EA022421B1 - Die steel - Google Patents

Die steel Download PDF

Info

Publication number
EA022421B1
EA022421B1 EA201201331A EA201201331A EA022421B1 EA 022421 B1 EA022421 B1 EA 022421B1 EA 201201331 A EA201201331 A EA 201201331A EA 201201331 A EA201201331 A EA 201201331A EA 022421 B1 EA022421 B1 EA 022421B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
steel
iron
chromium
vanadium
molybdenum
Prior art date
Application number
EA201201331A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
EA201201331A1 (en
Inventor
Евгений Иванович Понкратин
Original Assignee
Общество С Ограниченной Ответственностью "Интерсталь"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество С Ограниченной Ответственностью "Интерсталь" filed Critical Общество С Ограниченной Ответственностью "Интерсталь"
Priority to EA201201331A priority Critical patent/EA022421B1/en
Publication of EA201201331A1 publication Critical patent/EA201201331A1/en
Publication of EA022421B1 publication Critical patent/EA022421B1/en

Links

Abstract

The invention relates to iron and steel industry, particularly to compositions of steels and alloys used for production of tools for impact hot forming. The die steel for hot forming contains components in the following ratio, wt.%: carbon 0.44-0.52; silicium 0.18-0.40; manganese 0.45-0.75; chromium 0.80-1.20; nickel 1.30-1.70; molybdenum 0.35-0.65; vanadium 0.18-0.25; aluminium 0.02-0.10; titanium 0.04-0.10; boron 0.001-0.003; niobium 0.05-0.13; calcium 0.005-0.06; iron - the rest. The technical result is increased impact toughness of steel and ultimate tensile strength without decreasing hardness of forming accessories.

Description

Изобретение относится к области чёрной металлургии, в частности к составам сталей и сплавов, применяемых для изготовления инструмента ударного действия горячего деформирования. Заявленная штамповая сталь может быть применена в машиностроении и металлообрабатывающей промышленности для изготовления кузнечно-прессового инструмента, подвергающегося для повышения стойкости упрочнению поверхности.The invention relates to the field of ferrous metallurgy, in particular to compositions of steels and alloys used for the manufacture of impact tools of hot deformation. The claimed stamped steel can be used in mechanical engineering and the metal industry for the manufacture of forging tools, subjected to hardening to increase the surface hardening.

Известные штамповые стали типа 5ХНМ, 4ХМНФС, 5Х2МНФ [1], а также [2], которые используются для изготовления формообразующей оснастки, содержащие компоненты при следующем соотношении, мас.%:Known die steels of the type 5XHM, 4XMNFS, 5X2MNF [1], as well as [2], which are used for the manufacture of forming equipment, containing components in the following ratio, wt.%:

углерод carbon 0,50 - 0,60 0.50 - 0.60 кремний silicon 0,10-0,40 0.10-0.40 марганец manganese 0,50-0,80 0.50-0.80 хром chromium 0,50-0,80 0.50-0.80 никель nickel 1,40-1,80 1.40-1.80 молибден molybdenum 0,15-0,30 0.15-0.30 железо iron остальное rest

Недостаток указанных сталей проявляется в низкой твердости, теплостойкости упрочненного поверхностного слоя и низкой ударной вязкости.The disadvantage of these steels is manifested in low hardness, heat resistance of the hardened surface layer and low impact strength.

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому эффекту является сталь состава [3] при следующем соотношении компонентов, мас.%:Closest to the proposed technical essence and the achieved effect is steel composition [3] with the following ratio of components, wt.%:

углерод carbon 0,46-0,58 0.46-0.58 кремний silicon 0,18-0,40 0.18-0.40 марганец manganese 0,45 - 0,75 0.45 - 0.75 хром chromium 0,80-1,20 0.80-1.20 никель nickel 1,30-1,70 1.30-1.70 молибден molybdenum 0,35-0,65 0.35-0.65 ванадий vanadium 0,18-0,25 0.18-0.25 алюминий aluminum 0,01-0,04 0.01-0.04 титан titanium 0,02-0,04 0.02-0.04 бор boron 0,001 -0,003 0.001-0.003 цирконий zirconium 0,02-0,04 0.02-0.04 железо iron остальное, rest,

Указанный источник можно рассматривать в качестве прототипа заявленного изобретения. Недостатком указанной стали является недостаточно высокие ударная вязкость и предел прочности при требуемой твердости, что приводит к значительному снижению стойкости формообразующей оснастки.The specified source can be considered as a prototype of the claimed invention. The disadvantage of this steel is not enough high toughness and tensile strength at the required hardness, which leads to a significant decrease in the resistance of the forming tooling.

