Штамповый сплав

Авторы патента:

Изобретение относится к металлургии, в частности к инструментальным материалам высокой теплостойкости, используемым для литых и кованых штампов горячего деформирования, работающих без интенсивного охлаждения. Предложен штамповый сплав, содержащий углерод, хром, алюминий, молибден и никель, при этом он содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: углерод 0,1-0,12, хром 13,0-15,0, алюминий 3,0-6,0, молибден 4,5-6,5, никель 72,5-79,5. Технический результат - повышение эксплуатационной стойкости инструмента, выполненного из предлагаемого штампового сплава.

Изобретение относится к металлургии, в частности к инструментальным материалам высокой теплостойкости, используемых для литых и кованных штампов горячего деформирования, работающих без интенсивного охлаждения.

Известен штамповый сплав, содержащий углерод, хром, вольфрам, молибден, кобальт, железо, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Углерод 0,24-0,26

Хром 6,0-6,2

Вольфрам 7,0-8,0

Молибден 1,5-2,0

Кобальт 7,5-8,0

Железо Остальное

(см. Сагодеева Т.Г. Исследование штамповых сталей высокой теплостойкости. М.: автореферат, 1971, с. 15-21).

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату (прототипом) является штамповый сплав, содержащий углерод, хром, титан, алюминий, молибден, кобальт, никель, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Углерод 0,1-0,12

Хром 18,0-19,0

Титан 3,0-3,2

Алюминий 1,3-1,6

Молибден 10,0-10,5

Кобальт 10,0-11,0

Никель Остальное

(см. Геллер Ю.А. Инструментальные стали. М.: Металлургия, 1983. с. 461-465).

Недостатком описанных штамповых сплавов является низкая эксплуатационная стойкость штампового инструмента, обусловленная не высокой твердостью и теплостойкостью штамповых сплавов, применяемых для его изготовления.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение эксплуатационной стойкости инструмента за счет увеличения твердости и теплостойкости штампового сплава.

Это достигается тем, что штамповый сплав содержит углерод, хром, алюминий, молибден и никель в следующем соотношении, мас.%:

Углерод 0,1-0,12

Хром 13,0-15,0

Алюминий 3,0-6,0

Молибден 4,5-6,5

Никель 72,5-79,5

Введение в состав штампового сплава углерода в количестве 0,1-0,12 мас.% является оптимальным, т.к. способствует образованию карбидов хрома или С₂С₆, которые принимают участие в процессе дисперсионного твердения. При содержании углерода более 0,12 мас.% происходит уменьшение количества упрочняющей фазы типа Ni₃Аl, что снижает твердость штампового сплава при старении.

Введение в состав штампового сплава хрома в количестве 13,0-15,0 мас.% является оптимальным, т.к. при таком содержании хрома увеличивается сопротивление штампового сплава окислению при высоких температурах и повышается его способность к дисперсионному твердению без участия титана. При содержании хрома ниже 13,9 мас.% снижается количество карбидов хрома, которые принимают участие в процессе дисперсионного твердения. При содержании хрома более 15,9 мас.% происходит резкое снижение теплостойкости и жаропрочности штампового сплава.

Введение в состав штампового сплава алюминия в количестве 3,0-6,0 мас.% является оптимальным, т.к. при этом достигается максимальное количество упрочняющей фазы, что приводит к получению максимальной твердости после старения. При содержании алюминия ниже 3,0 мас.% не обеспечивается требуемая твердость штампового сплава за счет малого количества упрочняющей фазы. При содержании алюминия более 6,0 мас% происходит снижение пластичных свойств штампового сплава и как следствие - затруднения при ковке.

Введение в состав штампового сплава молибдена в количестве 4,5-6,5 мас.% является оптимальным, т.к. повышает температуру рекристаллизации -твердых растворов и замедляет их разупрочнение, и кроме этого способствует увеличению пластичности и прочности штампового сплава. При содержании молибдена ниже 4,5 мас.% происходит понижение температур старения, что, в свою очередь, снижает теплостойкость штампового сплава. Содержание молибдена более 6,5 мас.% не целесообразно, т.к. не оказывает влияния на повышение твердости и прочности штампового сплава.

