Литейная инструментальная сталь

 

ЛИТЕЙНАЯ ИНСТРУМЕНТАЛЬНАЯ СТАЛЬ, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, молибден, ванадий, железо, отличающаяся тем, что, с целью повшаения литейных свойств, теплостойкости, износостойкости и разгаростойкости, а также срока службы изготовленных из нее лиэых инструментов, она дополнительно содержит алюминий, титан, кальций, редкоземельные металлы, бор . при следующем соотношении компонентов , вес.%: Углерод 0,35-0,43 Кремний 0,80-1,20 0,15-0,40 Марганец 4,5-5,5 Хром 1,2-1,5 Молибден Ванадий 0,2-1,0 0,01-0,05 Алкаш НИИ 0,01-0,08 Титан Кальций 0,005-0,05 РЗМ 0,005-0,08 О) 0,005-0,01 Бор Железо Остальное

„.SU„„1020454 А

СОКИ СОВЕТСКИХ

СОЭЧЮО

РЕСПУБЛИК у(д) С 22 С 38/Ы

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К А8 ГОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ных свойств, теплостойкости, износостойкости и разгаростойкости, а также срока службы изготовленных из нее литых инструментов, она дополнительно содержит алюминий, титан, кальций, редкоземельные металлы, бор . при следующем соотношении компонентов, вес.Вг

Углерод

Кремний

Марганец

XpQM

Молибден

Ванадий

Алюминий

Титан

Кальций 3

РЗМ

Бор

Железо

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3384129/22-02 (22) 04 ° 12.81 (46) 30.05.83. Бюл. м 20 (72) Л.A. Позняк, С.Н ° Примеров, Л.С. Пикус, В.A. Петренко, Ю.П.Алексеев, А.И. Чернявский,A.È. Карасенко, В.A. Макаровский, Ж.К. Оксенюк, A.Ï. Федоренко, Л.В. Пирогова . и В.A. Бондарев (53) 669.14.018.258-2.194(088.8) (56) 1 ° Геллер Ю.A. Инструментальные стали. М., "Металлургия", с. 454-492.

2. Сталь 4Х5МФС ГОСТ 5950-73.. (54) (57) ЛИТЕЙНАЯ ИНСТРУМЕНТАЛЬНАЯ

СТАЛЬ, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, молибден, ванадий, .железо, о т л.и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения литей0,35"0,43

0,80-1,20

0,15-0,40

4,5-5,5

1,2-1,5

0,2-1,0

0,01-0,05

0,01-0,08

0,005-0,05

О,005-0,08

0,005"0 01

Остальное

1020454

Изобретение относится к металлургии стали, в частности к изысканию литейных инструментальных сталей для отливок пресс-форм литья под давлением алюминиевых сплавов и других литых инструментов.

В отечественной практике широко применяются инструментальные стали для горячего деформирования марок

4Х5В2ФС, 4ХЗВМФ, 4Х2В5МФ.

Повышенная вязкость и удовлетворительная теплостойкость указанных сталей определяют целесообразную область их применения - монолитные и прессовые вставки для горячего деформирования конструкционных и жа- 35 ропрочных сталей, а также пресс-формы литья под давлением алюминиевых, цинковых и магниевых сплавов f1).

Практически все известные деформированные стали можно использовать. 20 для получения литого штампового инструмента, но его стойкость низкая.

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому эффекту является сталь состава, вес.Ъ:

Углерод 0,32-0,40

Кремний 0,8-1,2

Марганец 0,15-0,40

Хром 4,5-5, 5

Молибден 1,2-1,5

Ванадий 0,30-0,50

Железо Остальное

Удовлетворительные механические свойства в сочетании с коррозионной стойкостью (за счет повышенного содержания хрома) делают известную сталь основным материалом для изготовления пресс- форм литья под давлением алюминиевых сплавов 2 .

B то же время недостатками из- 40 вестной стали являются неудовлетворительные литейные свойства и относительно низкие теплостойкость, износостойкость и разгаростойкость, что заметно снижает срок службы из- 45 готовленных из нее литых штамповых инструментов. цель изобретения - повышение литейных свойств, теплостойкости, износостойкости и разгаростойкости, 50 а также срока службы литых штамповых инструментов.

Указанная цель достигается тем, что содержащая углерод, кремний, марганец хром молибден ванадий же- 55 лезо, дополнительно содержит алюминий, титан, кальций, радкоземельные металлы, бор при следующем соотношении компонентов, вес.Ъ:

Углерод 0,35-0,43

Кремний 0,8-1, 2 60

Марганец 0,15-0,4

Хром 4,5-5,5

Молибден 1,2-1,5

Ванадий 0,2-1,0

Алюминий 0,01-0,05 65

Титан, 0,01-0,08

Кальций 0,005-0,05

РЗМ 0,005-0,08

Бор 0,005-0,01

Железо Остальное

Дополнительное введение в состав стали алюминия, титана, кальция, РЗМ и бора связано с их благоприятным влиянием на ее литейные свойства, структуру, механические и эксплуатационные свойства. Структура стали приобретает более дисперсное строение с измельченными карбидами и заметно очищенными границами зерен.

Химический состав исследованных плавок предлагаемой и известной стали и соответствукпцие им свойства приведены в табл. 1 — 3.

Металл выплавляли в 300 кг индукционной печи методом переплава.