Задачей изобретения является повышение ударной вязкости стали и предела прочности без снижения твердости формообразующей оснастки.The objective of the invention is to increase the toughness of steel and tensile strength without reducing the hardness of the forming tooling.

Технический результат достигается тем, что компоненты штамповой стали находятся в следующем соотношении, мас.%:The technical result is achieved by the fact that the components of die steel are in the following ratio, wt.%:

углерод carbon 0,44-0,52 0.44-0.52 кремний silicon 0,18-0,40 0.18-0.40 марганец manganese 0,45 - 0,75 0.45 - 0.75 хром chromium 0,80-1,20 0.80-1.20 никель nickel 1,30-1,70 1.30-1.70 молибден molybdenum 0,35-0,65 0.35-0.65 ванадий vanadium 0,18-0,25 0.18-0.25 алюминий aluminum 0,02-0,10 0.02-0.10 титан titanium 0,04-0,10 0.04-0.10 бор boron 0,001 - 0,003 0.001 - 0.003 ниобий niobium 0,05-0,13 0.05-0.13 кальций calcium 0,005 - 0,06 0.005 - 0.06 железо iron остальное rest

Понижение содержания углерода связано с необходимостью увеличения ударной вязкости сталиThe decrease in carbon content is associated with the need to increase the toughness of steel

- 1 022421 для обеспечения работоспособности технологической оснастки при ударных нагрузках, причём при содержании углерода менее 0,44% запас прочности недостаточен, а при содержании углерода более 0,52% резко снижается ударная вязкость.- 1 022421 to ensure the operability of tooling under shock loads, and when the carbon content is less than 0.44%, the safety margin is insufficient, and when the carbon content is more than 0.52%, the toughness sharply decreases.

Указанное содержание хрома и ванадия создаёт благоприятные условия для упрочнения металлической матрицы, обеспечивающего максимум кратковременной прочности стали при повышенной температуре. Причём содержание хрома менее 0,8% приводит к значительному снижению теплостойкости стали, а более 1,20 начинает снижать прочность при температурах выше 500°С. Ванадий в указанных пределах упрочняет металлическую матрицу за счет измельчения зерна.The specified content of chromium and vanadium creates favorable conditions for the hardening of the metal matrix, which provides maximum short-term strength of steel at elevated temperatures. Moreover, the chromium content of less than 0.8% leads to a significant decrease in the heat resistance of steel, and more than 1.20 begins to reduce strength at temperatures above 500 ° C. Vanadium within the specified limits strengthens the metal matrix by grinding grain.

Введение в сталь молибдена, титана и бора позволяет существенно повысить прокаливаемость стали, что особенно важно для крупногабаритной оснастки. Также титан сильно уменьшает зерно, делает его менее угловатым, что повышает пластические свойства стали.The introduction of molybdenum, titanium and boron into steel can significantly increase the hardenability of steel, which is especially important for large equipment. Also, titanium greatly reduces grain, makes it less angular, which increases the plastic properties of steel.

Дополнительное легирование ниобием уменьшает величину зерна в стали и повышает прочность при высоких температурах. Кальций обеспечивает снижение концентраций внутренних напряжений за счет глобулизации неметаллических включения и предания им шаровидной формы.Additional alloying with niobium reduces the grain size in steel and increases strength at high temperatures. Calcium provides a decrease in the concentration of internal stresses due to the globulation of non-metallic inclusions and their spherical shape.

Химический состав опытных плавок приведен в табл. 1.The chemical composition of the experimental heats is given in table. one.

