Штамповая сталь

 

ШТАМПОВАЯ СТАЛЬ, содержащая углерод, марганец, кремний,}фом, кальций, железо, отличающаяся тем, что, с целью повышения термостойкости, она дополнительно содержит титан и иттрий при следующем соотношении компонентов,мае.%: Углерод0,20-0,30 Марганец0,25-0,60 Кремний0,60-1,20 Хром4,50-5,50 Кальций0,001-0,010 Титан0,01-0,10 Иттрий0,001-0,010 ЖелезоОстальное

СОКИ СОВЕТСНИХ

ОЗЮМВ Ю

РЕСПУБЛИК

ОЮ (11)

З1511 С 22 С 38/28

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ ССОР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3474491/22-02 (22) 23.07.82 (46) 15.03.84. Бюл. В 10 (72) И.Г.Узлов, A.H.ßöåíêî, B.Ñ.Ëó÷кин, И.П.Федорова, В,A ° Êoæóøêî, Э.К.Пирогова, В.К.Коваль, Б.Ф.Антипов, А.В.Шумилин, В.A.Сурков и A.A.ßíäaèèðîâ (71) .Институт черной металлургии (53} 669.14 ° 018 ° 258-194 (088.8) (56) 1.Стали 4Х5ИФС, 4Х5В2ФС, ГОСТ 5950-73.

2,Авторское свидетельство СССР

В 765390, кл. С 22 38/24, 197&. (54) (57) ШТАИПОВАЯ СТАЛЬ, содержащая углерод, марганец, кремний, хром, кальций, железо, о т л и ч а ю щ а— я с я тем, что, с целью повышения термастойкости, она дополнительно содержит титан и иттрий при следующем соотношении компонентов,мас.%:

Углерод 0,20-0,30

Марганец 0,25-0,60

Кремний 0,60-1,20

Хром 4;50-5,50

Кальций 0,001-0i010

Титан 0,01-0, 10

Иттрий 0,001-0,010

Железо Остальное

1079691

Углерод 0,20-0,30

Марганец 0,25-0,60

Кремний 0,60-1,20

Хром 4,,5-5,5

Кальций 0,001-0,010

Титан 0i01-0110

Иттрий 0,001-0,010 45

Железо Остальное

Указанные пределы концентрации углерода обеспечивают получение высоких значений критических точек, что способствует понышению сопротивляемости стали термической усталости. Понышение нижнего предела концентрации углерода связано с необходимостью обеспечения достаточно нысоких прочностных свойств.

Более низкие верхний предел по кремнию, нижний и верхний пределы по марганцу обеспечивают сохранение высокой термостойкости при. большей вероятности получения заданного состава сплава. 60

Изобретение относится к металлургии, в частности к сталям для инструмента горячего деформирования, например, формовочных и выгибных штампов н колесопрокатном производстве.

Известные штамповые стали 4Х5МФС, 4Х5В2ФС обладают относнтельно Невысо кой раэгаростойкостью Щ

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому эффекту является штамповая сталь (2j состава, вес.%:

Угл ерод О, 1-0,3

Кремний 0,6-1,8

11арганец 0,4-2

Хром 3-6 35

Ванадий 0,08-0,3

Церий 0,002-0,02

По крайней мере один элемент из группы, содержащей кальций и алюминий О, 005-0, 1

Недостатками известной стали являются относительно низкие и нестабильные теплостойкость и разгаростойкость, что отрицательно сказывается на служебной стойкости инструмента горячего деформиронания и объясняется ее крупнозернистостью и повышенной загрязненностью границ зерен.

Цель изобретения — повышение термостойкости стали.

Поставленная цель достигается тем, что сталь, содержащая углерод, марганец, кремний, хром, кальций, железо, дополнительно содержит титан и иттрий при следующем соотношении компонентов, мас.В:

Замена 0,40-0,50Ъ ванадия титаном в пределах 0,01-0.,10% обеспечивает повышение термостойкости на 10-15% вследствие нитридного упрочнения стали и оптимизации формы неметаллических включений и удешевляет сталь за счет экономии легирующих элементов.

Кальций в указанных пределах ока зынает рафинирующее влияние, вызывая очищение границ зерен от вредных примесей и тем самым повышая термостойкость инструмента горячего деформирования.

Иттрий в пределах 0,001-0,01% оказывает дополнительное рафинирующее влияние, вызывая глобуляризацию неметаллических включений и уменьшение их количества, повышение ударной вязкости, уменьшение аниэотропии свойств, уменьшение ликвидации газов, очищение границ зерен.

Для определения термостойкости и механических характеристик выплавляют 6 состанон предлагаемой и известной сталей, содержание компонентов в которых приведено в табл. 1.

Стали выплавляют в индукционной печи с основной футеровкой н атмосфере воздуха. Отливка имеет нид цилиндра высотой 220 мм и диаметром

8,5 мм и заливается в сухую песчаноглинистую форму. Образцы для испытаний вырезают вдоль оси отливки после ее отжига в течение 5 ч при 860-880 С

Оценка термостойкости сталей производится по известной методике на одноосно напряженных трубчатых образцах, подвергающихся действию повторно-переменных напряжений эа счет циклических изменений температуры от 20 до 850 С. Термостойкость оценивают по количеству циклов нагрев — охлаждение до усталостного ,разрушения сталей.

Результаты оценки термостойкости и механических свойств предлагаемой и известной сталей в литом состоянии после отжнга приведены н табл. 2.

Как видно иэ приведенных данных, термостойкость предлагаемой стали на 60-65% выше, чем у известной.

Аналогичные результаты получаются для предлагаемой и известной сталей после обработки их на твердость

32-37 НКС (закалка 950 С, отпуск

620 С) .

Результаты испытаний приведены в табл. 3.

При изготовлении формовочных штампов иэ предлагаемой стали годовой экономический эффект составляет

233370 руб..1079691

Т а б л и ц а 1

Содержание компонентов, мас.%

Плавка

Предлагаемая сталь

0,10

0,15

3,0

0,40

0,25

0,20

4,45

0,60

0,27

0,81

0,35

0i30

1,20

5,5

0,60

0 45

6,2

0,73

1,40

Известная сталь

1,18

5,8

0,30

0,30

0,8

0,10

Содержание компонентов, мас.%

Се Т1 У

Плавка

С0 ост.

Ост ° ост °

0,10. ост.

0,21

0,04 ост.

0,02

Известная сталь

0i010 ост.

Таблица2

И од кгс/мм кгс/мм

0q кгс/см

Количество циклов до разрушения

S,à. Плавка

46,4

28,5

25,5

62,0

8,0

58,5

61,4

124

9,3

59,1

35,3

122

26,1

62,3

9,1

64,8

69,7

119

53,8

8,8

11,6

40,2

42,3

2,0

Известная сталь

13,2

65,2

36,5

50,2

3,1

0,001

0,003

0,01

Предлагаемая сталь

34,2 25,2

39,1 22,4

0,003

0,01

0,06

Продолжение таблицы 1

0,001

0,003

О,01

0,03

1079691

Т а б л и ц а 3

650

Плавка

Предлагаемая сталь

136

11,5

10,1

9,7

112

109

11,1

9,8

9 3

9,2

8,0 106

Известная сталь

3,8

7,2

5,1

Составитель В. Брострем

Редактор Т.Веселова .Техред С.Легеза Корректор Л. Пилипенко

Заказ 1262/26

Тираж 603 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðîä, ул.Проектная,4 од кг/мм при 600 С

Qg образца с Ч -образным надрезом, кгс/см, при С о

Количество циклов до разрушения