Штамповая сталь

 

ШТАШОВАЯ СТАЛЬ, содержащая углерод, кремний, хром, никель, молибден, марганец, алюминий и железо ,.отличающая ся тем, что, с целью повышения пластичности в состаренном состоянии и горячей твердости, она дополнительно содержит кобальт и стронций при следующем соотношении кo ffloнeнтoв, мас.%: 0,15-0,25 Углерод 0,20-1,20 Кремний 0,20-0,50 Марганец 1,5-3,0 Хром 2,5-4,0 Никель 1,5-2,5 Молибден § 0,4-0,8 Алюминий 1,0-2,0 Кобальт (Л 0,005-0,02 Стронций Остальное Железо

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

3 цц С 22 С 38/52

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3615354/22-02 (22) 08.07.83 (46) 23.08.84. Бюл. Р 31 (72) Л.P.Дудецкая, Э.Ш.Суходрев, Е.И.Понкратин, В.А.Ткачева, А.Н.Семенько, А.И.Покровский, В.Л.Крохотин и В.П.Волков (71) Физико-технический институт

АН Белорусской ССР (53) 669. 14-196 (088.8) (56) 1. Малинов Л.С., Коротич И.К., Домущей А.П. Новые дисперсионнотвердеющие стали для инструмента горячего деформирования. — КЖП, 1979, В 5, с. 4 5.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 3418230/22-02, кл . С 22 С 38/50.1982. (54) (57) UITANIIOBAH СТАЛЬ, содержащая углерод, кремний, хром, никель, молибден, марганец, алюминий и желе" зо,,отличающаяся тем, что, с целью повышения пластичности в состаренном состоянии и горячей твердости, она дополнительно содержит кобальт и стронций при следующем соотношении компонентов, мас.Ж:

Углерод О, 15-0, 25

Кремний 0,20-1,20

Марганец 0,20-0,50

Хром 1,5"3,0

Никель 2,5-4,0

Молибден 1,5-2,5

Алюминий 0,4-0,8

Кобальт 1,0-2,0

Стронций О 005-0,02

Х<елезо Остальное пластичность позволяет использовать эту сталь для изготовления деформи-рующих инструментов методами пластического формообразования (I j.

Недостатками этой стали являготся пониженные прочность и теплостойкость, поэтому для тяжело нагруженных деформирующих инструментов,, работающих в условиях высоких давлен-гй (точная безоблойная штамповка, нрессование металлических профилей с0 и т.п.), ее использовать нецелесообразно.

Наиболее близ-;îé к предлагаемой по техни геской сущности и достигае мому эффекту является штамповая сталь, содержащая, мас ., :

О Я

Углерод

Кремний

Марганец

О, 15-0,? 5

0„2-1,2

1,0-2,0

Ф 1 1094

Изобретение относится к металлургии, в частности к областг :. изыскания высокопрочных теплостойких инструментальных сталей,цля деформирующих штамповых инструментов, изготавливае-,. мых методами обработки металлов дав-. лением, и может быть использовано при изготовлении матриц горячего прессования, вставок штампов, прессформ, работающих в условиях повышенных температур, и т.д.

Известны мартенситностареющие стали, предназначенные для изготовления деформирующего инструмента.

При получении из этих сталей инструмг нта методами пластического формообразования процесс закалки совмещается с процессами пластической деформации, а окончательное упрочнение прОисходи r пои старении При необходимости калибровки гравюры ее можно осуществить в закаленном состоянии, так как твердость стали после закалки относительно невелика.

Известна сталь типа 2ХЗН2МФД!О, содержащая, мас, %:

Углерод 0 24

Хром 3,0

Медь 2,0

Никель 1,8

Молибден 0,9

Ванадий 0,6

Алюминий 0,5

В закаленном H состаренном состоянии данная сталь обладает следующими механическими свойствами: г-" =144035

1480 МН/м ; 6 О =1340-1400 МН/и ; =8-9%; сггг =0,37 — 0,40 tIIIpz/и ;

HRC=52-53, Высокая технологическая

63 2

Хром 1,5-3,0

Никель 2,5-4,0

Молибден 0,5-2,5

Ванадий О, 1-0,5

Вольфрам 0,5-1,2

Алюминий О,1-0,8

Ниобий 0,025-0,05

Цирконий 0,025-0,05

Железо Остальное

Данная сталь обладает следующими механическими свойствами: НРС=50-52;

Q =-1800-1900 MH/ì ; Да =16901830 МН/м ; о =7-9," a„=0,36-0,52 МДж/

/м . Повышенная прочность позволяет использовать инструмент из этой стали для работы при высоких удельных давлениях и тем самым обеспечивает увеличение производительности прессового оборудования. Особенно целесообразно использовать данную сталь для инструмента при прессовании сплавов на основе алюминия, поскольку рабочие температуры прессования совпадают с температурами максимального упрочнения j 2 ).

