CZ20032755A3 - Nástrojová ocel, způsob výroby dílů z této oceli a díl z oceli získaný uvedeným způsobem - Google Patents
Nástrojová ocel, způsob výroby dílů z této oceli a díl z oceli získaný uvedeným způsobem Download PDFInfo
- Publication number
- CZ20032755A3 CZ20032755A3 CZ20032755A CZ20032755A CZ20032755A3 CZ 20032755 A3 CZ20032755 A3 CZ 20032755A3 CZ 20032755 A CZ20032755 A CZ 20032755A CZ 20032755 A CZ20032755 A CZ 20032755A CZ 20032755 A3 CZ20032755 A3 CZ 20032755A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- steel
- titanium
- zirconium
- composition
- melt
- Prior art date
Links
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 46
- 239000010959 steel Substances 0.000 title claims abstract description 46
- 229910001315 Tool steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 19
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 23
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 13
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 5
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 41
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 31
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 30
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims description 30
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 25
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims description 14
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 claims description 11
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 10
- -1 tungsten carbides Chemical class 0.000 claims description 9
- 239000000161 steel melt Substances 0.000 claims description 8
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims description 8
- 239000010955 niobium Substances 0.000 claims description 7
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 6
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 5
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 4
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 4
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 4
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 claims description 4
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 4
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims description 3
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000007711 solidification Methods 0.000 claims description 2
- 230000008023 solidification Effects 0.000 claims description 2
- 238000007664 blowing Methods 0.000 claims 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims 1
- 238000003892 spreading Methods 0.000 claims 1
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 11
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 7
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 4
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 4
- 238000005496 tempering Methods 0.000 description 4
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 3
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 3
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 3
- 239000012943 hotmelt Substances 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000005204 segregation Methods 0.000 description 3
- 239000011669 selenium Substances 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 2
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 2
- 230000001627 detrimental effect Effects 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 description 2
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 2
- 238000005242 forging Methods 0.000 description 2
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 2
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 2
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 2
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000822 Cold-work tool steel Inorganic materials 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001021 Ferroalloy Inorganic materials 0.000 description 1
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N Selenium Chemical compound [Se] BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 229910001566 austenite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005587 bubbling Effects 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004581 coalescence Methods 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 230000008094 contradictory effect Effects 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002542 deteriorative effect Effects 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000001033 granulometry Methods 0.000 description 1
- 238000005098 hot rolling Methods 0.000 description 1
- 238000009863 impact test Methods 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 229910052711 selenium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 229910052714 tellurium Inorganic materials 0.000 description 1
- PORWMNRCUJJQNO-UHFFFAOYSA-N tellurium atom Chemical compound [Te] PORWMNRCUJJQNO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003856 thermoforming Methods 0.000 description 1
- UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N tungsten carbide Chemical compound [W+]#[C-] UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 1
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004580 weight loss Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
- C21C7/00—Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00
- C21C7/0056—Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00 using cored wires
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
- C21C7/00—Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00
- C21C7/0006—Adding metallic additives
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/001—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing N
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
- C22C38/42—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with copper
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
- C22C38/44—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with molybdenum or tungsten
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
- C22C38/46—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with vanadium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
- C22C38/50—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with titanium or zirconium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/60—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing lead, selenium, tellurium, or antimony, or more than 0.04% by weight of sulfur
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
- Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
Description
Nástrojová ocel, způsob výroby dílů z této oceli a díl z oceli ískaný uvedeným způsobem
• ·
Oblast techniky
Vynález se týká složení nástrojové oceli, mající zvýšenou houževnatost vzhledem k vlastnostem podle dosavadního stavu techniky, způsobu výroby oceli tohoto složení, jakož i dílů, které je tak možné získat.
Dosavadní stav techniky
Nástrojové oceli se v široké míře používají v řadě aplikací vyžadujících relativní přesuny mezi kovovými díly ve vzájemné dotyku, z nichž jeden musí co možná nejdéle zachovat svoji geometrickou celistvost. Jako příklad provedení je možno uvést obráběcí a řezné nástroje, jakož i metrologická vybavení .
Zachování geometrické celistvosti těchto dílů (dílců, součástek) vyžaduje dobrou odolnost proti opotřebení, dobrou odolnost proti deformaci a proti rozlomení při statických nebo dynamických namáháních, což vyžaduje, aby použitá ocel měla zvýšenou houževnatost a tvrdost.