Пример конкретного выполнения. Предлагаемый штамповый сплав выплавлялся в открытой индукционной печи. Масса слитков составляла от 4 до 50 кг. Слитки ковались на прутки сечением 1212 мм. Степень деформации - 76%. Температура ковки составляла 1050-1150С. Охлаждение после ковки выполнялось на воздухе. Структура штампового сплава представлена аустенитом с мелкими равномерно распределенными интерметаллидными частицами.

Штамповый сплав исследовался на механические свойства в холодном и горячем состоянии после закалки и отпуска.

Закалка осуществлялась при температуре 1180-1200С с выдержкой до 14-16 с на 1 мм сечения прутка для полного прогрева изделия и последующим охлаждением в масле. Твердость после закалки составила HRC 30-31.

Отпуск осуществлялся нагревом до температуры 700-850С. При температуре 800С после 10 ч выдержки твердость составила HRC 45-46.

Для сравнительной оценки использовался штамповый сплав ХН53К11МЮТ (прототип) известного состава.

Теплостойкость предполагаемого штампового сплава оценивалась по температуре длительного нагрева, после которого сохранялось твердость HRC45. Данная температура равнялась 880С, что на 80С выше, чем у штампового сплава прототипа.

Определение механических свойств проводилось после обработки по приведенным ранее температурам, обеспечивающим получение твердости HRC45-46.

Проведенные испытания показали, что предлагаемый состав штампового сплава обладает оптимальными свойствами, он обеспечивает лучшую теплостойкость и механические свойства по сравнению с составом штампового сплава-прототипа твердого HRC 45-46, относительным удлинением 12% и относительным сужением 19%.

Исследования показали увеличение в 2-3 раза стойкости инструмента, в частности, концевых фрез, выполненных из предлагаемого штампового сплава, по сравнению со стойкостью инструмента, выполненного из штампового сплава-прототипа. Это позволяет применять предлагаемый штамповый сплав для изготовления прессовых инструментов, например мелких вставок окончательного штампового ручья, матриц и пуансонов выдавливания, а также штампов горячего деформирования, рабочая поверхность которых нагревается до 800-900С.

Таким образом, использование предлагаемого штампового сплава повышает эксплуатационную стойкость инструмента вследствии увеличения твердости и теплостойкости штампового сплава.

Формула изобретения

Штамповый сплав, содержащий углерод, хром, алюминий, молибден и никель, отличающийся тем, что он содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%:

Углерод 0,1-0,12

Хром 13,0-15,0

Алюминий 3,0-6,0

Молибден 4,5-6,5

Никель 72,5-79,5

Сплав на основе никеля для каркасов зубных протезов // 2230811

Изобретение относится к области металлургии, в частности к разработке сплавов на основе никеля, используемого для отливки металлических каркасов несъемных металлокерамических зубных протезов

Деформируемый сплав на основе никеля для металлокерамических зубных протезов с повышенными физико- механическими характеристиками // 2224809

Изобретение относится к области металлургии, а именно к сплавам на основе никеля, предназначенным для изготовления металлических каркасов зубных протезов с керамическим покрытием

Способ производства заготовок из порошков жаропрочных никелевых сплавов // 2224622

Изобретение относится к производству заготовок из порошков жаропрочных никелевых сплавов, стойких к окислению при повышенных температурах и работающих в условиях тяжелого нагружения

Никелевый жаропрочный сплав, изделие, выполненное из него, и способ термообработки сплава и изделия из него // 2220220

Изобретение относится к металлургии сплавов, а именно к производству никелевых жаропрочных сплавов, используемых для деталей с монокристаллической структурой, например лопаток газовых турбин, работающих при высоких температурах

Жаропрочный литейный сплав на основе никеля // 2219272

Изобретение относится к металлургии, а именно к жаропрочным сплавам на основе никеля, используемым для изготовления высоконагруженных деталей, например лопаток газовых турбин, работающих при температурах до 1000oС, методами направленной кристаллизации и монокристаллического литья

