технологии производства штамповок поставщик производит комиссионный контроль штамповок I группы каждого шифра.

    В дополнение к испытаниям, предусмотренными настоящим ОСТ, при комиссионном контроле производят:

    Определение микроструктуры;

    Определение механических свойств на образцах, вырезанных по дополнительной схеме.

    Дополнительную схему вырезки контрольных образцов, объем и методику испытаний указывают в СТУ или чертеже. Результаты комиссионных испытаний направляются потребителю.

    5. Маркировка и упаковка

    5.1. Вид и место маркировки штамповки устанавливаются в чертеже или СТУ.

    5.2. Вид упаковки оговаривается в СТУ.

    5.3. Каждая партия штамповок сопровождается сертификатом, подписанным ОТК предприятия-изготовителя, в котором указываются:

    Наименование предприятия-поставщика;

    Марка стали, сплава, состояние поставки, номер партии - плавки, шифр штамповок;

    Вес партии, количество штамповок;

    Химический состав стали, сплава;

    Результаты испытаний, предусмотренных настоящим стандартом, в том числе и повторных;

    Номер настоящего стандарта.

    5.4. Сертификат должен направляться потребителю с партией штамповок или выдаваться приемщику на руки.

    Верно (Михайлюк)

    Таблица 1

    Марка стали, сплава

    Номера стандартов, в которых указан химический состав

    Режим термической обработки заготовок для контрольных образцов

    Механические свойства, не менее

    Твердость по Бринеллю (диаметр отп. мм), Роквеллу HRC

    Временное сопротивление разрыву, кгс/мм 2

    Предел текучести, кгс/мм 2

    Относительное

    Ударная вязкость, кгс × м/см 2

    удлинение, %

    сужение, %

    12X13 (1X13)

    ТУ 14-1-377-72

    Закалка с 1050 °С, охлаждение на воздухе или в масле, отпуск при 700 - 790 °С, охлаждение на воздухе или в масле

    20Х13 (2Х13)

    ТУ 14-1-377-72

    Закалка с 1050 °С, охлаждение на воздухе или в масле, отпуск при 600 - 700 °С, охлаждение на воздухе или в масле

    3,90 - 3,30

    30X13 (3X13)

    TУ 14-1-377-72

    Закалка с 1000 - 1050 °С, охлаждение на воздухе или в масле, отпуск при 200 - 300 ° С, охлаждение на воздухе или в масле

    HRC ≥ 48

    1Х13М

    ТУ 14-1-377-72

    Закалка с 1050 °С, охлаждение на воздухе или в масле, отпуск при 680 - 780 ° С, охлаждение в масле

    4Х13 (4Х13)

    ТУ 14-1-377-72

    Закалка с 1050 - 1100 °С, охлаждение в масле, отпуск при 200 - 300 °С, охлаждение на воздухе или в масле

    HRC ≥ 50

    30Х13Н7С2

    (3Х13Н7С2, ЭИ72)

    ТУ 14-1-377-72

    Закалка с 1040 - 1060 °С в воду, отжиг в течение 6 часов при 860 - 880 °С с охлаждением до 700 °С в течение 2 часов и дальнейшее охлаждение вместе с печью, нормализация при 660 - 680 ° С в течение 30 мин. с охлаждением на воздухе, закалка с 790 - 810 ° С в масле

    3,30 - 3,05

    95X18

    (9X18, ЭИ229)

    ТУ 14-1-377-72

    Закалка с 1010 - 1040 °C, охлаждение в масле, отпуск при 200 - 300 °С, охлаждение на воздухе или в масле

    HRC ≥ 55

    20Х13Н4Г9

    (2Х13Н4Г9, ЭИ1 00)

    ТУ 14-1-377-72

    Закалка с 1070 - 1130 °C, охлаждение на воздухе

    40Х10С2М

    (4Х10С2М, ЭИ107)

    ТУ 14-1-377-72

    Закалка с 1010 - 1050 °С, охлаждение в масле или на воздухе, отпуск при 720 - 780 °С, охлаждение в масле

    3,70 - 3,30

    14Х17Н2

    (1Х17Н2, ЭИ268)

    ТУ 14-1-377-72

    1. Закалка с 975 - 1040 °С, охлаждение в масле, отпуск при 275 - 350 °С, охлаждение на воздухе

