Перейти к содержимому 
Сплавы штампованной стали
Формовочная сталь — это разновидность инструментальной стали, используемой для изготовления различных формовочных инструментов: в том числе холоднодеформируемой штамповой стали, горячедеформируемой штамповой стали и стали для формования пластмасс.
Какие элементы можно использовать для изготовления литейной стали?
- Основные сплавы: углерод (C), кремний (Si), марганец (Mn), фосфор (P), сера (S), никель (Ni), хром (Cr), молибден (Mo), алюминий (Mo), вольфрам (W), ванадий (V), кобальт (Co)
- Другие микропримеси: Ti, Nb, Cu, A1,
- Неметаллические элементы: Азот (N) и Бор (B)
Влияние различных легирующих элементов на материалы форм
1. Углерод
Это основной легирующий элемент, повышающий упрочняющие свойства и износостойкость. В отличие от других сплавов, карбиды образуются после образования твердого раствора аустенита при закалке. Сплавы с высоким содержанием углерода с большей вероятностью могут вызывать отклонения при литье стали, приводя к образованию крупных карбидов, которые отрицательно влияют на прочность, пластичность, обрабатываемость и свариваемость.
2. Кремний (Si-Silicon)
Преимущества: Повышенная упрочняемость, износостойкость и улучшенный предел упругости.
Недостатки: Сниженная электропроводность, прочность, теплопроводность, полируемость.
3. Марганец (Mn-марганец)
Преимущества: Эффект раскисления при плавке, легко соединяется с серой с образованием сульфида марганца, улучшает обрабатываемость, помогает повысить предел текучести и прочность на разрыв.
4. Фосфор
Недостатки: Процесс затвердевания стального слитка легко приводит к грубой ликвации и вторичной ликвации во время отжига под напряжением после ковки, что серьезно влияет на однородность материала. Повышенная отпускная хрупкость, низкая вязкость и низкая ковкость.
Его неотрицательные эффекты: фосфор P в аустенитной нержавеющей стали может повышать предел текучести и способствовать эффекту диффузионного упрочнения в процессе дисперсионного твердения хрома (Cr) и никеля (Ni).
5. Сера (S-сера)
Недостатки: Сера образует с железом сульфид железа, который легко расслаивается в процессе затвердевания медного слитка, серьезно влияя на сульфидную сетку, окружающую границы зерен во время горячей ковки. Сера легко соединяется с марганцем, образуя сульфид марганца, который является примесью, влияющей на чистоту, снижает прочность материала, имеет плохую адгезию при сварке, а также склонен к растрескиванию. Зеркальная полировка неудовлетворительная, равномерность травления текстуры плохая, на поверхности формы легко появляются волосовидные пятна. Поверхностное покрытие, такое как твердое хромирование (хромирование хромом) и химическое (химическое никелирование), влияет на его покрывающий эффект.
6. Хром (Cr-Хром)
Увеличение энергии закалки (охлаждение в масле или на воздухе) может легко привести к слишком высокому содержанию мартенсита, что отрицательно скажется на ударной вязкости (вязкости). Он легко образует с углеродом карбид хрома (M7C3), который улучшает износостойкость, увеличивает прочность и противостоит водородной хрупкости. Обладает стойкостью к прикосновению (серия нержавеющей стали), если содержит более 13% хрома (Gr). Слишком высокое содержание хрома относительно снижает теплопроводность, электропроводность, полируемость, а также эффект царапания разрядом и химического травления.
7. Никель
Никель не образует карбидов с углеродной эвтектикой и является единственным легирующим элементом. Он обладает хорошей стойкостью к прикосновению, легко полируется, не подвержен царапанию и травлению, имеет повышенную прочность, обладает стойкостью к высокотемпературной коррозии и прочностью при высоких температурах свыше 600 °C (хорошая пластичность), плохо поддается обработке, легко прилипает к инструменту, с него трудно удалить стружку, имеет низкое тепловое расширение и низкую теплопроводность.
8. Молибден
Молибден обычно растворяется в твердом растворе с другими сплавами, образуя карбиды сплавов (М6С), которые усиливают твердость основы и улучшают способность к закалке. В горячедеформированной стали он обладает стойкостью к размягчению при отпуске, коррозионной стойкостью, высокотемпературной плавке и термической эрозии, стойкостью к отпускной хрупкости, а также повышает предел текучести и прочность на растяжение. Улучшить обрабатываемость и жаропрочность быстрорежущей стали (М-35, М-42, М-45, М-50, М-52).
9. Ванадий
Ванадий добавляется во время вторичного рафинирования для предотвращения укрупнения зерна в процессе затвердевания стального слитка и усиления образования карбидов. При последующей термической обработке время аустенитного железнения должно быть достаточным для участия в твердом растворе, чтобы увеличить долю твердого раствора карбидов, предотвратить укрупнение зерна и достичь его предельной упрочняющей способности.
Твердость карбида ванадия (MC) составляет HV 2600~3200, он обладает высокой стойкостью к адгезии и общему абразивному износу, стойкостью к размягчению при отпуске и хорошей высокоэнергетической прочностью, а также хорошей прочностью режущей кромки инструмента (углы не легко скалываются).
10. Вольфрам (W-вольфрам)
Вольфрам также является основным элементом, усиливающим карбидное образование. Твердость его карбида (MC) может достигать HV: 2250~3200. Он может улучшить энергию закалки, твердость при красном калении, прочность при высоких температурах и устойчивость к размягчению при отпуске. Обычно его добавляют в горячекатаную и быстрорежущую сталь. Он обладает гистерезисной способностью и сильным магнетизмом насыщения и используется для добавления в магнитные материалы.
11. Кобальт
Кобальт не участвует в углеродной эвтектике и поэтому не образует карбидов. Подавляет рост зерна при высоких температурах, обладает хорошей способностью сохранять твердость при высоких температурах, а также хорошей прочностью при высоких температурах и стойкостью к высокотемпературному термическому износу. Улучшить способность к закаливанию и повысить твердость и сопротивление ползучести основы. Он также обладает превосходной насыщающей способностью и теплопроводностью и используется в современных магнитных материалах и сплавах.
12. Ниобий (Nb-Niobium)
Усиливает способность к образованию карбидов, увеличивает твердость основы и устойчивость к химической коррозии, обладает высокой жаропрочностью и пределом ползучести, улучшает вязкость разрушения и износостойкость. В последние годы в холоднодеформируемые инструментальные стали добавляют следовые количества ниобия (Nb) для улучшения их механических свойств.
Похожие статьи: Пластиковые формы Сталь
