Штамповая сталь

 

ОТАМПОВАЯ СТАЛЬ, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, молибден, никель, ванадий, железо, о т л и ч а ю t а я с я тем, что, с целью повышения механических свойств и ИЗНОСОСТОЙКОСТИ, . она дополнительно содержит вольфрам, цирконий,, иттрий, магний при следующем соотношении компонентов, мас.% 0,50-0,60 Углерод 0,55-0,60 Кремний 0,3-0,7 Марганец 1,5-2,0 Хром . 0,6-1,2 Молибден . 0,6-1,1 Никель 0,3-0,5. Ванадий 1,2-1,5 Воль4)рам 0,01-0,06 Цирконий 0,005-0,050 Иттрий 0,0005-0,0030 Магний Железо Остальное

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

6%И ЮОИй

РЕСПУБЛИК (1% (111

ЗСЮ С 22 С 38 50

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ HOMHTET СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГТИЙ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3519672/22-02 (22) 13. 09.82 (46) 15.02.84. Бил. Р 6 (72) В.K,Трусов, Д.И.Мартыненко, В.Л.Мизецкий, В.В.Житков и И.А..Повышев ,(53) 669.14.018.258-194(088.8) (56) 1. Стали 4ХМФС, 5ХНВ.

ГОСТ 5950-73.

2. Сталь 50Х2МНФ(ЛИ-32).

ТУ 14-1-393-72. (54)(57) ИТАМПОВАЧ СТАЛЬ, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, молибден, никель, ванадий, железо, о т л и ч а и щ а я с я тем, что, с цельи повыаения механических свойств и износостойкости, она дополнительно содержит вольфрам, цирконий,.иттрий, магний при следуищем соотношении компонентов, мас.Ф:

Углерод . 0,50-0,60

Кремний . 0,55-0,80Марганец 0,3-0,7

Хром 1,5-2,0

Молибден .0,8-1,2

Никель 0,8-1,1

Ванадий . 0 3-0,5.

Вольфрам 1,2-1,5

Цирконий 0,01-0,06

Иттрий 0,005-0,0SO

Магний 0,0005-0,0030

Железо Остальное .

1073325

Изобретение относится к металлургии, в частности к инструментальным сталям для обработки металлов давлением.

Известны штамповые стали 4ХМФС, 5ХНВ f1j

Однако они обладают относительно низкими механическими свойствами.

Наиболее близкой к предлагаемой. по технической сущности и достигаемому эффекту является штампованная сталь, содержащая, вес.Ф:

Углерод 0,46-0 53

; Кремний 0,20-0,50

Марганец 0,40-0,70

Хром 1,50-2,00 15

Ванадий 0,30-0,50

Молибден 0,80-1,20

Никель 1,20-1,60

Железо Остальное (2).

Однако известная сталь обладает 70 относительно низкими механическими и эксплуатационными свойствами при горячем и холодном деформировании труднообрабатываемых материалов в условиях крупносерийного и массового 25 производства. Эта сталь может быть использована только в деформированном состоянии. Опыт эксплуатационных литых штампов из такой стали свидетельствует об их низком металлургическом качестве и невысокой работоспособности.

Целью иэобратения является повышение механических свойств и износостойкости.

Поставленная цель достигается тем, что штамповая сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, молибден, никель, ванадий, железо, дополнительно содержит вольфрам, цирконий, иттрий и магний при следующем соотношении компонентов, мас.а:

Углерод 0,50-0,60

Кремний 0,55-0,80

Марганец 0,3-0.,7 . Хром 1,5-2,0

Молибден- О, 8-1,2

Никель 0,8-1,1

Ванадий О, 3-0,5

Вольфрам 1,2-1,5 50

Цирконий О 01-0,6

Иттрий 0,005-0„05

Магний 0,005-0,003

Железо Остальное

Соотношение легируищих элементов выбрано таким образом, чтобы структура металла в результате соответствующей .термической обработки обеспечивала значительное повышение прочностных и служебных характерис- 60 тик, а также необходимуи технологичность при производстве различного сложнопрофильного штампового и прессового инструмента. Введение в сталь легируищих добавок вольфрама, циркония, иттрия и магния в указанном соотношении с другими элементами улучшает ее структурнуи стабильность и механические свойства, в том числе вязкость стали, что предупреждает поломку и выкрашивание металла при динамических нагрузках, способствует повышении сопротивления термической усталости в условиях циклических нагревов и охлаждений. Обладая способностьи увеличивать дисперсность зерна, вольфрам повышает предельное сопротивление упругой деформации и, в первую очередь, предел текучести, улучшает прокаливаемость материала, благотворно влияет на процессы отпускной хрупкости, что имеет важное значение для штампового инструмента крупных размеров.

