Быстрорежущая сталь
БЫСТРОРЕЖУЩАЯ СТАЛЬ, содержащая углерод, кремний, марганец, вольфрам, молибден, хром, ванадий, железо, отличающаяся тем, что, с целью повышения прочности , ударной вязкости жидкотекучести , она дополнительно, содержит азот цирконий, магний, медь при следующем соотношении компонентов, мас.%: 0,9-1,2 Углерод 0,3-0,4 Кремний 0,25-0,35 Марганец 5,5-6,5 Вольфрам 5,0-5,5 Молибден 3,6-4,4 Хром 2,6-3,4 Ванадий 0,05-0,12 Азот 0,15-0,35 Цирконий 0 015-0,05 Магний 1,35-1,65 Медь Остальное Железо
(l9) (И) СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИН
3(5)) С 22 С 38 28
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA
H ABTOPCH0MV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21 ) 3482317/22-02 (2?) 10.08. 82 (46 ) 23. 12. 83. Вюл. 9 47 (72 ) В. И. Сапон, С. Е. Кондратюк, Л,A.Ñoêèðêo, В.И.Кондратьев, Л.И.Сурина, А.Д.Штокман, 13. Н.Тарабанов, В. Ф. Паляничка и А. Ф. Москаленко (71) Институт проблем литья АН Украин ской CCP (53) 669.14.018.252.3-194(088.8) (56 ) 1. Сталь Р18 Р12, ГОСТ 19265-73
2. Сталь Р6М5, ГОСТ 19265-73. (54 ) (57 ) ВЬ1СТРОРЕЖУЩАЯ СТАЛЬ, содержацая углерод, кремний, марганец, вольфрам, молибден, хром, ванадий, железо, о т л и ч а ю ш а я с я тем, что, с целью повышения прочности, ударной вязкости жидкотекучести, она дополнительно, содержит азот цирконий, магний, медь при следующем соотношении компонентов, мас.Ъ:
Углерод 0,9-1,2
Кремний 0,3-0i4
Иарганец 0 25-0 35
Вольфрам 5,5-6,5
Молибден 5,0-5,5
Хром 3,6-4,4
Ванадий 2,6-3,4
Азот 0 05-0,12
Цирконий 0,15-0,35
Магнии 0,.015-0,05
Медь 1, 35-1 65
Железо Остальное
1062297
Изобретение относится к черной металлургии, в частности к сталям, используемым для получения литого инструмента различного назначения, Иэвестьы быстрорежущие стали Р18, Р12 P).
Однако при применении их в литом состоянии стали обладают низкими прочностными свойствами.
Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаеЪюму эффекту является быстрорежущая сталь Р6М5 (2) состава, мас.В:
0,8-0,88
0,3-0,4
0 25-0 35
5,5-6,5
5 0-5,5
3,8-4,4
1,7-2,1
Остальное
Углерод
Кремний
Марганец
Вольфрам
Молибден
Хром
Ванадий
Железо
20
Однако использовать известную сталь для получения литого инстру. мента не представляется возмох<ным, 25 так как механические свойства, в частности прочность и ударная вязкость, в литом состоянии имеют низкие значения и не удовлетворяют условиям эксплуатации рех<ущего инструмента. Кроме того, сталь обладает пониженными литейными характеристиками — х<идкотекучестью, что затрудняет изготовление инструмента методами литья.
Целью изобретения является повышение прочности, ударной вязкости, >кидкотекучести стали.
Эта цель достигается тем, что быстрорежущая сталь, . содержащая углерод, кремний, марганец, вольфрам, 40 молибден, хром, ванадий, железо, дополнительно содержит азот, цирконий, магний, медь при следующем соотношении компонентов, мас.%:
50
Содержание углерода в пределах
0,9-1,2% способствует повышению прочности и твердости, что ведет к 60
I повышению стойкости инструмента, а также повышается ее технологичность при литье — жидкотекучесть.
Количество углерода менее 0,9% нежелательно, так как влечет неоправ- 65
Углерод
Кремний
Марганец
Вольфрам
Молибден
Хром
Ванадий
Азот
Цирконий
Магний
Медь
Железо
0,9-1,2
0,3-0,4
0,25-0,35
5,5-6 5
5,0-5,5
3,6-4,4
2,6-3,4
0,05-0,12
0 15-0 35
0,015-0,05
1,35-1,65
Остальное данное снижение режущей способностй стали. Введение углерода свыше 1,20% приводит к резному повышению хрупкости инструмента.
При установленном количестве углерола 0,9-1,20% в сплав введено 2,63,4Ъ ванадия, что приводит к увеличению в стали более компактного по объему карбида ванадия, а следовательно, к уменьшению объема карбидной фазы и повышению прочности и ударной вязкости инструмента. Кроме того, часть ванадия образует нитриды, которые повышают механические ><арактеристики сплава, а именно прочность, ударную вязкость и твердость.
