6. Зависимость продолжительности иагрева от массы слитка

5. Режим отжига слитков инструмент ал ьиых сталей

низкую прочность и пластичность, чем сталь, в которой карбиды распределены равномерно.

Для получения необходимого качества деформируемого металла углеродистых и среднелегированных инструментальных сталей при изменении ~ массы слитка обычной формы от 1 до 200 т степень уковки рекомендуется применять в пределах 2,5-3,75.

Для высоколегированных, высокохромистых и быстрорежущих инструментальных сталей, содержащих устойчивые карбиды, степень уковки может быть рекомендована в пределах 8-12.

Для некоторых легированных сталей увеличение степени уковки более 7 не вызывает существенного повышения их пластичности, как видно из табл. 4.

Температура иагрева слитков перед ковкой

Процессу нагрева слитков перед ковкой уделяется особое внимание, так как слитки из инструментальных сталей склонны после разливки, при остывании, к образованию дефектов в виде усадочных и интеркристаллических трещин. Поэтому, где это воз-

4. Влияние степени уковки иа механические свойства стали 4Х4ВМФС

можно, следует подавать слитки для нагрева перед ковкой в горячем состоянии непосредственно после извлечения из изложниц с температурой слитка на поверхности не ниже 700 °С. Для нагрева перед ковкой крупных слитков их следует загружать в печь, температура которой не должна быть выше 600-700 °С. В тех случаях, когда это по каким-либо причинам невозможно, слитки высоколегированных инструментальных сталей подвергают сначала непрерывному замедленному охлаждению в неотапливаемых колодцах до температуры 150-250 °С, а затем отжигу. В табл. 5 приведены режимы отжига слитков некоторых инструментальных сталей.

Температурные интервалы ковки различных инструментальных сталей (см. в гл. 1) во избежание получения брака при ковке сталей необходимо строго соблюдать температурные условия начала и конца ковкн. Для исключения перегрева сталей следует руководствоваться правилом: чем больше в стали углерода, тем ниже должна быть температура начала горячей обработки давлением.

Для предупреждения возникновения трещин по мере понижения температуры металла в процессе ковки необходимо уменьшать величину единичных обжатий.

В табл. 6 приведены данные минимальной продолжительности нагрева

под ковку слитков и кованых заготовок для некоторых групп инструментальных сталей (см. гл. I).

От правильно выбранной технологии охлаждения после ковки зависит качество металла поковок. Поэтому ускоренное охлаждение применяют только для сталей, нечувствительных к фло-кенообразованию и обладающих высокой теплопроводностью. Замедленному охлаждению подвергают металл, чувствительный к термическим напряжениям и к образованию флокенов.

Выбор схемы процесса ковки и формы бойков

При протяжке слитка в одном направлении без кантовки кристаллиты приобретают вытянутую форму. При этом исходные литые кристаллиты и легкоплавкие структурные составляющие, расположенные по их границам, разрушаются не полностью. Вследствие этого требуется применять другие схемы деформации. Для получения в поковке более оптимальных свойств и однородной структуры металла необходимо ковку осуществлять с поперечной кантовкой на 90 или 180°. Такая схема ковки протяжкой в осевом направлении в различных по форме вырезных или комбинированных (верхний - плоский, нижний - вырезной) бойках является наиболее распространенной. При этой схеме деформирования ме-

талл приобретает после ковки волокнистое строение.

В тех случаях, когда изготавливается поковка сложной формы и действующие рабочие напряжения в детали ие совпадают с направлением оси поковки, целесообразно, чтобы поковка имела анизотропные свойства с учетом направления действующих рабочих напряжений.

Деформируемость слитков при прочих равных условиях улучшается по мере снижения доли растягивающих напряжений и приближения к схеме неравномерного объемного сжатия, уменьшения скорости деформирования и увеличения интервалов, между обжатиями.

В табл. 7 приведены характеристики пластичности стали, полученные различными способами деформации. Степень деформации 8 определяется по следующим формулам:

для осадки до появления первой трещины

где Яо - начальная высота образца, мм; Hi- конечная высота образца, мм;

для протяжки в вырезных ромбических бойках до появления первой трещины

-ЮОо/о,

где h - высота образца при протяжке за один переход, мм; Do - диаметр образца, мм.