Влияние циркония, иттрия и магния проявляется еще и в том, что, являясь сильным модификатором и обладая различным механизмом воздействия на твердый раствор, они способствуют значительному изменению физоко-механическимх свойств стали. При этом происходит измельчение структуры металла и очищение границ зерна, снижается газонасыцение твердого раствора по азоту и кислороду, что приводит к повышению пластичности и стойкости материала против: теплового охрупчивания.Кроме того, легирование стали этими элементами улучшает ее технологичность на стадии металлургического передела, повышая выход годного при получении полу,.фабрикатов сложного профиля.

Сталь выплавлялась методом электрошлакового литья на промышленной установке типа ЭШП-025. В качестве расходуемых электродов использовались круглые заготовки ф 70 мм.

В табл. 1 представлен химический состав исследованных плавок известной и предлагаемой сталей, в табл. 2 — соответствующие им свойства.

Предлагаемая сталь разработана применительно к технологии изготовления заготовок штампов методом электрошлакового литья. Однако она с успехом может применяться н в деформированном состоянии. Следует подчеркнуть, что стоимость 1 т заготовок, полученных методом ЭШЛ, в 2-3 раза ниже, а стойкость штампов в 1,5- 2,0 раза выше по сравнению с известным методом за счет создания ориентированной структуры.

Кроме того; новая технология изготовления позволяет многократно использовать отработанные штампы при переплаве методом 3DDI для получения новых заготовок штампов.

1073325

Ожидаемый технико-экономический эффект изобретения выразится в повышении работоспособности.и срока службы штампового инструмента при холодном и горячем деформировании труднообрабатываевых материалов в условиях крупносерийного и массового производства.

"Г аблица 1 °

Сталь Плавка, Содержание элементов, мас.%

° и Ю Ю

Молиб- Никель Ванаций ден

Марга- Хром иец

Углерод

Кремний

Предлагаемая

1,5 0,8

0,8

0,3

1 0,50 0,55 . 0,3

0,4

2 Оф55 Оу70 0,5, 1,8 1,0

1,0

3 0,60 0,80 0,7

2,0 1,2

0,5

Известная

0,6 2,0 . 1,0

4 0 50 О 5

0i4

1,5

Продолжение -табл. 1

Сталь

Содержание элементов; мас.Ъ

Воль- 1 ирконий Иттрий Магний Железо фрам

Предлагаемая

0,005 0,0005 Остальное

1,2

0,01

1,4

0,04

0i03 н

0,06

1,5

0,05

Известная

Т аблица 2

M «» 4, Механические свойства при 20 С

Сталь

Плавка, 9

Ударная вязкость, кДж/м

Отно- Тверситель- дость, ное уд- ННС линение, Ъ

Предлагаемая 1 1710 1540 14

3520

520

2 1730 1565 14

3 1750. 1580 15

535

3650

3800

575

Известная 1620 1430 15

2000

505

Примечание.

1. Результаты механических испытаний усреднены по трем образцам на точку.

Предел Предел проч- текуности, чести, МПа МПа.I

0,002

О, 003

Стойкость штампового инструментаg шт

2. Сталь термически обрабатывалась по режиму закалка в масле с 1000 С с последуищим отпуском при 650© - 2 ч.

3. Определение работоспособности инструмента, выполненного из предлагаемой и известной сталей, производилось на штампе 630 т силового пресса методом горячего деформирования. При этом стойкость матрицы из предлагаемой стали в условиях крупносерийного производства возрастает в

1,7-1,9 раза. (Составитель В. Брострем

РедактоР М. Циткина Техред Л.Пилипенко Koppemnp A. Тяско

Заказ 276/25 Тираж 603 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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