Инструментальная сталь

 

Использование: изобретение относится к металлургии, в частности к инструментальной стали повышенной прокаливаемости, предназначенной для деталей, работающих в условиях износа и динамических нагрузок. Сталь дополнительно содержит бор, алюминий , кальций при следующем соотношении компонентов, мае.%: углерод 0,88-0,93; марганец 0,38-0,42; кремний 1,2-1,24; хром 0,95- 1,05; молибден 0,28-0,31; ванадий 0,18-0,22; бор 0,0028-0,0033; кальций 0,08-0,12; алюминий 0,04-0,06; железо остальное. 2 табл,

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 С 22 С 38/32 ГОСУДАРСТВЕ ННЫ Й КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (А)

Ql ф

Ю ,00 (21) 4862944/02 (22) 30.08.90 .(46) 23.05.92, Бюл. № 19 (75) Э.Ф.Пачковский и Ю.Ф.Пачковский (53) 669,14,018-256-194(088.8) (56) Патент ГДР

¹ 54111, кл. С 22 С 39/14, 1967. (54) И Н СТ РУ М Е НТАЛ Ь Н АЯ СТАЛ Ь (57) Использование; изобретение относится к металлургии, в частности к инструментальИзобретение относится к металлургической промышленности, в частности к инструментальным сталям, работающим в условиях износа, динамических нагрузок и требующих повышенной прокаливаемости, Известны стель хромокремнистая 9ХС, содержащая, мас.%: углерод 0,85-0,95; кремний 1,20-1,60; марганец 0,30-0,60; хром

0,95-1,25; железо остальное, и сталь, которая содержит, мас.% углерод 0,90-1,50; кремний 0,80-1,50; марганец 5 0,60; хром

0,30-1,50; алюминий < 0,05; железо остальное.

Недостатками сталей является пониженные прокаливаемость, ударная вязкость, износостойкость и недостаточно высокие эксплуатационные свойства.

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому эффекту является сталь, содержащая, мас,%:

Углерод 0,80-1,60

Кремний 0,15-",50

Марганец < 0.40

Хром 0,80 — 1,80

Молибден 1,50

Ванадий 0,50

Железо Остальное

» - Ы, 1735428 А1 ной стали повышенной прокаливаемости, предназначенной для деталей, работающих в условиях износа и динамических нагрузок.

Сталь дополнительно содержит бор, алюминий, кальций при следующем соотношении компонентов, мас.%: углерод 0,88-0,93; марганец 0,38-0,42; кремний 1,2-1,24; хром 0,951,05; молибден 0,28-0,31; ванадий 0,18-0,22; бор 0,0028-0,0033; кальций 0,08-0,12; алюминий 0,04-0,06; железо остальное, 2 табл, Недостатком стали является, недостаточные ударная вязкость, прокаливаемость и низкая износостойкость.

Цель изобретения — повышение прочностных свойств, прокаливаемости, ударной вязкости и износостойкости стали, Эта цель достигается тем, что в сталь, содержащую углерод, кремний, марганец, хром, молибден, ванадий, железо, дополнительно введены бор, кальций и алюминий при следующем соотношении, мас.%:

Углерод 0,88-0,93

Кремний 1,20-1,24

Марганец 0,38-0,42

Хром 0,95-1,05

Молибден 0,28-0,31

Ванадий 0,18-0,22

Бор 0,0028-0,0033

Алюминий 0,04-0.06

Кальций 0,08-0,12

Железо Остальное

Указанное содержание углерода обеспечивает твердость после закалки и последующего отпуска. Уменьшение содержания углерода снижает температуру отпуска для получения твердости 60-58 НВСэ. При увеличении содержания углерода более 1,00

1735428 мас. уменьшается способность к пластической деформации (уменьшается ударная вязкость).

Кремний в указанных количествах является легирующим элементом и увеличивает прокаливаемость и износостойкость.

Марганец не является легирующим элементом, а действует как раскислитель, Хром в указанных пределах положительно влияет на износостойкость, но снижает ударную вязкость.

Молибден в указанных пределах повышает прокаливаемость стали и ее теплостойкость при температурах отпуска

400-600 С до 56-46 HRCa и расширяет область применения стали как теплостойкого материала, что имеет важное значение при изготовлении штампового инструмента холодного деформирования, работающего в автоматическом режиме, Увеличение содержания молибдена >0,30 мас, нецелесообразно из-за удорожания стали, Содержание ванадия в указанных пределах препятствует росту зерна стали в процессе нагрева под закалку. Повышается износостойкость за счет образования мелкодисперсных карбидов ванадия типа VC, Увеличение содержания ванадия более 0,25 мас, ведет к укрупнению карбидов и удорожанию стали.