Жаропрочный сплав на основе никеля и изделие, выполненное из него // 2215804

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для получения методом направленной кристаллизации деталей высокотемпературных узлов, преимущественно турбинных лопаток с монокристальной структурой в газотурбинных двигателях и установках

Сплав на основе никеля и изделие, выполненное из него // 2215054

Изобретение относится к области металлургии, а именно к литейным жаропрочным сплавам и изделиям, получаемым методом точного литья по выплавляемым моделям

Состав сплава для нанесения покрытий // 2213807

Изобретение относится к металлургии, в частности к составам, используемым для нанесения покрытий на изделия из металлов и сплавов, например жаропрочных сплавов, наносимых на лопатки турбин газотурбинных двигателей или стационарных газовых турбин

Сплав на основе никеля и изделие, выполненное из него // 2212462

Изобретение относится к области металлургии, а именно к литейным никелевым жаропрочным сплавам и изделиям с монокристаллической структурой, получаемым методом точного литья, для которых основными требованиями являются высокая прочность при комнатной температуре и жаропрочность в интервале температур 1100-1250oС

Литьевые изделия из специального сплава на никелевой основе (варианты), способ изготовления изделий из специального сплава и способ термической обработки этих изделий // 2235798

Изобретение относится к области металлургии, а именно к изделиям из жаропрочного никелевого сплава, способам их получения и термической обработки

Сплав на основе интерметаллида ni3al и изделие, выполненное из него // 2237093

Изобретение относится к области металлургии, а именно к литейным жаропрочным сплавам на основе интерметаллида Ni3Al и изделиям, получаемым методом точного литья, таким как рабочие и сопловые лопатки, элементы камер сгорания, створки и другие детали ГТД, используемым в авиационной технике, автомобильной промышленности, судостроении

Литейный сплав на основе никеля // 2237741

Изобретение относится к металлургии, в частности к сплавам на основе никеля, используемым для наплавки на детали, работающие в жестких условиях при высокотемпературной сульфидно-оксидной коррозии

Сплав на основе интерметаллида ni3al и изделие, выполненное из него // 2245387

Изобретение относится к области металлургии, а именно к литейным интерметаллидным сплавам на основе Ni3Al и изделиям, получаемым из этого сплава методом точного литья по выплавляемым моделям с поликристаллической, направленной столбчатой и монокристаллической структурами, например, рабочим и сопловым лопаткам, деталям газотурбинных двигателей, применяемых в авиационной, автомобильной промышленности и судостроении

Припой на основе никеля // 2254972

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к припоям на основе никеля, которое может найти применение при изготовлении паяных деталей горячего тракта турбин ГТД

Жаропрочный литейный сплав на основе никеля и изделие, выполненное из него // 2256715

Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению жаропрочных литейных сплавов на основе никеля, и может быть использовано для получения методом направленной кристаллизации деталей узлов газотурбинных двигателей и установок, преимущественно турбинных лопаток с монокристаллической и направленной структурами, работающих при высоких температурах

Сплав на основе интерметаллида ni3al и изделие, выполненное из него // 2256716

Изобретение относится к области металлургии, а именно к литейным интерметаллидным сплавам на основе Ni3Al и изделиям, получаемым методом точного литья по выплавляемым моделям с монокристаллической структурой, таким как рабочие лопатки газотурбинных двигателей авиационной промышленности

Жаропрочный свариваемый сплав на основе никеля и изделие, выполненное из него // 2256717

Изобретение относится к области металлургии, а именно к жаропрочным свариваемым сплавам на основе никеля, предназначены для изготовления корпусов, кожухов, теплозащитных экранов и других сварных узлов и деталей, работающих при температурах до 900°С

Жаропрочный сплав на основе никеля // 2257420

Изобретение относится к области металлургии, а именно к жаропрочным сплавам на основе никеля, предназначенным для тяжелонагруженных деталей, работающих при повышенных температурах в газотурбинных двигателях

Литейный сплав на основе никеля // 2264479

Изобретение относится к области металлургии, а именно к литейным сплавам на основе никеля