Однако для известной стали характерны недостаточные пластичность и ударная вязкость в состаренном состоянии. Кроме того, относительно быстрая потеря прочности и твердости при циклических температурно-силовых воздействиях, особенно при температурах,, превышающих 550 Ñ, .не позволяет пироко использовать известнугО сталь для инстру.мента при прессовании сплавов на медной и железной основах.

Целью изобретния является повыше-ние пластичности в состаренном состоянии и горячей твердости.

Поставленная цель достигается тем, что иламповая сталь, содержащая угле р од, кр емнии, хр ом, никел ь ... молибден„марганец, алюминий и железо, дополнительно содержит кобальт и стронций при следующем содерг",анни компонейтов, мас.%:

Углерод 0,15-0,25

Кремний 0,2-1,2

Марганец 0,2--0,5

Хром

Никел ь 2,5-4,0

МолибдeH i,5-2,5

Алюминий 0,,4-0,8

Кобаль 1,0-2,0

Стронций 0„005-0,О2

Железо Остальное

Введение в сталь стронция повышает ее пластические свойства. При содер1109463 т а б л и ц а 1

Предел

Сталь

Содержание компонентов, мас. %

ЬГ(" " I

Мо

4Х5В2ФС Средний

0,4 1,0 0,25 5,0

0,2 0 7 1,5 2 25 3,2

Известная

2,0

Предлагаемая

0,25 1,2 0,5 3,0 4,0

0,20 0,6 0,44 2,21 3,4

2,5

1,92

0,15 0,28 0,2 1,5 2,5

Нижний

1,5

Выше верхнего 0,27 1,24 0,52 3,07 4, 1

2,08

Ниже нижнего 0,13 0,26 0,19 1,43 2,12

1,44

Продолжение табл. 1

Содержание компонентов, мас.%

l" j

Сталь

Яг Ег

" L" Ь !

0,75 2,0

4Х5В2ФС

0,3 0,8 0,3

0,04 0,04

Известная

Предлагае" мая

0,8 2,0 0,02 жании стронция менее 0,005 мас.% не обеспечивается жалаемый модифицирующий эффект, приводящий к росту пластичности и вязкости стали ° При величине добавки, превьппающей

0,02 мас. %, резко возрастает количество неметаллических включений, пластичность получает тенденцию к снижению.

Легирование стали кобальтом обус10 ловлено необходимостью увеличения сопротивления ее силовому воздействию при повышенных температурах, которое оценивают по величине длительной горячей твердости.

Верхний предел содержания марганца выбран из условий предотвращения выделения крупных фаз при старении мартенсита, а нижний предел 0,2 мас.%

20 обусловлен технологическими условиями выплавки стали.

Введение в сталь кобальта в количестве менее 1 мас.% не оказывает существенного влияния на длительную горячую твердость, а при содержании его, превьппающем 2 мас.%, снажаются прочностные свойства.

Для определения оптимального соотношения компонентов стали проводят сравнение свойств предлагаемой стали, известной и стали марки 4Х5В2ФС (базовый объект). Выплавку стали ведут в индукционной печи по известной технологии.

Химический состав опытных плавок с различным содержанием вводимых элементов приведен в табл. 1.

1109463

Продолжение табл.

Содержание компонентоврмас.X

С Si. Nn Сг Ы No

04 1,0 0005

4Х5В2ФС

0 84 2 1 0 028

Известная

Предлагае-, мая

0,34 0,9 0,-0036

Таблица 2

1Оооо

Твердость Н при температуре, С

Механические свойства

66 р Мпа d ь Z

Предел

Сталь

500 550 600

4Х5В2ФС

Средний

350

1800

320 . 220

370 220

360 280

Известная

1860

Предлагаемая Верхний

Средний

350 270

1720

Нюкний

Bbane верхнего

8 520

380 210

1680

Ниже нижнего

6 440

340

1800

170

Таким образом, предлагаемая сталь О Предлагаемая сталь может быть испо стойкости к тепловому разупрочне- пользована для изготовления прессовонию в интервале температур 500-600 С волочильного инструмента HP- HPòàëëó1;u по пластичности в состаренном сос-. гических предприятиях, а также на матоянии на 15-20% превосходит извест- шиностроительных предприятиях, изгоную сталь, а по прочности не уступа- gg тавливаюцих точные поковки методами

° ет ей. обработки металлов давлением. BHHH0H Закаэ 6009/20 1эРаж 003 Палглэаээаа э Ф эээ э э .э \

Фнлнал ППП Патлата, г. Унгаран,тл.Праантнал, 6

Механические свойства определяют по стандартным методикам после ковки и термической обработки по следующему режиму: закалка при 1000 С, выдержка 30 мин, охлаждение на воздухе, старение при 500 С 2 ч.

Горячую твердость определяют по стандартной методике прн величине нагрузки I0000 Н при 500, 550, 600 С.

Продотькительность нагружения 60 мин.

Результаты испытаний приведены в табл. 2.

9 430

8 470

11 500

10 490

8 460