При деформации на плоских бойках наиболее рациональная ковка происходит при протяжке слитков по схеме квадрат-прямоугольник-квадрат, и, наоборот, наименее рациональной является ковка по схеме круг-круг. Эта схема приводит к максимальному развитию продольных трещин в середине слитка.

Степень и скорость деформации

Для определения степени деформации и температуры горячей обработки давлением инструментальных сталей строят отдельно для литого и деформированного металла диаграммы рекристаллизации с осями координат

температура - размер зерна -степень деформации. Общая степень деформации выражается отношением разности площадей между сечением слитка и заготовки к площади сечения слитка.

Средние значения критических степеней деформации легированных инструментальных сталей, при которых рекристаллизация происходит с образованием зерна Go-Gi, соответствуют при температуре 850 °С 5-15%, а при 1250 °С 5-25 %. При повышении температуры деформации в процессе ковки рекристаллизация завершается более полно и структура стали получается крупнозернистой. Поэтому для последнего выноса необходимо принять возможно более низкие температуры начала и конца горячей обработки давлением, так как в отдельных случаях последующая термическая обработка полностью не устраняет крупнозернистую структуру. Анализ процесса рекристаллизации проводится по диаграммам рекристаллизации II рода. Однако более точно его можно провести по диаграммам рекристаллизации III рода.

Легированные и высоколегированные стали при низких температурах нагрева имеют малую скорость рекристаллизации. Поэтому в зависимости от скорости деформации может измениться характер обработки: при больших скоростях деформации обработка из горячей может обратиться в неполную горячую со снижением пластичности металла и увеличением сопротивления его деформированию. В другом случае тепловой эффект может способствовать повышению пластичности и уменьшению сопротивления деформированию. В табл. 9 приведены данные о взаимосвязи между скоростью, степенью деформации, температурой и сопротивлением деформирования сталей Х12 иР18.

Анализ данных табл. 8 показывает что повышение скорости деформации, снижение температуры и увеличение степени деформации при прочих равных условиях резко увеличивают сопротивление деформации.

Углеродистые и легированные ин-струмеитальпые стали перлитного и ферритиого класса обладают высокой пластичностью, т. е. степенью деформации сдвига. В табл. 9 представлены

7. Зависимость пластичности стали от вида испытания при различных температурах

9. Влияние скорости деформации на степень деформации сдвига при различных температурах

10. Влияние температуры иа степень деформации сдвига сталей в литом состоянии при Яср ~ 25 с и а/Тер = 0,15

Примечание. /ср ~ средняя величина показателя напряженного состояния; остальные обозначения см. в табл. 10.

данные, характеризующие влияние температуры и скорости деформации сдвига на степень деформации сдвига предварительно деформированных углеродистых инструментальных сталей при растяжении.

Легированная инструментальная сталь аустенитного класса ледебурит-

ной группы с карбидами обладает пониженной пластичностью.Поэтому ковку слитков из быстрорежущей стали производят с весьма ограниченной степенью деформации за первый переход.

В табл. 10 приведена зависимость степени деформации сдвига хромистых и хромомолибденовых сталей от температуры испытания при одинаковой скорости деформации сдвига, равной 25 с-1.

2. КОВКА

ВЫСОКОЛЕГИРОВАННЫХ ЖАРОПРОЧНЫХ СТАЛЕЙ И СПЛАВОВ

Высоколегированные жаропрочные стали, особенно аустенитные, в отличие от инструментальных обладают худшей деформируемостью вследствие снижения их пластичности, которая зависит от многих факторов (рис. 1).

Высоколегированным сталям и сплавам при обработке давлением присущи следующие особенности: большое упрочнение при высоких температурах; .резко выраженная гетерофазность струк-

Наличие препятствий скольжению: ограничение или затормаживание внутризеренной или межзерен-ной деформации

Факторы

Образование сетки, хрупкой избыточной составля ющей (чаще эвтектической) вокруг относительно пластичных зерен основной структуры твердого раствора

Наличие двух

или более структурных составляющих с различными свойствами

Ослабление межкристалл ит-ной связи при

температурах горячей пластической деформации

Рис. I. ФаЕТоры, сиажающие пластичность высоЕодегироваииых сталей н сплааоа

8. Влияние скорости деформации на сопротивление деформирования при различных температурах