Таблица 1. Химический состав опытных плавокTable 1. The chemical composition of the experimental swimming trunks

Плавка Melting Содержание элементов, % The content of elements,% С FROM δί δί Мп Mp Сг SG Мо Mo V V Νί Νί А1 A1 Τί Τί В IN N6 N6 Са Sa 1 one 0,44 0.44 0,40 0.40 0,75 0.75 0,94 0.94 0,65 0.65 0,18 0.18 1,70 1.70 0,10 0.10 0,04 0.04 0,001 0.001 0,05 0.05 0,005 0.005 2 2 0,52 0.52 0,20 0.20 0,45 0.45 1,05 1.05 0,54 0.54 0,20 0.20 1,30 1.30 0,04 0.04 0,10 0.10 0,004 0.004 0,13 0.13 0,06 0.06 3 3 0,52 0.52 0,38 0.38 0,45 0.45 1,20 1.20 0,50 0.50 0,25 0.25 1,32 1.32 0,10 0.10 0,10 0.10 0,004 0.004 0,13 0.13 0,06 0.06 4 4 0,50 0.50 0,28 0.28 0,52 0.52 0,98 0.98 0,46 0.46 0,22 0.22 1,64 1,64 0,05 0.05 0,06 0.06 0,002 0.002 0,10 0.10 0,02 0.02 5 5 0,48 0.48 0,18 0.18 0,60 0.60 0,80 0.80 0,35 0.35 0,18 0.18 1,50 1,50 0,07 0,07 0,08 0.08 0,0025 0.0025 0,07 0,07 0,02 0.02 прото- тип* proto- type of* 0,56 0.56 0,39 0.39 0,75 0.75 1,00 1.00 0,58 0.58 0,19 0.19 1,30 1.30 0,01 0.01 0,04 0.04 0,002 0.002 - - - -

Содержание серы и фосфора во всех плавках не более 0,02 и 0,025 мас.% соответственно, остальное - железо;The sulfur and phosphorus content in all swimming trunks is not more than 0.02 and 0.025 wt.%, Respectively, the rest is iron;

* - содержание циркония - 0,02 мас.%* - zirconium content - 0.02 wt.%

Свойства сталей определяли на образцах, вырезанных из прокованной заготовки с поверхности и центральной части. Образцы подвергали следующей термообработке: закалка при 950°С в масле, отпуск при 560°С в течение 2 ч. Далее проводили диффузионное упрочнение поверхности образца посредством нанесения карбонитрирующей обмазки с последующим нагревом в печи при температуре 540°С.The properties of steels were determined on samples cut from a forged billet from the surface and central part. The samples were subjected to the following heat treatment: quenching at 950 ° С in oil, tempering at 560 ° С for 2 h. Next, diffusion hardening of the surface of the sample was carried out by applying carbonitriding coating followed by heating in an oven at a temperature of 540 ° С.

Теплостойкость оценивали по твёрдости стали после 4 ч выдержки при 640°С. Предел прочности определяли на стандартных укороченных образцах. Выносливость оценивали по пределу выносливости (δ-1) при испытаниях на изгиб с кручением гладких диффузионноупрочненных образцов на машине МУИ-6000 при базе Ν=104 циклов. Ударную вязкость определяли по стандартной методике, микротвердость упрочненного слоя - на приборе при нагрузке 0,981 Н. Результаты испытаний приведены в табл. 2.Heat resistance was assessed by the hardness of steel after 4 h exposure at 640 ° C. The tensile strength was determined on standard shortened samples. Endurance was evaluated by the endurance limit (δ -1 ) during bending tests with torsion of smooth diffusion-strengthened samples on an MUI-6000 machine with a base of Ν = 10 4 cycles. Impact strength was determined by standard methods, the microhardness of the hardened layer on the device at a load of 0.981 N. The test results are shown in table. 2.