Kromě toho musí jakost oceli vykazovat dobrou kalitelnost, aby struktura byla co možná nejhomogennější ve velkých tloušťkách po kalení.
Tyto různé požadavky se však ukazují často jako protikladné. Je tak znám druh nástrojové oceli pro prácí za studená, označené AISI D2 a široce rozšířené, obsahující 1,5 hmotn.% uhlíku a 12 hmotn.% chrómu s několika doplňkový-
-2mi přídavky karbidotvorných vytvrzovacích prvků jako Mo nebo
V. Velké obsahy uhlíku nebo chrómu vedou ke značné precipitaci eutektických karbidů typu M7C3, které jsou vytvářeny při vysoké teplotě na konci tuhnutí a jsou tedy hrubé a heterogenně rozložené v kovové matrici.
Jestliže přítomnost velkého objemového podílu tvrdých karbidů v oceli je příznivá pro zesílení odolnosti proti opotřebení, škodí jejich špatné rozdělení houževnatosti.
Aby se zmírnil tento problém, bylo již navrženo snižovat obsah uhlíku a chrómu v tomto typu ocelí na hodnoty přibližně 1 a 8% s kompenzací zvýšeného obsahu molybdenu o velikosti přibližně 2,5% (EP 0 930 374). Zmenšení obsahu uhlíku dovoluje snížit objemový podíl eutektických karbidů, což je příznivé pro houževnatost. Obohacení těchto karbidů molybdenem, které zvyšuje jejich tvrdost, dovoluje potom udržovat tvrdost oceli a její odolnost proti opotřebení.
Zůstává však potřeba ještě více zjemnit rozdělení těchto karbidů pro to, aby se zvýšila houževnatost bez zhoršení charakteristických vlastností oceli z hlediska tvrdosti a odolnost proti opotřebení.
Podstata vynálezu
Autoři konstatovali, že nové zlepšení kompromisu mezi houževnatostí a mechanickou odolností a odolností proti opotřebení vyplývá neočekávaným způsobem z dostatečného obsahu dusíku, doprovázeného minimálním obsahem titanu a/nebo zirkonia, který sám závisí na obsahu dusíku.
-3• ·
Konkrétněji bylo pozorováno zjemňování karbidů chrómu, molybdenu a wolframu a s tím spojené zvýšení houževnatosti, když je:
- jednak N > 0,004%, s výhodou > 0,006%,
- jednak (Ti+Zr/2) χ N > 2,5.104%2, přičemž obsahy Ti, Zr a N jsou vyjádřeny v procentech hmotnosti .
Tento spojený požadavek pokud jde o dusík a titan nebo zirkonium ukazuje, že aktivním faktorem je přítomnost nitridů titanu a nebo zirkonia, u nichž se předpokládá, že hrají roli zjemňování velikosti karbidů chrómu, molybdenu a wolframu. Střední velikost hrubých karbidů chrómu, molybdenu a wolframu tak přechází z typické hodnoty 10 μπι podle dosavadního stavu techniky na hodnotu přibližně 4 μπι podle vynálezu.
První předmětem vynálezu je tak ocel, jejíž složení obsahuje, v procentech hmotnosti:
| 0,8 5,0 | < C < Cr | < < | 1,5 14 |
| 0,2 | < Mn | < | 3 |
| Ni | < | 5 | |
| V | < | 1 | |
| Nb | < | 0,1 | |
| Si+Al | < | 2 | |
| Cu | < | 1 | |
| S | < | 0,3 | |
| Ca | < | 0,1 | |
| Se | < | 0,1 | |
| Te | < | 0,1 |
·· «··
-4·· ··
1,0 < Mo+W/2 < 4
0,06 < Ti+Zr/2 <0,15
0,004 < N < 0,02 přičemž zbytek složení je tvořený železem a nečistotami vyplývajícími z výroby, přičemž se kromě toho rozumí, že 2,5.10-4%2 < (Ti+Zr/2) x N.
V přednostním provedení vynálezu obsahuje složení, v
| procentech | hmotnosti: |
| 0,8 < C < | 1,5 |
| 7,0 < Cr < | 9 |
| 0,2 < Mn < | 1,5 |
| Ni < | 1 |
| 0,1 < V < | 0,6 |
| Nb < | 0,1 |
| Sí+Al < | 1,2 |
| Cu < | 1 |
| S < | 0,3 |
| Ca < | 0,1 |
| Se < | o,i |
| Te < | 0,1 |
2,4 < Mo+W/2 < 3
0,06 < Ti+Zr/2 < 0,15
0,004 < N < 0,02 přičemž zbytek složení je tvořený železem a nečistotami vyplývajícími z výroby, přičemž se dále rozumí, že 2,5.10-4%2 < (Ti+Zr/2) x N.
