ТехИнфо

Технологическая   информация

Термообработка для повышенной обрабатываемости холодным деформированием


Выполнение холодной объемной штамповки требует гомогенности и однородности структуры стали. Часто используют низкоуглеродистые и среднеуглеродистые стали с небольшим содержанием легирующих элементов.

Для повышения штампуемости сталей типа 40Х, 40ХН, 35ХГНМ большое значение имеет сфероидизация карбидов, которые трудно получить в этих сталях, т.к. требуется сложная длительная предварительная термообработка, а использование этих сталей с пластинчатыми структурами резко снижает стойкость инструмента и предельные возможные деформации. Предварительная обработка давлением обеспечивает гомогенизацию матрицы и сфероидизацию карбидов. Поэтому ее проводят в 2 этапа: сначала гомогенизирующий отжиг, затем обработку на сфероидизацию карбидов. Обычно сфероидизирующий отжиг представляет собой длительную выдержку при температурах близких к точке А1, т.е. 650–700 °С. Если исходная структура – пластинчатый перлит, то сфероидизация идет в 2 этапа. На первом этапе идет деление карбидных пластин на части, второй этап – собственно сфероидизация, укрупнение карбидных частиц путем коалесценции. Этот процесс идет очень медленно и для завершения процесса требуется иногда более 100 ч. Процессы диффузии ускоряются в холоднодеформированных металлах, поэтому сочетание холодной деформации со сфероидизирующим отжигом позволяет сократить длительность этого процесса.

Способность стали к пластической деформации характеризуется поперечным сужением ψ. Показано, что удовлетворительная штампуемость достигается при значениях ψ = 50–60 %. А для холодной штамповки изделий сложной формы ψ не должна быть меньше 75 %. Сфероидизация карбидов повышает штампуемость тем сильней, чем выше содержание углерода. А использование сталей с пластинчатыми структурами значительно снижает штампуемость. Влияние предварительной термической обработки и концентрации углерода в стали на штампуемость (ψ) представлено на следующем графике.

Рис. 1. Зависимость штампуемости стали от содержания углерода

На графике буквами обозначено:

  • а – нормализация;
  • б – изотермический отжиг с частичной аустенитизацией и сфероидизацией внутри перлитных участков, т.е. нагрев до 750 °С, затем изотермическая выдержка при 700 °С, что обеспечивает частичную сфероидизацию;
  • в – полный отжиг;
  • г – термическое улучшение и сфероидизация по всему объему, т.е. полная закалка при А3+(30–50 °С), затем отпуск при 450 ОС и сфероидизация при 700 °С.

    Для сталей, содержащих 0,3–0,5 % углерода (45, 40Х, 30ХГС, 40ХНМА), которые имеют в исходном состоянии ферритно–перлитную структуру с участками бейнита, для повышения штампуемости рекомендуется проводить изотермический отжиг при 750–780 °С с последующим распадом аустенита при температуре 710–680 °С. Иногда может применятся отжиг при подкритическими температурами 650–680 °С в течение 10 часов или улучшение. При этом обеспечивается удовлетворительная штампуемость, но несколько более высокая твердость. Для горячекатаной ленты из стали типа 18ХГТ хорошая штампуемость достигается отжигом при температурах 680–720 °С до 8 ч, что обеспечивает 80 % зернистого перлита. В качестве примера рассмотрим графики отжига заготовок из сталей 12ХН и 16ХГ (рис.2)

    Рис. 2. График отжига заготовок перед холодным выдавливанием для стали 12ХН (а) и 16ХГ (б)

    Такая термическая обработка обеспечивает удовлетворительную штампуемость.