Таблица 2. Свойства опытных сталейTable 2. Properties of experimental steels

Плавка Melting Теплостойкость 640°С, НКСэ 4 ч Heat resistance 640 ° C, NKSe 4 h Ударная вязкость, МДж/м2 Impact strength, MJ / m 2 Предел прочности, σΒ, МПаTensile strength, σ Β , MPa Предел выносливости, σ.ι, МПа Limit stamina σ.ι, MPa Микротвер- дость упрочненного слоя, ГПА Mikrotver- Dost hardened layer, GPA 1 one 43 43 0,63 0.63 1580/1570 1580/1570 1180/1080 1180/1080 10,4 10,4 2 2 44 44 0,61 0.61 1630/1620 1630/1620 1270/1140 1270/1140 10,8 10.8 3 3 45 45 0,60 0.60 1650/1640 1650/1640 1240/1120 1240/1120 10,8 10.8 4 4 44 44 0,62 0.62 1610/1600 1610/1600 1210/1090 1210/1090 10,4 10,4 5 5 43 43 0,63 0.63 1590/1580 1590/1580 1190/1080 1190/1080 10,6 10.6 прото- тип proto- type of 44 44 0,57 0.57 1520/1510 1520/1510 1170/1080 1170/1080 10,3 10.3

В числителе - для поверхности, в знаменателе - для центра заготовкиIn the numerator - for the surface, in the denominator - for the center of the workpiece

Анализ результатов испытаний свидетельствует о более высоком комплексе свойств разработанной стали, а именно, повышении вязкости и прочности оснастки при ударных нагрузках. Из предлагаемой и известной стали [3] были изготовлены штамповые вставки размером 200x300x500 мм для штамповки детали вилка из стали 40Х.An analysis of the test results indicates a higher complex of properties of the developed steel, namely, an increase in the viscosity and strength of tooling under shock loads. From the proposed and well-known steel [3], die inserts 200x300x500 mm in size were made for stamping a fork part from 40X steel.

- 2 022421- 2 022421

Результаты испытаний приведены в табл. 3.The test results are given in table. 3.

Таблица 3. Стойкость упрочненных вставок при прессовании стали 40ХTable 3. The resistance of the hardened inserts when pressing steel 40X

Сталь Steel Количество изготовленных деталей, тыс, шт. The number of manufactured parts, thousand, pcs. Заявленная Declared 6,5/10,1 6.5 / 10.1 прототип prototype 5,4/8,4 5.4 / 8.4

В числителе стойкость неупрочненных вставок, в знаменателе - упрочненных.In the numerator, the resistance of unstrengthened inserts, in the denominator - reinforced.

Анализ результатов показывает, что как до, так и после упрочнения рабочей поверхности, стойкость инструмента из предлагаемой стали на 20% выше, чем из известной [3].An analysis of the results shows that both before and after hardening of the working surface, the tool life of the proposed steel is 20% higher than that of the known [3].

Источники информации:Information sources:

1. Сорокин В.Г., Волосников А.В., Вяткин С.А. Марочник сталей и сплавов. -М.: Машиностроение. 1989, 640 с.1. Sorokin V.G., Volosnikov A.V., Vyatkin S.A. Marochnik steels and alloys. -M .: Engineering. 1989, 640 p.

2. Позняк А.А. и др. Штамповые стали. М.: Металлургия. 1980. 244 с.2. Poznyak A.A. and other stamped steels. M .: Metallurgy. 1980.244 s.

3. ΒΥ 6728 С1, 2004.3. ΒΥ 6728 C1, 2004.

Claims (1)