Obsah titanu a/nebo zirkonia v oceli podle vynálezu musí být od 0,06 do 0,15 hmotn.%. Nad 0,15 hmotn.% má totiž precipitace nitridů titanu a/nebo zirkonia sklon ke koales·· ·· cenci a ztrátě své účinnosti. Je-li naproti tomu obsah nižší než 0,06 hmotn.%, je množství přítomného titanu a/nebo zirkonia nedostatečné pro dostatečné vytváření nitridů titanu a/nebo zirkonia pro získání požadovaného zlepšení houževnatosti a odolnosti proti opotřebení. Bude možno si povšimnout, že zirkonium může nahrazovat úplně nebo částečně titan v poměru dvou dílů zirkonia na jeden díl titanu.
Obsah dusíku v oceli musí být od 0,004 do 0,02 hmotn.%, s výhodou od 0,006 do 0,02 hmotn.%. Jeho obsah se omezuje na 0,02 hmotn.%, neboť: nad ním má houževnatost sklon klesat.
Obsah uhlíku v oceli podle vynálezu musí být od 0,8 do 1,5 hmotn.%, s výhodou od 0,8 do 1,2 hmotn.%. Uhlík musí být přítomný v množství dostatečném pro vytvoření karbidů a dosažení úrovně tvrdosti, která se má u oceli dosáhnout.
V jiném výhodném provedení je obsah uhlíku v oceli podle vynálezu od 0,9 hmotn.% do 1,5 hmotn.% za účelem zajištění zlepšené tvrdosti, při nezměněném tepelném zpracování, a zesílení odolnosti proti opotřebení zvyšováním objemového podílu tvrdých karbidů.
Obsah chrómu v oceli podle vynálezu musí být od 5 do 14 hmotn.%, s výhodou od 7 do 9 hmotn.%. Tento prvek umožňuje jednak zvýšit kalitelnost oceli a jednak vytvořit vytvrzující karbidy.
Obsah manganu v oceli podle vynálezu musí být od 0,2 do 3 hmotn.%, s výhodou od 0,2 do 1,5 hmotn.%. Tento prvek
-6se přidává do složení, protože jde o prvek zpevňující při kalení, ale jeho obsah se omezuje pro omezení segregace, která by vyvolala špatnou kovatelnost a příliš malou houževnatost.
Ocel může obsahovat až 5 hmotn.% niklu. S výhodou musí obsah tohoto prvku zůstat pod 1 hmotn.%. Je možné ho přidávat do složení podle vynálezu, protože se jedná o prvek, který je zpevňující při kalení a nepřináší problémy segregace. Omezuje se však jeho obsah, neboť se jedná o gamagenní prvek, podporující tvorbu zbytkového austenitu.
Pro zesílení odolnosti proti změkčení v častém případě, kdy je ocel podrobena popouštění před použitím, je užitečné přidávat do složení silné karbidotvorné prvky, tvořící při popouštění jemné karbidy typu MC.
Mezi těmito prvky je dávána přednost vanadu, který se používá v množstvích nejméně 0,1% ale nepřesahujících 1%, přednostně nižších než 0,6%.
Niobu, který má sklon precipitovat při vyšší teplotě a který tak velmi škodí kovatelnosti oceli, je třeba se vyhnout a ve všech případech nebude přítomen v množství překračujícím hranici 0,1 hmotn.% a s výhodou bude jeho přítomnost nižší než 0,02 hmotn.%.
Obsah křemíku a/nebo hliníku v oceli podle vynálezu musí být nižší než 2 hmotn.%. Kromě role odkysličování oceli umožňují tyto prvky zpomalovat koalescenci karbidů za tepla a snižují tak kinetiku změkčování při popouštění. Jejich ob-7sah je však omezen, protože nad 2 hmotn.% vyvolávají křehnutí oceli.
