Набережночелнинский институт (филиал) Казанского (Приволжского) федерального университета, Набережные Челны, Россия

Г. Ф. Мухаметзянова, доцент кафедры материалов, технологий и качества, канд. техн. наук, доцент, эл. почта: gulnara-ineka@mail.ru
В. И. Астащенко, профессор кафедры материалов, технологий и качества, докт. техн. наук, профессор, эл. почта: astvi-52@mail.ru
И. Р. Мухаметзянов, старший преподаватель кафедры информационных систем, канд. техн. наук, эл. почта: ilnarr116m@yandex.ru
Д. Т. Сафаров, доцент кафедры технологий цифрового машиностроительного производства, канд. техн. наук, доцент, эл. почта: safarov-dt@mail.ru

Рассмотрены различные марки сталей по износостойкости в зависимости от их твердости. Показана перспективность применения стали Х12Ф1 для изготовления штампового инструмента холодного деформирования (вырубные и просечные матрицы, пуансоны). Установлены причины низкой стойкости штампового инструмента из стали Х12Ф1. Низкая износостойкость инструмента из стали Х12Ф1 обусловлена пониженной твердостью (менее 56 НRС). Это объясняется наличием обезуглероженного слоя на поверхности инструмента глубиной от 0,65 до 0,80 мм после термической обработки и полным или частичным отсутствием борированного слоя на рабочей поверхности инструмента и, как следствие низкой твердостью стали исследуемого инструмента (менее 40 НRС). Показано, что одним из основных критериев работоспособности штампового инструмента является его твердость. Установлено, что для повышения износостойкости штампового инструмента необходимо обеспечить использование инструмента с твердостью 60 НRС и выше. На основе результатов исследования определена оптимальная температура нагрева стали Х12Ф1 под закалку, которая соответствует 1050 °С, с последующим отпуском при температуре 150–180 °С для снятия напряжений. Для исключения влияния обезуглероженного слоя на рабочей поверхности инструмента предлагается устранить его за счет создания необходимого припуска на шлифование после термообработки. Для дополнительного повышения износостойкости рекомендуется азотирование инструмента на глубину 0,15–0,25 мм с получением поверхностной твердости ≥ 1100 НV. В случае получения твердости инструмента после термообработки ниже 57 НRС азотирование должно являться обязательной операцией.

1. Баранчиков В. И., Тарапанов А. С., Харламов Г. А. Обработка материалов в машиностроении: Справочник. — М. : Машиностроение, 2002. — 246 с.
2. Степанов В. Е., Мозговой Н. И. Технологическое совершенствование производства стержневых штамповочных инструментов для сельскохозяйственной техники // Агротехника и энергообеспечение.
2021. № 2(31). С. 26–31.
3. Новокщенов С. Л., Куц В. В., Смоленцев Е. В. Состояние современного уровня развития технологических процессов и оборудования кузнечно-штамповочного производства // Вестник Воронежского государственного технического университета. 2025. Т. 21, № 1. С. 134–147.
4. Дроздов И. А., Ляченков Н. В., Уваров В. В. Штамповые стали: учебник / М-во образования РФ, Сам. гос. аэрокосм. ун-т им. С. П. Королева. — Самара : СГАУ, 2001. — 134 с.
5. Петров А. Н., Петров П. А., Петров М. А. Штампы, износ и смазочные материалы: учебное пособие. — М. : Московский Политех, 2017. — 123 с.
6. Геллер Ю. А. Инструментальные стали. — М. : Металлургия, 1975. — 258 с.
7. Артингер И. Инструментальные стали и их термическая обработка: Справочник / Перевод с венгерского под ред. д.т.н. Л. С. Кремнева. — М. : Металлургия, 1982. — 326 с.
8. Позняк Л. А. Инструментальные стали: справочник. — М. : Металлургия, 1977. — 524 с.
9. Тылкин М. А. Справочник термиста ремонтной службы. — М. : Металлургия, 1981. — 648 с.
10. Меськин В. С. Основы легирования стали. 2-е изд., перераб. и доп. — М. : Металлургия, 1964. — 684 с.
11. Околович Г. А. Штамповые стали для холодного деформирования металлов: Термообработка и стойкость штамповых сталей. — Барнаул : Изд-во АлтГТУ, 2010. — 202 с.
12. Тополянский П. А., Тополянский А. П., Ермаков С. А., Соснин Н. А. Повышение стойкости инструмента для холодной объемной штамповки // Кузнечно-штамповочное производство. Обработка материалов давлением. 2014. № 3. С. 22–32.
13. Гадалов В. Н., Емельянов С. Г., Романенко Д. Н., Розина Т. Н. Износ и повышение стойкости штампов // Новые решения в области упрочняющих технологий. Т. 1. — Курск : ЗАО «Университетская книга», 2016. — С. 46–48.
14. ГОСТ 5950-2000. Прутки, полосы и мотки из инструментальной легированной стали. Общие технические условия. — Введ. 01.01.2002.
15. EN ISO 4957: 2000. Alloy cold-work tool steel. — Введ. 01.12.2000.
16. Marušić V., Milinović A., Opačak I., Putnik I. Research into possibilities of reducing the X155CrVMo12-1 tool steel fragility // Metalurgija. 2018. Vol. 57. Iss. 4. P. 330–332.
17. Ernst I. C., Duh D. Properties of cold-work tool steel X155CrVMo12-1 produced via spray forming and conventional ingot casting // Journal of Materials Science. 2004. Vol. 39. P. 6835–6838. DOI: 10.1023/B: JMSC.0000045614.59164.26
18. Иванов К. М., Агошков О. Г., Усманов Д. В., Иванов В. Н. Исследование и повышение стойкости штампов для холодной штамповки // Научно-технические ведомости Санкт-Петербургского государственного политехнического университета. 2007. № 3(51). С. 88–92.
19. Костин Н. А., Трусова Е. В., Колмыков В. И., Костин Н. Н. Наплавка штамповых инструментов с последующей нитроцементацией для их эффективной реставрации // Черные металлы. 2022. № 2. С. 56–61.
20. Мухаметзянов И. Р., Мухаметзянов Г. Ф., Астащенко В. И., Мухаметзянова Г. Ф. Разработка технологии восстановления рабочей гравюры штампового инструмента // Вестник Югорского государственного университета. 2023. № 3. С. 166–172.
21. Zheng Q., Mei Sh., Zhi X., Guryev A. M., Fan Y., Lygdenov B. D., Guryev M. A. Investigation of the influence of boriding with rare earth elements on the properties of H13 die steel // Basic Problems of Material Science (BPMS). Vol. 3(19). P. 384–393. DOI: 10.25712/ASTU.1811-1416.2022.03.011
22. Mukhametzyanova G. F., Kolesnikov M. S., Astashchenko V. I., Mukhametzyanov I. R. Development of cast dispersion-hardening ferritecarbide steel // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2020. Vol. 915 (1). 012041. DOI: 10.1088/1757-899X/915/1/012041
23. Минков К. А., Минков А. Н., Хлыбов А. А. Выбор температурно-временных условий нагрева для реализации совмещенного процесса борирования и объёмной закалки крупных штампов из стали 5ХНМ // Известия вузов. Черная металлургия. 2019. Т. 62, № 9. С. 681–685.
24. ГОСТ 54153–2010. Сталь. Метод атомно-эмиссионного спектрального анализа. — Введ. 01.01.2012.
25. ГОСТ 12344–2003. Стали легированные и высоколегированные. Методы определения углерода. — Введ. 01.09.2004.
26. ГОСТ 1234–2001. Стали легированные и высоколегированные. Методы определения серы. — Введ. 01.03.2002.