ВЫБОР ТЕМПЕРАТУРНО-ВРЕМЕННЫХ УСЛОВИЙ НАГРЕВА ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ СОВМЕЩЕННОГО ПРОЦЕССА БОРИРОВАНИЯ И ОБЪЕМНОЙ ЗАКАЛКИ КРУПНЫХ ШТАМПОВ ИЗ СТАЛИ 5ХНМ

Аннотация

В промышленности широкое распространение получили штампы для горячего деформирования. В процессе эксплуатации они  подвергаются воздействию высоких температур, напряжений, близких  к пределу текучести, переменных термических нагрузок. Для производства штампов используются инструментальные стали повышенной  прокаливаемости  с высокими механическими характеристиками. В данной статье рассматривается возможность применения стали 5ХНМ. Одной из технологических операций при изготовлении штампов является закалка в масле. Для улучшения эксплуатационных характеристик, в том числе для повышения износостойкости штампов рационально применять объемное и поверхностное упрочнение, в частности химико-термическую обработку.. Представлен способ поверхностного упрочнения путем совмещенного нагрева под химико-термическую и термическую обработку. В статье, в качестве поверхностного способа упрочнения  крупногабаритных штампов горячего деформирования, предложено использовать борирование.  Выбраны и подтверждены оптимальные температурно-временные параметры нагрева под совмещенную термическую обработку. Предложенный режим химико-термической обработки позволяет получить необходимую толщину борированного слоя, обеспечивающего высокую твердость и коррозионную стойкость  в рабочем диапазоне температур штампа. Также были проведены исследования влияния термической обработки на структуру и размер зерна в образцах. Показано, что с повышением температуры и времени выдержки размер зерна увеличивается. Это приводит к снижению пределов прочности, текучести, твердости, ударной вязкости, что отрицательно может влиять на эксплуатационные свойства штампов. Для определения механических характеристик были испытаны образцы (в исследуемом диапазоне температур и выдержек) на растяжение и ударную вязкость. Все испытания проводились в соответствии с существующими ГОСТами. На основании этих результатов был выбраны температура  и время борирования, обеспечивающие высокие механические свойства и толщину борированного слоя. Предложенный подход позволил значительно сократить экономические затраты на изготовление штампов из стали 5ХНМ  за счет исключения из технологического процесса  повторного нагрева для проведения закалки, при сохранении требуемых эксплуатационных характеристик крупногабаритных штампов.