    3,40 - 3,10

    2. Закалка с 1010 - 1030 °C, охлаждение в масле, отпуск при 670 - 690 °С, охлаждение на воздухе

    3,80 - 3,50

    20X23H18

    (Х23Н18, ЭИ417)

    ТУ 14-1-377-72

    Закалка с 1100 - 1150 ° С в воде или на воздухе

    10X23H18

    (0X23H18)

    ТУ 14-1-377-72

    Закалка с 1100 - 1150 ° в воде или на воздухе

    12Х17Г9АН4

    (Х17Г9АН4, ЭИ878)

    ТУ 14-1-377-72

    Закалка с 1050 - 1100 °С в воде

    12X18H9T

    (X18H9T)

    ТУ 14-1-377-72

    12Х18Н10Т

    (Х18Н10Т)

    ТУ 14-1-377-72

    Закалка о 1050 - 1100 ° С на воздухе, в масле или воде

    12Х18Н9

    (Х18H9)

    ТУ 14-1-377-72

    Закалка с 1050 - 1100 ° C на воздухе, в масле или воде

    17X18H9

    (2Х18Н9)

    ТУ 14-1-377-72

    Закалка с 1050 - 1100 °С на воздухе, в масле или воде

    45X14H14B2M

    (4Х14H14B2M, ЭИ69)

    ЧМТУ 1-1040-70

    Отжиг при 810 - 830 °С, охлаждение на воздухе

    4,30 - 3,60

    4X14H14CB2M

    (ЭИ240)

    ЧМТУ 1-1040-70

    Без термической обработки

    10Х11Н20Т3Р

    (Х12Н20Т3Р, ЭИ696)

    ЧМТУ 1-1040-70

    Нагрев до тем-ры 1100 - 1170 °С, выдержка 2 часа, охлаждение на воздухе или в масле. Старение при 700 - 750 °С в течение 15 - 25 час, охлаждение на воздухе

    3,80 - 3,50

    Х12Н20Т2Р

    (ЭИ696А)

    3,90 - 3,50

    Х16Н25М6АГ

    (ЭИ395)

    ЧМТУ 1-1040-70

    Закалка с 1160 - 1180 ° С в воду и старение при 700 °С в течение 5 часов

    ХН78Т (ЭИ435)

    ЧМТУ 1-1040-70

    Закалка с 980 - 1020 °С, выдержка 2 - 3 часа, охлаждение на воздухе

    40Х15H7Г7Ф2MC

    (4Х15Н7Г7Ф2МС, ЭИ388)

    ТУ 14-1-714-73

    Закалка с 1170 - 1190 °C в воду или на воздухе, выдержка 30 - 45 мин, старение при 800 ± 20 °С в течение 8 - 10 часов

    3,80 - 3,30

    12Х25Н16Г7АР

    (Х25Н16Г7АР, ЭИ835),

    12Х25Н16Г7АР-III, ЭИ835-III)

    ТУ 14-1-225-72

    Закалка с 1050 - 1150 °C, выдержка 30 мин. - 1 час, охлаждение в воде или на воздухе

    4,70 - 4,10

    18 х)

    37Х12Н88МФБ

    (4Х12Н8Г8МФБ, ЭИ481),

    37Х12Н8Г8МФБ-III

    (4Х12Н8Г8МФБ-III, ЭИ481-III)

    ТУ 14-1-226-72

    Закалка: нагрев до тем-ры 1150 ± 10 °С, выдержка 1 час. 45 мин. - 2 часа 30 мин., полное охлаждение в воде.

    Старение при 670 ° С в течение 16 час., нагрев до тем-ры 780 ± 10 °С, выдержка 16 - 20 часов, охлаждение на воздухе

    3,65 - 3,45

    3,65 - 3,45

    13Х14Н3В2ФР-III

    (1Х14Н3ВФР-III, ЭИ736-III)

    ТУ 14-1-1089-74

    1. Закалка с 1050 ± 10 °С в масле, отпуск при 640 - 680 °С.

    2. Закалка с 1050 ± 10 °С в масле, отпуск при 540 - 580 °С

    3,60 - 3,30

    10 хх)

    3,35 - 3,10

    13Х11Н2В2МФ-III

    (1Х12Н2ВМФ-III,

    ЭИ961-III)

    ТУ 14-1-1089-74

    1. Закалка с 1000 - 1020 °С в масле, отпуск при 660 - 710 °С.