В процессе фракционной разливки сталь модифицировали добавками 0,1-0,5%вес. комплексной лигатуры, содержащей алюминий, титан, кальций, РЗМ, бор и никель.

Все выплавленные опытные стали подвергались исследованиям на жидкотекучесть, трещиностойкость отливок, теплостойкость, износостойкость и раэгаростойкость.

Одновременно опытными сталями заливались керамические формы для литых пресс-форм литья по давлением алюминиевых сплавов.

Результаты испытаний приведены в табл. 2 и 3. !

Как видно из табл. 3. предлагаемая литейная инструментальная сталь составов 99 2-8 превосходит известную сталь независимо от варианта изготовления последней по всему комплексу эксплуатационных свойств. Так, износостойкость увеличивается на

15-30%, а разгаростойкость †на 2540%. Теплостойкость стали составляет

615ОС, т.е. на 15ОC выше по сравнению с известной сталью — 4Х5МФС.

Более высокий уровень отмеченных свойств обеспечивает высокую эксплуатационную стойкость пресс-форм, отлитых из предлагаемой стали. Если срок службы пресс-форм из известной кованой стали составляет 20 тыс.съемов, то из предлагаемой литейной стали он повышается до 25-30 тыс.

По предварительным расчетам ожидаемый экономический эффект составляет около 16 тыс. руб. в год за счет замены пресс-форм, изготовленных из деформируемых сталей 4Х5МФС и ДИ-22, на литые пресс-формы иэ предлагаемой стали в условиях цветнолитейного цеха предприятия.

Основными статьями. экономического эффекта являются увеличение срока

1020454

Предлагаемая сталь может найти

:широкое применение для изготовления молотовых, прессовых и др. инстру-. ментов при горячем деформироваиии конструкционных сталей и цветных сплавов.

Таблица 1

Химический состав

ПлавУглерод

Крем= Мар- Хром Мо- Вана- Злю« Титан Кальний ганец либ- дий миний ций ден

ЗМ Бор ка

Известная сталь

Предлагаемая сталь

2 . 0,37 0,97 0,27 4,9 1,3 0,2 0,05 0,01. 0,02 0,008 0,005

О, 04 0,05 0,03 0,04 0,01

4 ..0,43 0,80 0,34 - 4,5 1,4 0,6 0,02 0,03 0,05 0,01 0,009

5 0,.38 1,12 0,36 4,7 1,5 0,8 0,01 0,02 0,05 0,08 0,007

6 0,35 1,2 0,19 5 3 1,2 0,6 0,03 0 06 0,02 0,05 0,007

7 0,37 Ог93 0,40 5,1 1,2 0,7 0,02 0,04 0,04 0,03 0,006

8 О 36 1,14 0,24 4,6 1,3 О 9 0,02

9 0 39 0 99 0 25 4 7 1 4 0 19 0 06

0,42 0,83 0,18 5,2 1,1 1,1 0,009 0,09 0,004 0,09

Таблица 2

Механические свойства

Повыше ни е т свойств Ъ

Плавка ь > о . д, а su. кг/мм кг/мм Ъ с и

Ъ кг/см HRC. 2. трещиноустойчивости жидкотекучести

Известная

Кованая сталь

40у2 1,8.

172 147

Литая .сталь

5,3 0,9

160 . 138

3 5

46 службы пресс-форм при литье под давлением. алюминиевых сйлавов в 1,5 раза, что связано с повьваением изно-. состойкости на 15-30%, разгаростойкости на 25-40%, литейных свойств на

30-.35%.

0,39 0,94 0,32 4s8 1,2 0,4

3 0,41 0,84 0 15 5,5 1,1 1,0

0,08 0,01 0,005 0,006

Ф

0,009 0,06 0,004 0,004

1020454

Продолжение табл. 2

Плавка

Механические свойства ц, а>, % кг/см Н RC

6ip pОЬ g

1 кг/мм кг/мм %

Предлагаемая сталь

6,8 1,7

150

4,0

169

5,9 1,6

156

3,8

176

30

3,9

6,1 1,5

20

4,1 6,4 1,7

425819

12

4,3

7., 4 2, 0

14

7,3 2,0

15

46

3,6 5,5 1 0

2,9

153

5 1 0,7

134

Таблица 3

Плавка

Известная

Кованая сталь

20049

38

Литая сталь

39

Предлагаемая сталь

37

26000

27000

30

Повышение свойств,В т жидко- трешитеку- ноустой чести чивости

174 155

173 154

167 148

165 147

165 .. 145

162 139

Эксплуатационная стойкость пресс-форм, съемы

1020454

Продолжение табл. 3

Повышение свойств, Ф

Твердость (HRC ) при о С

Плавка

630

615

600

41 38

-30000

30000

40

30 3000

41

20

40

25000

41

25000

41

37

40

10

П р и м е ч а н и е.

Термическая обработка .образцов из опытных сталей для механических испытаний включает закалку от. 1020 С в масло и отпуск при 580 С, затем при 560 С по 2 ч.

Составитель В. Брострем

Редактор Н. Стащишина Техред К.1%щьо Корректор Л. Бокшан

Подпи оное

Износо- Разгастойкость ростойкость

Заказ 3845/23 Тираж 627

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент"., г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Эксплуатационная стойкость пресс-форм, съеФВй