Obsah molybdenu a/nebo wolframu v oceli podle vynálezu musí být od 1 do 4 hmotn.%, s výhodou od 2,4 do 3 hmotn.%. Bude možno si povšimnout, že wolfram může nahrazovat úplně nebo z části molybden v poměru dvou dílů wolframu na jeden díl molybdenu. Tyto dva prvky umožňují zlepšovat kalitelnost oceli a vytvářet tvrdící karbidy. Jejich obsah je omezen, neboř jsou zdrojem segregací.
Měď může být přítomna v oceli v množství nižším než 1%, aby neškodila kovatelnosti oceli.
Pro zlepšení obrobitelnosti oceli může být kromě toho přidána síra v množství nepřekračujícím 0,3%, eventuelně doprovázená vápníkem, selenem a telurem v podílech každý nižší než 0,1%.
Výroba oceli podle vynálezu, včetně způsobu přidávání titanu a/nebo zirkonia, se může provádět jakýmkoli klasickým postupem, ale může být výhodně prováděna způsobem podle vynálezu, který tvoří druhý předmět vynálezu.
Tento způsob výroby součástek (dílů, dílců - dále: součástek) obsahuje první fázi, při které se vyrábí tekutá ocel tavením souboru prvků složení podle vynálezu, s výjimkou titanu a/nebo zirkonia, a po té se přidávají do taveniny oceli titan a/nebo zirkon, aniž by v kterémkoli okamžiku docházel v tavenině oceli k tvorbě lokálních nadměrných koncentrací titanu a/nebo zirkonia.
-8Vynálezci totiž zjistili, že klasické postupy přidávání, podle dosavadního stavu techniky, titanu a zirkonia ve formě masivních prvků z feroslitiny nebo kovové, by vyvolávaly tvorbu hrubých a tedy méně četných nitridů titanu a/nebo zirkonia, zatímco jejich část se může oddělovat. Tato situace se zdá být spojená s tím, že způsoby přidávání vyvolávají silné nadměrné lokální koncentrace titanu a/nebo zirkonia v kapalině v okolí přidávaných prvků.
Jeden ze způsobů provádění tohoto prvního pochodu způsobu podle vynálezu spočívá v tom, že se přidává titan a/nebo zirkonium do strusky kontinuálně kryjící ocelovou taveninu a titan a/nebo zirkonium se potom progresivním způsobem rozšiřuje do taveniny.
Další provedení tohoto prvního pochodu způsobu podle vynálezu spočívá v tom, že se titan a/nebo zirkonium přidává kontinuálním zaváděním drátu, sestávajícího z tohoto prvku nebo prvků, do ocelové taveniny při současném míchání taveniny probubláváním nebo jakýmkoli jiným vhodným způsobem
V rámci vynálezu je dávána přednost používání různých způsobů provádění, které byly popsány, ale rozumí se, že může být použit jakýkoli způsob umožňující předejít nadměrné lokální koncentraci titanu a/nebo zirkonia.
Výroba se zpravidla provádí v obloukové peci nebo v indukční peci.
Na výstupu z této výroby se tekutá ocel odlévá do in
-9gotů nebo plochého předlitku (bramového ingotu). Pro zjemňování struktury bude možné provádět míchání v kokile nebo i použít proces přetavování pod struskou pomocí spotřebovatelné elektrody.
Tyto ingoty nebo bramové ingoty se po té přeměňují vhodnými postupy tváření plastickou deformací za tepla, jako je například kování nebo válcování.
Ocel může být potom podrobována tepelnému zpracování klasickými způsoby pro nástrojové oceli. Takové tepelné zpracování může zahrnovat eventuelně žíhání pro usnadňování řezání a obrábění a po té austenitizaci, následovanou chlazením způsobem přizpůsobeným tloušice, jako je chlazení vzduchem nebo olejem, eventuelně následovanými popouštěními podle úrovně tvrdosti, která se má dosáhnout.
Třetím předmětem vynálezu je ocelový díl (dílec, součástka - dále: díl) složení podle vynálezu nebo získaný způsobem podle vynálezu, u něhož je střední velikost precipitátů karbidů chrómu, molybdenu nebo wolframu, pocházejících z tuhnutí, od 2,5 do 6 μιη, s výhodou od 3 do 4,5 μιη.
Příklady provedení vynálezu
Vynález je znázorněn na základě pozorování následujících příkladů, přičemž tabulka 1 poskytuje chemické složení testovaných ocelí, z nichž tavba 1 odpovídá vynálezu, zatímco tavba 2 je uváděna pro porovnání.
