Сталь

 

СТАЛЬ, содержащая углерод, марганец, кремний, хром, ванадий, железо, отличающая ся тем, что, с целью повышения прокаливаемости и теплостойкости, она дополнительно содержит ниобий, алюминий , кальций при следующем соотношении компонентов, мае.%: 0,46-0,59 Углерод 0,82-1,20 Марганец 0,42-0,90 Кремний 1,20-1,80 Хром 0,22-0,60 Ванадий 0,03-0,10 Ниобий 0,005-0,01 Алюминий 0,005-0,01 Кальций (Л Остальное Железо

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ((9) (Il(SU (S1)4 С 22 С 38/26

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ,;

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ ф:

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3731027/22-02 (22) 19.04.84 (46) 23. 10.85. Бщл. Иу 39 (72) Ю.А. Карасюк, В.Г. Сорокин, И.Я. Чернихова, В.Г. Желтьппев, Л.А. Пьянкова, В.Н.. Захаров

В.В. Кубачек и Е.В. Шаров (71) Центральный научно-исследовательский институт материалов и технологии тяжелого и транспортного машиностроения (53) 669.14.018.25-194(088.8) (56) ГОСТ 5950-73. Сталь 5ХНМ.

Патент Японии У 56-33461, кл. 10 J 172, опублик. 1981. (54) (57) СТАЛЬ, содержащая углерод, марганец, кремний, хром, ванадий, железо, отличающаяся тем, что, с целью повышения прокаливаемости и теплостойкости, она дополнительно содержит ниобий, алюминий, кальций при следующем соотношении компонентов, мас.Ж:

Углерод 0,46-0,59

Марганец 0 82-1,20

Кремний 0,42-0,90

Хром 1,20-1,80

Ванадий 0,22-0,60

Ниобий 0 03-0,10

Алюминий 0,005-0 ° 01

Кальций 0,005-0,01

Железо Остальное

1186689

Изобретение относится к металлургии, в частности к сталям для изготовления инструмента горячего деформирования ножи для резки проката, штампы), который должен обладать достаточно высоким уровнем твердости на заданной глубине от рабочей поверхности, сохраняющейся в процессе эксплуатации при периодических нагревах, что обеспечивается свойствами стали: высокой прокаливаемостью и теплостойкостью (сопротивлением разупрочнению при нагреве).

Цель изобретения — повышение прокаливаемости и теплостойкости стали.

Содержание углерода в предлагаемой стали повышает ее технологичность при горячей деформации (высокие пластические характеристики в процессе ковки, уменьшение склонности к образованию горячих трещин).

Нижняя граница содержания углерода (0,467) обеспечивает необходимый уровень эакаливаемости, верхняя (0,597) — удовлетворительную технологичность при горячей дефор,мации.

Содержание кремния также обеспечивает повышение технологичнос- 30 ти стали при горячей деформации.

Нижняя граница содержания кремния (0,427) связана с достижением необходимого сопротивления разупрочнению (теплостойкости) при среднем отпуске.З5

Верхняя граница (0,907) определяется снижением технологичности стали при горячей обработке давлением,. .редлагаемое содержание марганца и хрома позволяет повысить прокали- 40 ваемость стали, 25

Нижняя граница концентрационного интервала по марганцу (0,87) и хрому (1,27) обусловлена эффективностью 45 их влияния на прокаливаемость..Верхняя граница концентрационного интервала по марганцу (1,207) позволяет достигнуть оптимальное количество остаточного аустенита при за- 50 калке и снизить флокеночувствительность. Верхняя граница концентрационного интервала по хрому (1,8%) также связана с возможным увеличением флокеночувствительности, кроме того, важным фактором является затруднение при выплавке стали с повышенным содержанием хрома в мартеновских печах.

Комплексное легирование ванадием в количестве 0,22-0,607 в сочетании с микродобавками ниобия при выбранноь. содержании углерода придает стали принципиально новое свойство — способность к дисперсионному твердению, вследствие чего существенно ловышается теплостойкость стали. Кроме того, комплексное легирование ванадием и ниобием, с одной стороны, и алюминием и кальцием, с другой, оказывает модифицирующее действие, способствуя измельчению зерна. Это приводит к повышению пластичности и вязкости стали, а следовательно, эксплуатационных характеристик.

