Сталі для штампування
Одним з ефективних процесів, що характеризується мінімальними витратами часу, високим коефіцієнтом технологічного використання металу й високою точністю виробів без подальшої обробки, є формоутворення деталі методом холодного штампування з листового металу або висадка з дротика з можливістю подальшого накатування й т. п. Здатність до формозміни без порушення цілісності й за збереження міцнісних характеристик називають штамповністю. Метали, призначені для такої обробки, мають характеризуватися підвищеною технологічною пластичністю. Висока штамповність забезпечується співвідношенням між границею текучості й границею міцності σтч/σм = 0,55...0,65 і відносним звуженням ψ ≈ 40 %.
На штамповність у холодному стані істотно впливають хімічний склад сталі та її мікроструктура. Штамповність знижується з підвищенням умісту вуглецю. Наприклад, для операції глибокого витягання вміст вуглецю обмежується -0,1 %. Якщо витяжка невелика або коли виконується операція згинання вміст вуглецю може становити 0,2...0,3 %, а при 0,35...0,45 % С допускається лише згинання по великому радіусу. Кремній, підвищуючи границю текучості, знижує штамповність. особливо здатність до витягання.
Мікроструктура сталі для холодного штампування має бути феритною з невеликою кількістю перліту. При цьому бажана однорідність зернистої структури, оскільки різнорідність за розміром зерен спричиняє нерівномірність деформації в мікрооб'ємах і утворення тріщин. Найкраще деформується дрібнозерниста сталь класів 6—8 за шкалою зернистості. За меншого розміру зерна виникає ефект пружної післядії й відбувається підвищене зношування штампів. Через збільшений розмір зерна підвищується шорсткість поверхні й порушується цілісність матеріалу.
Для глибокого, складного й особливо складного штампування використовують низькоміцні високопластичні низьковуглецеві сталі з різним ступенем розкиснення (наприклад, 05кп, 08пс, 10, 10кп, 08Ю). Ці сталі постачаються заводами у вигляді тонких листів, які піддаються рекристалізаційному відпалу.
Для виробів підвищеної міцності застосовують низьколеговані «двофазні» сталі, структура яких складається з високопластичної феритної матриці та зміцнювальної фази — мартенситу або бейніту. При цьому вміст зміцнювальної фази невеликий (не більше ніж 20...30 %), щоб не було негативного впливу на пластичність структури в цілому. Таку структуру одержують у низьковуглецевих сталях (09Г2С, 16ГФР, 10Г2Ф, 12ХМ) після гартування з охолодженням у воді від температур міжкритичного інтервалу Ас1— Ас3.
Застосування сталей із феритно-мартенситною або феритно-бейнітною структурою дає змогу істотно зменшити витрати металу за рахунок використання листів меншої товщини.
Високоефективним способом вироблення деталей є також гаряче об'ємне штампування. В гарячому (аустенітному) стані високу технологічну пластичність мають більшість сталей. Це дає змогу одержувати складні поковки, фасонний прокат різних типорозмірів із різних сталей. У результаті гарячого об'ємного штампування із подальшим відпалом подрібнюють мікроструктуру й усувають ливарні дефекти. При цьому волокна деформованого металу, орієнтуючись вздовж контуру поковок, створюють макроструктуру, яка має приблизно в 1.5 раза більшу конструкційну міцність, ніж литий метал.