Složení (v hmotn.%)
Tavba 1
Tavba 2
| • | • | • | • | • · | • ••4- |
| • • • • · · | • • · • • · · | • • • • · · | • • • • · · | • · • · · • · • · | • • • · • · |
| c | 0,98 | 0,96 |
| Cr | 8,40 | 8,20 |
| Mn | 0,79 | 0,83 |
| Ni | 0,35 | 0,31 |
| Cu | 0,26 | 0,22 |
| V | 0,37 | 0,40 |
| Nb | 0,01 | 0,09 |
| Si | 0,97 | 0,94 |
| Al | 0,03 | 0,03 |
| Mo | 2,60 | 2,50 |
| W | - | - |
| Ti | 0,11 | 0,004 |
| Zr | - | - |
| N | 0,011 | 0,009 |
Použité zkratky:
Pv: objemová ztráta, vyjádřená v mm3
KV: energie na zlomení vzorku, vyjádřená v J/cm2
T: houževnatost, vyjádřená v J/cm^
PŘÍKLAD 1 - houževnatost
Vyrobí se dva díly z tavby 1 podle vynálezu a ze srovnávací tavby 2, a to válcováním ingotů, vyrobených z taveb těchto složení, za tepla při 1150°C. Vzorky se potom austenitizují při 1050°C po dobu jedné hodiny, kalí s v oleji a po té se podrobují dvojímu popouštění při 525°C po dobu jedné hodiny pro získání tvrdosti 60 HRC.
Po té se provedou dvě série pokusů používajících odlišných způsobů pro měření houževnatosti:
- rázová zkouška v ohybu na Charpyho vzorku ve formě tyče s V vrubem podle normy NF EN 10045-2, kterou se zjistí energie KV spotřebovaná na zlomení vzorku, a
- rázová zkouška v ohybu tyči bez vrubu (tyč 10 mm x 10 mm), kterou se získá houževnatost T.
Získané výsledky jsou shrnuty v následující tabulce:
KV T (J/cm2) (J/cm2)
Tavba 1 14,0 59
Tavba 2 10,5 47
Je patrné, že bez ohledu na použitou metodu má tavba 1 zlepšenou houževnatost vzhledem ke srovnávací tavbě.
PŘÍKLAD 2 - odolnost proti opotřebení
Vyrobí se dva díly způsobem analogickým vůči tomu, jaký je použit v příkladě 1, a provádí se měření odolnosti proti opotřebení podle normy ASTM G52, které dovoluje určovat objemovou ztrátu, k níž dochází u zkoušených vzorků. Tato zkouška spočívá v měření ztráty hmotnosti vzorku, vystaveného abrazivnímu opotřebení praménkem křemičitého písku s kalibrovanou granulometrií, zavedeným mezi pogumované kolo a pevný vzorek.
Získané výsledky jsou shrnuty do následující tabulky:
PV (mm3)
Tavba 1 Tavba
17.5
18.5 • ·
-12Je možno konstatovat, že tavba podle vynálezu vykazuje odolnost proti opotřebení o něco zlepšenou vzhledem ke srovnávací tavbě 2.
Claims (9)
1. Nástrojová ocel, jejíž složení obsahuje, v procentech hmotnosti:
0,06 < Ti+Zr/2 <0,15
0,004 < N < 0,02 přičemž zbytek složení je tvořený železem a nečistotami vyplývajícími z výroby, a přičemž se dále rozumí, že 2,5.10-4%2 < (Ti+Zr/2) x N.
2. Ocel podle nároku 1, vyznačená tím, že její složení obsahuje, v procentech hmotnosti:
2,4 < Mo+W/2 < 3
0,06 < Ti+Zr/2 < 0,15
0,004 < N < 0,02 přičemž zbytek složení je tvořený železem a nečistotami vyplývajícími z výroby, a přičemž se dále rozumí, že 2,5.10-4%2 < (Ti+Zr/2) x N.