Введение алюминия и бора ведет к измельчению зерна и повышению ударной вязкости. Алюминий в указанных пределах повышает износостойкость и снижает прокаливаемость. Увеличение его содержания более 0,06 мас. нежелательно из-за сильного снижения прокаливаемости. Содержание бора ниже 0,003 мас. не обеспечивает повышения ударной вязкости и прокаливаемости, Увеличение содержания бора от

0,003 до 0,007 ма с, и ри наличии мол ибдена и кальция способствует повышению прокаливаемости инструментальных сталей, содержащих 0,80-1,00 мас, С, свыше

0,007 мас. образуется низкоплавкая эвтектика, которая ведет к красноломкости.

Кальций положительно влияет на структурное состояние, увеличивает ударную вязкость, прокаливаемость (совместно с бором и молибденом), улучшает обработку стали при резании.

Составы плавок предложенной и известной сталей приведены в табл.1.

Стали выплавляли в индукционной печи

ЛП 32-67 в 50 кг тигле. В качестве шихты применяли сталь 9ХС и ферросплавы. Сталь раскисляли также алюминием в ковше, Сталь нагревали до 1630 ++. 10 С. После раскисления стали в тигле в нее вводили феррованадий и молибден в специальных

10

15 ния распада аустенита, а затем охлаждение на воздухе. Твердость после отжига 229 НВ, 20

30

55 ампулах, которые погружали на дно печи.

Стали разливали фракционным методом на. слитки массой 12 кг, которые затем подвергали диффузионному отжигу при 1100 С в защитной атмосфере. Отожженные слитки ковали на прутки сечением 15х15 и 20х20 мм в интервале температур от 1140 до 800 С с охлаждением в колодцах. После этого их подвергали изотермическому отжигу: нагрев до 750 С, выдержка при этой температуре до равномерного распределения углерода и легирующих элементов в аустените, охлаждение со скоростью 35 С/ч до

550 С в печи, выдержка в ней до завершеЗатем изготавливали образцы, которые термообрабатывали по следующему режиму; закалка с температуры 870 С в масло (нагрев в защитной атмосфере), Отпускали при

300 С в течение 1 ч с последующим охлаждением на воздухе, Твердость определяли на образцах

10х10х10 мм, ударную вязкость — на образцах размером 10х10х55 мм без надреза на маятниковом копре МК-ЗО, предел прочности при изгибе — на образцах размером

10х10х80 мм без надреза на установке УМЭ10ТМ, Прокаливаемость оценивали методом торцевой закалки, а износостойкость определяли в лабораторных условиях на установке МИ-1М, работающей по схеме ролик-букса, по потере веса на аналитических весах ВЛА-200 с точностью до четвертого знака.

Результаты испытаний механических свойств, прокаливаемости и износостойкости приведены в табл.2, Как видно из табл.2, предлагаемая сталь обладает повышенной ударной вязкостью, прокаливаемостью и износостойкостью, что увеличивает стойкость инструмента в 2-2,3 раза.

Предлагаемая сталь рекомендуется для деревообрабатывающего, режущего с теплостойкостью 350-400 С и штампового инструмента, работающего в автоматическом режиме, а также крупногабаритной оснастки. По условиям работы сталь должна иметь в состоянии высокой твердости 60-58 НКСэ повышенную ударную вязкость и износостойкость, а также обладать высокой прокаливаемостью.

Формула изобретения

Инструментальная сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, молибден, ванадий, железо, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения прокаливаемости, ударной вязкости и износостойкости, она дополнительно содержит бор, кальций, 1735428 соотношении

Таблица 1 таблица 2

35

45

Составитель Э.Пачковский

Редактор О.Юрковецкая Техред М.Моргентал Корректор О,Кундрик

Заказ 1796 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул,Гагарина, 101 алюминий при следующем компонентов, мас.%:

Углерод

Марганец

Кремний

Хром

0,88-0,93

0,38-0,42

1,20-1,24

0,95-1,05

Молибден

Ванадий

Бор

Кальций

5 Алюминий

Железо

0,28-0,31

0,18-0,22

0,0028-0,0033

0,08-0,12

0,04-0,06

Остальное