Азот образует иэносостойкие нитриды и карбонитриды ванадия, равномерно расположенные в матрице сплава„ которые являются упрочняющими фазами, что ведет к повышению твердости стали после литья на 2-3 ед. HRC, а такх<е уменьшению склонности к перегреву при закалке. Кроме того, часть азота идет на образование нитрида циркония, являющейся ультрадисперсной упрочняющей фазой, которая, в отличие от карбонитридов ванадия, не растворяются в стали при температурах закалки 1220-1230 С, Содержание азота менее 0,05Ъ не приводит к образованию упрочняющих нитридных фаз и поэтому не оказывает существенного влияния на повышение механических свс>йств сплава. Содержание его сверх
0,12Ъ приводит к охрупчиванию сплава.
Цирконий вводится в сплав с целью измельчения дендритной структуры сплава, устранения карбидной сетки,. повышения прочности и ударной вязкос ти, а так;-.:е способствует коалесценции неметаллических включений, образует сложное дисперсное соединение сульфидо:в, оксикарбонитридов, которые модифицируют структуру, что положительно сказывается на стойкости инструмента, повышают жидкотекучесть стали. Содержание циркония в стали менее 0,15% не оказывает заметного влияния на свойства стали, в то же время концентрация циркония сверх
0,358 снижает прочность и ударную вязкость сплава.
Медь является технологической добавкой, вводимой в сплав с целью повышения его жидкотекучести при литье и увеличению сопротивления статическому изгибу, положительно влияющему на стойкость инструыента.
Концентрация меди в сплаве менее
1,35Ъ недостаточно повышает жидкотекучесть сплава, содержание свыше
1,65% приводит к образованию в структуре сплава значительного количества аустенита, снижающего твердость стали. Причем содержание меди в пределак
1,35-1,65Ъ обуславливает эффективное
1062297
500-600ОС, закалка с 1220-1230 С (масло), отпуск 3-х кратный 5605 80 ОС
Химический состав стали, ее литейные и механические свойства приведены в таблице и подтверждаются актом и спит аний.
Предлагаемая сталь имеет в 1,52 раза более высокую прочность и ударную вязкость, на 15-20% более высокую жидкотекучесть, чем известная сталь Р6М5.
Ожидаемый экономический эффект за счет увеличения срока службы инструмента в 1,5 раза и уменьшения трудо-. затрат на его изготовление в 2-.2,5 раза по предварительным расчетам составит 107 тыс. руб. в год.
Сталь Плавка
Химический состав мас. % ч Si
Мп
Мо Cr
Известная 1
1 9 0 38 0 40
0,86 5,9 5 3
3,8
Предлагаемая 2
5,5
Ое30 О/25
0,90
2,6
3,6
5,0
0,28
0,31
0,33
2,8
g,92
3,8
5 0
5,7
0,29
2,8
0,97 . 5,9
3,9
5,1
2,9
5,2
5,9
1,01
3 9
3,0
4,1
5,2
6,1
1,08
3,0
4,1
5,2
1,12
6,2
3,2
4,2
1,15
5,4
6,2
3,3
4,2
1,18 6,4
5,4
3,4
4,4
5,5
6 5
1,20
10 влияние циркония на свойства сплава.
Введение в сплав магния в количестве 0,015-0,05% способствует сфероидизации образующихся нитридных фаэ и их равномерному распределению по всему объему сплава, что влечет повышение ударной вязкости стали.
Содержание магния ниже 0,015% не оказывает существенного влияния на его модифицирующее действие. 10
Введение магния свыше 0,05% связано со значительными технологическими трудностями.
Сталь подвергается термической обработке по следующему режиму: от- 1S жиг при 860-800 C в течение 3-4 ч, охлаждение до 740"760ОC и выдержка
4-5 ч, затем охлаждение в печи до
0,33 0,29
0,35 0,31
0,37 0,32
0,37 0,33
0,39 0,34
О, 40 0,36
1062297
Продолжение таблицы химический состав, мас. Ъ
Литейные свойства
Механические свойства
Плавка
Сталь
Твердость Z кгс м кг/мм — - H RC с»
Жидкотекучесть при 1530+
+10 С, мм
М9
Известная
Предлагаемая
Осталь- 542 ное
180 1,7 63,0
0,05 0,015 1,35
0,08 0,020 1,38
0,10 0,026 1,43
0,10 . 0,029 1,49
2 0,15
3 0,18
4 0,20
5 0,23
636
642
648
654
О, 10 0,034 1,52
657
6 0,28
659
0,11 0,040 1,57
О, 11 0,043 1, 60
О, 11 0,048 1, 6.2
7 0,30
8 0,31
9 0,33
10 0,35
664
663
663
0,12 0,050 1,65
Составитель И. Брострем
Редактор Н.Рогулич Техред А.Ач Корректор А.Ильин
Заказ 10163/30 Тираж 627 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
1 1 3035 Москва, Ж- 35, Раушская наб.,д. 4/5
Филиал ППП "Патент", r Ужгород, ул. Проектная,4
310 2,6 64,5
340 3,2 65,0
340 3,2 65,5
360 3,4 65,5
330 3,1 66,5
330 3,2 66,0
300 3,0 66,5
290 3,0 66,5
280 2, 9 66,0