3. Ocel podle nároku 1 nebo 2, vyznačená tím, že obsah niobu je nižší než 0,02 hmotn.% nebo rovný 0,02 hmotn.%.
4. Způsob podle kteréhokoli z nároků 1 až 3, vyznačený tím, že obsah dusíku je od 0,006 do 0,02 hmotn.%.
5. Způsob výroby dílu z oceli se složením podle kteréhokoli z nároků 1 až 4, vyznačený tím, že se vyrobí tekutá ocel tavením souboru prvků uvedeného složení, s výjimkou titanu a/nebo zirkonia, a po té se přidávají do taveniny oceli titan a/nebo zirkonium při zabraňování tomu, aby v kterémkoli okamžiku docházelo v tavenině oceli k tvorbě lokálních nadměrných koncentrací titanu a/nebo zirkonia, tekutá ocel se odlévá pro získání ingotu nebo bramového ingotu , a ingot nebo bramový ingot se podrobují tváření plastickou deformací za tepla a po té eventuelně tepelnému zpracování, pro získání uvedeného dílu.
-156. Způsob podle nároku 5, vyznačený tím, že přidávání titanu a/nebo zirkonia se provádí kontinuálně do strusky pokrývající taveninu tekuté oceli, přičemž titan a/nebo zirkonium se po té progresivně šíří do této ocelové taveniny.
7. Způsob podle nároku 5, vyznačený tím, že přidávání titanu a/nebo zirkonia se provádí kontinuálním zaváděním drátu sestávajícího z titanu a/nebo zirkonia do ocelové taveniny při současném míchání taveniny.
8. Způsob podle nároku 5, vyznačený tím, že přidávání titanu a/nebo zirkonia se provádí foukáním prášku obsahujícího titan a/nebo zirkonium do ocelové taveniny při současném míchání taveniny.
9. Díl s oceli se složením podle kteréhokoli z nároků 1 až 4 nebo získaný způsobem podle kteréhokoli z nároků 5 až 8, vyznačený tím, že střední velikost precipitátů karbidů chrómu, molybdenu nebo wolframu, pocházejících z tuhnutí, je od 2,5 do 6 μιη.
10. Díl z oceli podle nároku 9, vyznačený tím, že střední velikost precipitátů karbidů chrómu, molybdenu nebo wolframu, pocházejících z tuhnutí, je od 3 do 4,5 μιη.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR0105225A FR2823768B1 (fr) | 2001-04-18 | 2001-04-18 | Acier a outils a tenacite renforcee, procede de fabrication de pieces dans cet acier et pieces obtenues |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ20032755A3 true CZ20032755A3 (cs) | 2004-07-14 |
| CZ297762B6 CZ297762B6 (cs) | 2007-03-21 |
Family
ID=8862415
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ20032755A CZ297762B6 (cs) | 2001-04-18 | 2002-04-16 | Nástrojová ocel, zpusob výroby dílu z této oceli a díl z oceli nebo získaný uvedeným zpusobem |
Country Status (25)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7445750B1 (cs) |
| EP (1) | EP1379706B1 (cs) |
| JP (1) | JP4523230B2 (cs) |
| KR (1) | KR100846815B1 (cs) |
| CN (1) | CN1226441C (cs) |
| AR (1) | AR033220A1 (cs) |
| AT (1) | ATE282721T1 (cs) |
| AU (1) | AU2002257862B2 (cs) |
| BR (1) | BR0209018B1 (cs) |
| CA (1) | CA2444175C (cs) |
| CZ (1) | CZ297762B6 (cs) |
| DE (1) | DE60201984T2 (cs) |
| ES (1) | ES2231691T3 (cs) |
| FR (1) | FR2823768B1 (cs) |
| HU (1) | HU228835B1 (cs) |
| MX (1) | MXPA03009445A (cs) |
| MY (1) | MY127296A (cs) |
| PL (1) | PL197554B1 (cs) |
| PT (1) | PT1379706E (cs) |
| RU (1) | RU2279494C2 (cs) |
| SK (1) | SK286725B6 (cs) |
| TW (1) | TW554050B (cs) |
