Стали для изготовления штампов холодного деформирования

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧЕРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «ПЕРМСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИСЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

 

Кафедра металловедения, термической

и лазерной обработки металлов

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

КУРСОВАЯ РАБОТА

Стали для изготовления штампов холодного деформирования

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил студент:

 

 Проверила:

 

 

 

 

Пермь 2011 г

 

1. Общая характеристика  детали.

Эскиз пуансона для холодного деформирования.

D¹=8.8мм r=4.7мм H=20мм D=16мм

Требование к детали:

Деталь должны обладать высокой твердостью, износостойкостью,  прочностью, устойчивостью против истирания, вязкостью (чтобы воспринимать ударные нагрузки), сопротивлением пластическим деформациям.При больших скоростях деформирования металла возможен местный разогрев рабочей зоны пуансона до температур 400 °С .Твердость детали должна быть 45-49 HRC.

 

2.  Выбор марки  стали в соответствии с условиями  работы детали.

Выберем из справочника стали Р12, Х6ВФ, 5ХНМи У12.

P12 - Сталь инструментальная быстрорежущая. Твердость после закалка 1270 - 1290 °С, масло. Отпуск 550-570 °С соляные ванны равна 62 – 65 HRC.

Х6ВФ - Сталь инструментальная штамповая. Твердость после подогрев 650-700 С. Закалка 980-1000 С, масло. Отпуск 150-170 С, 1,5 ч, воздух равна 63-64 HRC.

5ХНМ - Сталь инструментальная штамповая. Твердость послеподогрев 700-750 °С. Закалка 840-860 °С, масло. Отпуск 400-480°Сравна  44-48HRC.

У12 - Сталь инструментальная углеродистая. Твердость после Закалка 810-830°С, вода. Отпуск 450-500 °С равна 37-47 HRC.

 

Марка Стали	Механические свойства
	*0,2, МПа	*в, МПа	*5, %	Ψ, %	KCU, Дж/см2
5ХНМ	1420	1570	9	35	34
Примечание. Закалка с 850 °С в масле; отпуск при 460-520 °С.
У12	880	1040	11	30	89
Примечание. Закалка с 800 °С в воде; Отпуск 420-480 °С.

 

 

Марка Стали	Химический состав в %
	C	Si	Mn	Ni	S	P	Cr	Mo	W	V	Co	Сu
Р12	0.8-0.9	до 0.5	до 0.5	до 0.4	до 0.03	до 0.03	3.1-3.6	до 1	12-13	1.5-1.9	0.4
Х6ВФ	1.05-1.15	0.15-0.35	0.15-0.40	до 0.35	до 0.03	до 0.03	5.5-6.5	до 0.3	1.1-1.5	0.5-0.8	---	до 0.3
5ХНМ	0.5-0.6	0.1-0.4	0.5-0.8	1.4-1.8	до 0.03	до 0.03	0.5-0.8	0.15-0.3	---	---	---	до 0.3
У12	1.16-1.23	0.17-0.33	0.17-0.33	до 0.25	до 0.028	до 0.03	до 0.2	---	---	---	---	до 0.25

 

 

 

Марка Стали	Температура критических точек, °С
	Ac1	Аm	MH
1. Р12	820	850
2. Х6ВФ	815	845	150
3. 5ХНМ	730	780	230
4. У12	730	820	200

 

 

Я считаю,  что сталь 5ХНМ лучше подходит к нашей детали. С точки зрения экономии в сталях Р12, Х6ВФ много легирующих элементов, а сталь У12 хотя она и самая дешевая, но не достаточна теплостойкая. Сталь 5ХНМ соответствует требованиям детали (твердости, износостойкости, прочности и теплостойкости).

 

 

3. Выбор режима  термической обработки.

Режим термической обработки выберем закалку, способ охлаждение в масле и отпуск. Закалка нам придаст высокую твердости и прочность а отпуск снимет закалочное напряжение.

Разогреем электропечь до 750°С, так как закалка заключается в нагреве выше критических температур. У стали 5ХНМAс1=730°C. После чего деталь бросим в масло. Температуру отпуска выберем в пределах 400-480°С на твердость 44-48HRC.

      °С 

 750    Закалка

    Отпуск

450 

Время →

 

Марка стали	Структура до закалки	Структура после охлаждения	Структура после отпуска
5ХНМ	Перлит	Мартенсит	Троостит

 

 

После термообработки мы получили сталь с высокой твердостью износостойкостью,  прочностью, как и требовалось для нашего пуансона.

4. Влияние легирующих  элементов на превращение аустенита  при нагреве и охлаждении.

Изотермическая диаграмма превращения переохлажденного аустенита для сталей 50 и 5ХНМ.

Влияние скорости охлаждения на структуру стали в зависимости

отсодержание легирующих элементов.

 

Марка стали	Скорость охлаждение, °/сек
	600	150	30	0.2
50	Мартенсит	Бейнит	Бейнит	Перлит
5ХНМ	Мартенсит	Мартенсит	Мартенсит	Бейнит

 

 

 

5. Вывод по работе:

Целью работы является выбор марки стали для пуансона холодного деформирования и назначить термообработку стали. Анализируя справочные данные я выбрал одну марку легированной стали, которая на мой взгляд обладает наилучшим сочетанием предъявленных требований к детали и экономически целесообразна. Сталь 5ХНМ удовлетворяет требования детали: твердость, износостойкость и вязкость. Стоимость стали 5ХНМ равна 25947 руб/т.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы.

1. Справочник по машиностроительным материалам / Под ред. Погодина-Алексеева Г.И. Т.1. Сталь. М.: Машгиз, 1959. -907 с.

2. Термическая обработка  в машиностроении: Справочник / Под  ред. М. Ю. Лахтина, Рахштадта. М.: Машиностроение, 1980. -783 с.

3. Попова Л.Е. Попов А.А. Изотермические и термокинетические  диаграммы распада переохлажденного  аустенита: Справочник. М.: Металлургия, 1991. -503 с.

4. Журавлев В.Н., Николаева  О.И. Машиностроительные стали: Справочник. М.: Машиностроение, 1981. -391 с.

5. Еленев С.А. Холодная штамповка: Учеб.для СПТУ. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Высш. шк., 1988. – 271с.