Наряду с этим, добавка ниобия, который является активным гидридообразующим элементом, способствует уменьшению флокеночувствительности стали.

Нижние концентрационные границы для ванадия (0,227) и ниобия (0,037) обеспечивают необходимую степень проявления эффекта дисперсионного твердения, а также модифицирующего действия (в сочетании с другими модификаторами — алюминием и кальцием). Верхние границы (соответственно, 0,607 и 0,107) позволяют предотвратить снижение технологичности в процессе ковки, а также пластических и вязких характеристик стали в готовом изделии вследствие неоднородности распределения карбидов в структуре а также из-за уменьшения дис1 персности карбидных частиц и затруднения их растворения в аустените при нагреве под закалку. Нижняя граница содержания ниобия (0,037) обусловлена проявлением его сдерживающего действия на рост аустенитного зерна при нагреве после -растворения в аустените большей части ванадия, а верхняя — необходимости сохранения частицами карбида NbC способности эффективно препятствовать росту зерна.

Нижняя (0,057) и верхняя (0,017) границы концентрационного интервала алюминия определяются эффективностью его модифицирующего действия.

Химические составы известных и предлагаемой сталей приведены в табл. 1

Слитки массой 30 кг куют на заготовки, из которых изготавливают

Таблица 1

Содержание элементов в составе, мас.X

Состав стали

Si Cr V Nb А1

Са

Предлагаемый

0,42 0,78 0,38 1,14

0,023 0,004 0,004

0,16

Остальное

2 0,46

3 050

4 0,59

5 0,64

0,82 0,42 1,20 0,22

0 005 0 005

0,03

То же

0,058 0,008 0,007

0,27

1,02 0,55 1,51

1,20 0,90 1,80

1,26 0,94 1,85

0,01

0,01

0,60

0,10

0 012 0 012

0,64

0,12

Изве. стный

Осталь1 0,65

0,05

0,70 0,95 0,80 ное

То же

2 0,73 0,85 0,99 1,00 0,10

3 0,75 0,90 i 10 1,10 0,015

Плавки 1 и 5 — сталь с содержанием компонентов, входящим за рамки предлагаемого состава. образцы для определения теплостой.кости и прокаливаемости по методу

Немчинского (торцовая закалка). Температура нагрева под закалку для предлагаемой стали, обрабатываемой на вторичную твердость, составляет о

1025 С, а для известной, обрабатываемой на первичную твердость, 860 С. Продолжительность выдержки о при температуре аустенитизации — 1 ч

При определении прокаливаемости охлаждение образцов проводят в струе воздуха. Теплостойкость оце86689 4 б нивают после отпуска при 550 С в течение 6 ч на тех же образцах.

Результаты проведенных сравнительных испытаний на прокаливаемость

5 и сопротивление разупрочнению при отпуске исследуемых сталей приведены в табл. 2, из чего следует, что предлагаемая сталь обладает преимуществами в сравнении с известной.

Зкономический эффект достигается за счет повьппения стойкости инструмента, изготовленного из предлагаемой стали, 1186689

Глубина зоны с твердостью

HRC 40,мм

110 47

Таблица 2 I

Состав стали

Твердость на охлаждаемом тор

ge HRC >

Глубина зоны с твердостью HRC>

47 мм

Глубина зоны с твердостью

Сэ40,мм

Глубина зоны с твердостью

HRC 35,мм

Твердость на охлаждаемом торце,HRC

Предлагаемый

85

105

130

47,5

56,5

1 15

110

130

96

122

112

133

49,5

100

125

115

135

49,5

100

125

58,5

115

135

Известный

46

90

42

50

95

100

42,5

47,5

55

Составитель В. Брострем

Редактор И. Дербак Техред О.Ващишина

Корректор И. Эрдейи

Заказ 6507/30 Тираж 582

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

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

Термостойкость после закалки, HRC

Термостойкость после отпуска,