    2. Закалка с 1000 - 1020 °С в масле, отпуск при 540 - 590 °С

    3,70 - 3,40

    10 хх)

    3,45 - 3,10

    10 хх)

    1Х15Н4АМ3-III

    (ЭП310-III)

    ТУ 14-1-940-74

    1. Закалка с 1070 ± 10 °C, охлаждение на воздухе, в воде или масле. Обработка холодом при минус 70° - 2 часа или минус 50 ° - 4 часа. Отпуск при 450 °С в течение 1 часа

    10,0

    2. Закалка с 1070 ± 10 ° C, охлаждение на воздухе, в воде или масле. Обработка холодом; при минус 70° - 2 часа или при минус 50 ° - 4 часа. Отпуск при 200 ± 100 в течение 2 час.

    10,0

    07Х16В6-III

    (Х16Н6-III, ЭП288-III)

    ТУ 14-1-22-71

    Закалка в воде при 980 - 1000 ° С с последующей обработкой холодом при минус 70 °С, выдержка 2 часа или при минус 50 ° , выдержка 4 часа, отпуск при 350 - 380 °С, выдержка 1 час

    1Х12Н2МВФАБ-III

    (ЭП517-III)

    ТУ 14-1-1161-75

    Нормализация 1130 ± 10 °C, отпуск 750 - 780 °С, закалка с 1120 ± 15 °C в масле, отпуск 670 - 720 ° С

    3,60 - 3,35

    20Х3МВФА

    (ЭИ415)

    ТУ 14-1-44-71

    Закалка с 1030 - 1060 ° С в масле, отпуск при 660 - 700 ° С в течение 1 часа, охлаждение на воздухе

    3,60 - 3,30

    ______________

    х) испытания при 900 ° С.

    хх) испытания проводятся на образцах, вырезанных поперек направления волокна.

    Примечания : 1. Штамповки из стали ЭИ395 и сплава ЭИ435 сдают без определения механических свойств и твердости.

    2. Для штамповок из стали ЭИ481 и ЭИ481-III допускается проведение дополнительного старения при температуре 790 - 810 °С. Время выдержки при этом выбирается достаточным для обеспечения заданной твердости, н о не менее 5 часов . Для штамповок из стали ЭИ481-III при получении пониженных прочностных характеристик и твердости допускается повторная термообработка по режиму: закалка 1150 ± 10 °С, старение 650 - 670 ° С - 16 часов , воздух, второе старение 770 ± 10 ° C - 16 час., воздух.

    3. Для штамповок из стали ЭИ736-III и ЭИ961-III разрешается проведение предварительной нормализации при температуре 1000 - 1020 ° С перед закалкой.

    4. Для штамповок из стали ЭП310-III при получении по первому варианту временного сопротивления меньше 145 кгс/ м 2 разрешается для переиспытаний снижать температуру закалки до 1050 ± 10 ° С. Результаты контроля по этому режиму считать первичными.

    5. Вариант термической обработки штамповок из стали ЭИ268, ЭИ736-III, ЭИ961-III, ЭП310-III оговаривается в заказе. При отсутствии указания в заказе заводу-поставщику предоставляет право выбирать режим термической обработки по своему усмотрению.

    6. Штамповки, поставляемые без термической обработки, а также изготавливаемые из сталей и сплавов, на которые не указаны значения твердости, контролю на твердость не подвергаются. В этом случае контроль осуществляется соблюдением режима горячей деформации.

    Производство штамповок дисков из жаропрочных никелевых и титановых сплавов. Для решения важнейшей задачи обеспечения производства малоразмерных газотурбинных двигателей экономичными, высококачественными заготовками дисков из высокожаропрочных никелевых и высокопрочных титановых сплавов с эффективными технико-экономическими показателями разработан комплекс принципиально новых технологий, реализованных на вновь созданном специализированном уникальном оборудовании для выплавки и обработки давлением, не имеющих аналогов в отечественной и зарубежной промышленности.

    Разработанный технологический процесс предполагает использование в качестве исходной заготовки для изотермической штамповки в режиме сверхпластичности как серийного пресс-прутка, так и впервые в мировой практике непосредственно мерного слитка, полученного методом высокоградиентной направленной кристаллизации (ВГНК).