| UA (1) | UA74258C2 (cs) |
| WO (1) | WO2002083966A1 (cs) |
| ZA (1) | ZA200307900B (cs) |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AU2003289470A1 (en) | 2002-12-25 | 2004-07-22 | Hitachi Metals, Ltd. | Cold die steel excellent in characteristic of suppressing dimensional change |
| SI2126150T1 (sl) * | 2007-01-12 | 2011-09-30 | Rovalma Sa | Orodno jeklo za delo v hladnem z odliäśno moĺ˝nostjo varjenja |
| CN101215671B (zh) * | 2008-01-11 | 2010-08-04 | 北京工业大学 | 抗锌液腐蚀磨损材料及其制造方法 |
| RU2382112C1 (ru) * | 2008-05-27 | 2010-02-20 | ОАО "Златоустовский металлургический завод" | Ножевая сталь |
| RU2393264C1 (ru) * | 2009-03-13 | 2010-06-27 | Юлия Алексеевна Щепочкина | Сталь |
| CN103834872A (zh) * | 2012-11-26 | 2014-06-04 | 天工爱和特钢有限公司 | 高耐磨性模具钢 |
| CN103014518B (zh) * | 2012-12-10 | 2015-09-16 | 马鞍山市恒达耐磨材料有限责任公司 | 高碳高合金钢耐磨球及其制造方法 |
| CN103741051B (zh) * | 2014-01-24 | 2015-05-13 | 浙江郑氏刀剑有限公司 | 宝剑剑身制作方法 |
| CN104060191B (zh) * | 2014-06-27 | 2016-04-13 | 南京赛达机械制造有限公司 | 一种可提高冲击韧度的汽轮机叶片及其生产工艺 |
| CN105112788A (zh) * | 2015-08-10 | 2015-12-02 | 霍邱县忠振耐磨材料有限公司 | 一种球磨机用中碳中铬合金钢球及其制备方法 |
| CN105349903A (zh) * | 2015-10-28 | 2016-02-24 | 安徽省三方新材料科技有限公司 | 一种高铬高碳钢耐磨斗齿齿座 |
| US20240183014A1 (en) | 2022-12-03 | 2024-06-06 | Arthur Craig Reardon | High Speed Steel Composition |
Family Cites Families (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US1775615A (en) * | 1930-06-12 | 1930-09-09 | Heppenstall Co | Alloy steel |
| US3295966A (en) * | 1964-04-30 | 1967-01-03 | Crucible Steel Co America | Versatile low-alloy tool steel |
| JPS5214513A (en) * | 1975-07-25 | 1977-02-03 | Hitachi Metals Ltd | Alloy steel for tools |
| JPS57143468A (en) * | 1981-02-28 | 1982-09-04 | Daido Steel Co Ltd | High-speed tool steel |
| SU996506A1 (ru) * | 1981-07-15 | 1983-02-15 | Институт проблем литья АН УССР | Сталь |
| JPS62208457A (ja) * | 1986-03-10 | 1987-09-12 | Toshiba Corp | 可撓性磁気シ−ト記録再生装置 |
| JPS6411945A (en) * | 1987-07-03 | 1989-01-17 | Daido Steel Co Ltd | Cold tool steel |
| JPH0364429A (ja) * | 1989-07-31 | 1991-03-19 | Daido Steel Co Ltd | 被削性に優れた工具鋼 |
| SU1678082A1 (ru) * | 1990-02-26 | 1994-10-30 | Производственное объединение "Ижорский завод" | Штамповая сталь |
| EP0458646B1 (en) * | 1990-05-23 | 1997-09-10 | Aichi Steel Works, Ltd. | Bearing steel |
| FR2666351B1 (fr) * | 1990-08-29 | 1993-11-12 | Creusot Loire Industrie | Procede d'elaboration d'un acier a outils destine notamment a la fabrication de moules et acier obtenu par ce procede. |
| JPH05156407A (ja) * | 1991-12-06 | 1993-06-22 | Hitachi Metals Ltd | 高性能転造ダイス用鋼およびその製造方法 |
| FR2727431B1 (fr) * | 1994-11-30 | 1996-12-27 | Creusot Loire | Procede d'elaboration d'un acier au titane et acier obtenu |
| US5830287A (en) * | 1997-04-09 | 1998-11-03 | Crucible Materials Corporation | Wear resistant, powder metallurgy cold work tool steel articles having high impact toughness and a method for producing the same |
| SE511747C2 (sv) * | 1998-03-27 | 1999-11-15 | Uddeholm Tooling Ab | Kallarbetsstål |
| JP4352491B2 (ja) * | 1998-12-25 | 2009-10-28 | 大同特殊鋼株式会社 | 快削性冷間工具鋼 |
-
2001
- 2001-04-18 FR FR0105225A patent/FR2823768B1/fr not_active Expired - Lifetime
