Быстрорежущая сталь

 

Изобретение относится к металлургии, а именно к быстрорежущим сталям. Целью изобретения является повышение твердости стали при сохранении высокой прочности на изгиб. Это достигается легированием стали алюминием и азотом при следующем соотношении компонентов, мас.%: углерод 0,01-0,1; никель 12-22; вольфрам 5-13; молибден 0,01-3; титан 0,01-3; кобальт 0,01-10; алюминий 0,01-3; азот 0,3-2, железо остальное. Сталь обладает твердостью 66-72 HRC, прочностью на изгиб более 1700 H/мм² . 1 табл.

Изобретение относится к металлургии, конкретнее к сталям, используемым для изготовления режущего инструмента.

Известен твердый сплав ВК4 [1], содержащий 96% карбида вольфрама и 4% кобальта.

Его недостатком является низкая прочность на изгиб (1519 Н/мм²). Этот недостаток характерен для всех твердых сплавов этого класса [1], которые используются как материал режущего инструмента.

Наиболее близкой по составу к изобретению является взятая за прототип мартенситностареющая сталь [2], содержащая, мас.%: Углерод До 0,03 Никель 13-18 Вольфрам 7-13 Молибден 0,1-3 Титан 0,1-2 Кобальт 2-14 Железо Остальное Недостатком этой стали является низкая твердость (≈54 HRC).

Целью изобретения является повышение твердости при сохранении присущей мартенситностареющим сталям высокой прочности на изгиб (2000-3000 Н/мм²).

Это осуществляется введением в сталь алюминия и азота при следующем соотношении компонентов, мас.%: Углерод 0,01-0,1 Никель 12,0-22,0 Вольфрам 5,0-13,0 Молибден 0,01-3,0 Титан 0,01-3,0 Кобальт 0,01-10,0 Алюминий 0,01-3,0 Азот 0,3-2,0 Железо Остальное Пределы содержания легирующих элементов определяются характером их влияния на структуру и свойства стали. Никель вводится для создания мартенситной структуры, меньше 12% - в структуре есть феррит, более 2% - аустенит. И та, и другая составляющие ухудшают пластичность стали и поэтому нежелательны. Вольфрам образует интерметаллиды при старении, что упрочняет сталь. Меньше 5% - вклад вольфрама мал, если его более 13% его соединения растворяются при длительных выдержках или высоких температурах аустенизации. Молибден вводится для предотвращения выделения по границам зерен аустенита при старении. Как показали исследования, нужное его количество не превышает 3%. Титан и алюминий образуют карбонитриды при нагреве мартенсита и повышают твердость стали. Максимальное содержание их не должно превышать 3%, при большем содержании они образуют выделения при аустенизации и охрупчивают сталь. Кобальт вводится для уменьшения растворимости вольфрама и повышения мартенситной точки. При увеличении его содержания более 10% эффект его влияния стабилизируется и не возрастает. Азот - основной элемент, повышающий твердость стали. Ниже 0,3% - его влияние мало, более 2,0% - трудно удержать в металле при термообработках.

Ниже приведены варианты осуществления изобретения (таблица).

Замена твердого сплава ВК 4, например, предлагаемой сталью дает экономический эффект на счет снижения на 70% содержания вольфрама.

Формула изобретения

БЫСТРОРЕЖУЩАЯ СТАЛЬ, содержащая углерод, никель, вольфрам, молибден, титан, кобальт, железо, отличающаяся тем, что, с целью повышения твердости при сохранении высокой прочности на изгиб, она дополнительно содержит алюминий и азот при следующем соотношении компонентов, мас.%: Углерод 0,01 - 0,1 Никель 12,0 - 22,0 Вольфрам 5,0 - 13,0 Молибден 0,01 - 3,0 Титан 0,01 - 3,0 Кобальт 0,01 - 10,0
Алюминий 0,01 - 3,0
Азот 0,3 - 2,0
Железо Остальное

РИСУНКИ

Рисунок 1