    Для реализации данного процесса в институте разработана специальная технология производства жаропрочных сплавов, включающая глубокое обезуглероживание и рафинирование расплава, применение шихтовых материалов повышенной чистоты по примесям, комплексное рафинирование редкоземельными металлами, использование всех видов отходов металлургического и литейного производств жаропрочных сплавов.

    Разработанная технология обеспечивает ультравысокую чистоту жаропрочного сплава по примесям, достижение узких интервалов легирования, экономию дорогих и дефицитных материалов.

    Создана не имеющая аналогов в мировой практике высокоградиентная технология направленной кристаллизации, для реализации которой впервые в отечественной и зарубежной практике спроектированы и изготовлены на производственной базе ВИАМ специализированные вакуумные плавильно-заливочные комплексы с компьютерными системами управления для высокоградиентной направленной кристаллизации заготовок из гетерофазных сплавов под деформацию УВНК-14, УВНК-10. В ВИАМ создана единая система компьютерного управления технологическими процессами литья заготовок.

    Во ФГУП «ВИАМ» разработаны принципиально новые способы термомеханической обработки труднодеформируемых гетерофазных сплавов, обеспечивающие формирование регламентированных структур с повышенной технологической пластичностью и проявлением сверхпластичности при оптимальных температурно-скоростных параметрах деформации.

    В результате разработана уникальная технология обработки давлением, обеспечивающая изготовление заготовок дисков сложной геометрии с гарантированным уровнем свойств из сложнодеформируемых никелевых сплавов – изотермическая штамповка на воздухе.

    В качестве основного механизма для достижения пластичности металла и однородности его структуры используется процесс контролируемой динамической рекристаллизации.

    Отличительной особенностью новой комплексной энерго-и ресурсосберегающей технологии, по сравнению с зарубежными, является то, что высокотемпературная изотермическая штамповка производится на воздухе, а не в конструкционносложных вакуумных установках с молибденовыми штампами.

    В отличие от применяемой за рубежом штамповки в вакуумной атмосфере, впервые в отечественной практике разработаны и применены высокоресурсный жаропрочный сплав для штампов и специальные защитные антиокислительные покрытия, являющиеся одновременно высокотемпературной смазкой при деформации.

    Разработаны специальные защитные технологические высокотемпературные эмалевые покрытия для защиты деталей из жаропрочных Ni и Ti сплавов. Разработанные в ВИАМ защитные технологические покрытия позволяют производить безокислительный технологический нагрев сталей в обычных печах вместо печей с контроллируемой атмосферой. Применение защитных покрытий в технологических процессах позволяет получать точные штамповки, экономить металл до 30%, электроэнергию – до 50%. Покрытия повышают стойкость штамповой оснастки в 2–3 раза.

    Для практической реализации разработанных технологий в ВИАМ создано опытно-промышленное производство по изготовлению штамповок дисков газотурбинных двигателей (ГТД) и энергетических установок. Проведена модернизация технологического оборудования, позволяющая осуществлять в автоматическом режиме процессы нагрева и формоизменения заготовки по разработанной компьютерной программе с точным исполнением оптимальных термомеханических параметров деформации. Изготовление штамповок осуществляется на изотермических прессах усилием 630 и 1600 тс с индукционным нагревом штампов.

    Для изотермической штамповки при температурах до 1200°С на воздухе разработана композиция высокоресурсного жаропрочного штампового сплава, а также защитно-технологические покрытия, являющиеся одновременно эффективными технологическими смазками при штамповке. Разработанные технологии и комплекс созданного оборудования для их осуществления не имеют аналогов в отечественной и зарубежной промышленности, а технология высокотемпературной изотермической штамповки на воздухе превосходит мировой уровень.

    Технология обеспечивает:

    • получение экономичных высокоточных штамповок из высокожаропрочных труднодеформируемых сплавов за счет реализации эффекта сверхпластической деформации при оптимальных термомеханических параметрах;
    • увеличение коэффициента использования материала КИМ в 2–3 раза за счет уменьшения технологических припусков в процессе штамповки и механической обработки;
    • снижение трудоемкости и энергоемкости производства в 3–5 раз за счет сокращения операций при штамповке и механической обработке деталей;
    • повышение производительности процесса в 4–5 раз;
    • повышение однородности макро- и микроструктуры и снижение дисперсии механических свойств в 1,5–2 раза;
    • снижение стоимости штамповок на 30–50%.
    Похожие статьи