-
2002
- 2002-04-08 MY MYPI20021261A patent/MY127296A/en unknown
- 2002-04-09 TW TW091107066A patent/TW554050B/zh not_active IP Right Cessation
- 2002-04-16 RU RU2003133465/02A patent/RU2279494C2/ru active
- 2002-04-16 UA UA20031110383A patent/UA74258C2/uk unknown
- 2002-04-16 AU AU2002257862A patent/AU2002257862B2/en not_active Expired
- 2002-04-16 PT PT02727658T patent/PT1379706E/pt unknown
- 2002-04-16 BR BRPI0209018-0A patent/BR0209018B1/pt not_active IP Right Cessation
- 2002-04-16 CA CA002444175A patent/CA2444175C/fr not_active Expired - Lifetime
- 2002-04-16 PL PL363285A patent/PL197554B1/pl unknown
- 2002-04-16 ES ES02727658T patent/ES2231691T3/es not_active Expired - Lifetime
- 2002-04-16 JP JP2002581704A patent/JP4523230B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 2002-04-16 AT AT02727658T patent/ATE282721T1/de active
- 2002-04-16 DE DE60201984T patent/DE60201984T2/de not_active Expired - Lifetime
- 2002-04-16 KR KR1020037013556A patent/KR100846815B1/ko not_active Expired - Lifetime
- 2002-04-16 CN CNB028084276A patent/CN1226441C/zh not_active Expired - Lifetime
- 2002-04-16 SK SK1299-2003A patent/SK286725B6/sk not_active IP Right Cessation
- 2002-04-16 US US10/474,841 patent/US7445750B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2002-04-16 HU HU0303947A patent/HU228835B1/hu unknown
- 2002-04-16 EP EP02727658A patent/EP1379706B1/fr not_active Expired - Lifetime
- 2002-04-16 MX MXPA03009445A patent/MXPA03009445A/es active IP Right Grant
- 2002-04-16 CZ CZ20032755A patent/CZ297762B6/cs not_active IP Right Cessation
- 2002-04-16 WO PCT/FR2002/001302 patent/WO2002083966A1/fr not_active Ceased
- 2002-04-17 AR ARP020101391A patent/AR033220A1/es unknown
-
2003
- 2003-10-09 ZA ZA200307900A patent/ZA200307900B/en unknown
Also Published As
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6366326B2 (ja) | 高靱性熱間工具鋼およびその製造方法 | |
| JP6581782B2 (ja) | 被削性および軟化抵抗性に優れた高靱性熱間工具鋼 | |
| EP3631032A1 (en) | High-strength, hot rolled abrasive wear resistant steel strip | |
| CZ20032755A3 (cs) | Nástrojová ocel, způsob výroby dílů z této oceli a díl z oceli získaný uvedeným způsobem | |
| JP2636816B2 (ja) | 合金工具鋼 | |
| WO2012118053A1 (ja) | 靭性に優れた熱間工具鋼およびその製造方法 | |
| JPH07102342A (ja) | 高靱性熱間工具鋼 | |
| JP5680461B2 (ja) | 熱間工具鋼 | |
| JP2005336553A (ja) | 熱間工具鋼 | |
| JPH02247357A (ja) | 転造ダイス用鋼 | |
| JP2014210941A (ja) | 高温焼戻し硬さに優れた粉末高速度工具鋼 | |
| JP2005187900A (ja) | 表面処理性に優れた冷間工具鋼、金型用部品、および金型 | |
| CN109415793B (zh) | 用于工具保持件的钢 | |
| JP3780690B2 (ja) | 被削性および工具寿命に優れた熱間工具鋼 | |
| JPH07116550B2 (ja) | 低合金高速度工具鋼およびその製造方法 | |
| JPH09227990A (ja) | 高温強度及び破壊靱性に優れた熱間工具鋼 | |
| JP7220750B1 (ja) | 高温強度と靭性に優れた熱間工具鋼 | |
| JP5907416B2 (ja) | 靭性に優れた熱間工具鋼の製造方法 | |
| WO2024024407A1 (ja) | 合金鋼 | |
| JP2004315840A (ja) | 被削性に優れた冷間工具鋼及びその製造方法 | |
| JPH01176054A (ja) | 冷間工具鋼 | |
| JPH1017987A (ja) | 高温強度及び破壊靭性に優れた熱間工具鋼 | |
| HK1062460B (en) | Tool steel having high toughness, method for producing parts made of said steel, and parts thus obtained | |
| JPH1025545A (ja) | 冷間工具鋼 | |
| JP2003268487A (ja) | 非調質鋼 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MK4A | Patent expired |
Effective date: 20220416 |