Штамповая сталь для горячего деформирования, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, никель, молибден, ванадий, алюминий, титан, бор и железо, отличающаяся тем, что дополнительно содержит ниобий и кальций при следующем соотношении компонентов, мас.%: углерод - 0,44-0,52, кремний - 0,18-0,40, марганец - 0,45-0,75, хром - 0,80-1,20, никель - 1,30-1,70, молибден - 0,35-0,65, ванадий - 0,18-0,25, алюминий - 0,02-0,10, титан - 0,04-0,10, бор - 0,001-0,003, ниобий - 0,05-0,13, кальций - 0,005-0,06, железо - остальное.Hot stamping steel containing carbon, silicon, manganese, chromium, nickel, molybdenum, vanadium, aluminum, titanium, boron and iron, characterized in that it additionally contains niobium and calcium in the following ratio, wt.%: Carbon - 0 , 44-0.52, silicon - 0.18-0.40, manganese - 0.45-0.75, chromium - 0.80-1.20, nickel - 1.30-1.70, molybdenum - 0 , 35-0.65, vanadium - 0.18-0.25, aluminum - 0.02-0.10, titanium - 0.04-0.10, boron - 0.001-0.003, niobium - 0.05-0 , 13, calcium - 0.005-0.06, iron - the rest.
EA201201331A 2012-08-24 2012-08-24 Die steel EA022421B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EA201201331A EA022421B1 (en) 2012-08-24 2012-08-24 Die steel

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EA201201331A EA022421B1 (en) 2012-08-24 2012-08-24 Die steel

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA201201331A1 EA201201331A1 (en) 2014-02-28
EA022421B1 true EA022421B1 (en) 2015-12-30

Family

ID=50185117

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA201201331A EA022421B1 (en) 2012-08-24 2012-08-24 Die steel

Country Status (1)

Country Link
EA (1) EA022421B1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6059053A (en) * 1983-09-09 1985-04-05 Daido Steel Co Ltd Hot working tool steel
SU1601188A1 (en) * 1988-11-21 1990-10-23 Предприятие П/Я А-1125 Die steel
RU2095460C1 (en) * 1996-02-26 1997-11-10 Алтайский государственный технический университет им.И.И.Ползунова Cast pressed steel
EP2236639A1 (en) * 2009-04-01 2010-10-06 Rovalma, S.A. Hot work tool steel with outstanding toughness and thermal conductivity
EP2476772A1 (en) * 2011-01-13 2012-07-18 Rovalma, S.A. High thermal diffusivity and high wear resistance tool steel

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6059053A (en) * 1983-09-09 1985-04-05 Daido Steel Co Ltd Hot working tool steel
SU1601188A1 (en) * 1988-11-21 1990-10-23 Предприятие П/Я А-1125 Die steel
RU2095460C1 (en) * 1996-02-26 1997-11-10 Алтайский государственный технический университет им.И.И.Ползунова Cast pressed steel
EP2236639A1 (en) * 2009-04-01 2010-10-06 Rovalma, S.A. Hot work tool steel with outstanding toughness and thermal conductivity
EP2476772A1 (en) * 2011-01-13 2012-07-18 Rovalma, S.A. High thermal diffusivity and high wear resistance tool steel

Also Published As

Publication number Publication date
EA201201331A1 (en) 2014-02-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101745224B1 (en) Steel for carburizing
US9777355B2 (en) Process for producing precipitation strengthening martensitic steel
JP7083242B2 (en) Hot tool steel with excellent thermal conductivity
JP2006213951A (en) Steel for carburized component excellent in cold workability, preventing coarsening of crystal grains in carburizing impact resistance and impact fatigue resistance
JP7168003B2 (en) steel
US20100021336A1 (en) Ball pin and bushings composed of rust-resistant steel
TW201835357A (en) Press hardened steel with extremely high strength and method for production
EP2647734A1 (en) Bearing steel exhibiting excellent machinability after spheroidizing annealing and excellent resistance to hydrogen fatigue after quenching/tempering
JP6693206B2 (en) Crankshaft, manufacturing method thereof, and crankshaft steel
JP2020026567A (en) Hot stamp die steel, hot stamp die and method for producing the same
JP2014145100A (en) Cold tool steel having reduced alloy addition amount
JP2019183215A (en) Carburization machine component and manufacturing method therefor
JP6158794B2 (en) Air curable impact resistant alloy steel, method of making the alloy, and article containing the alloy
WO2018139185A1 (en) Hot work tool steel with excellent thermal conductivity
Adetunji et al. Microstructures of mild steel spring after heat treatment
EA022421B1 (en) Die steel
EA017741B1 (en) Steel for producing machine components formed from solid stock
US2863763A (en) Ductile and tough high strength steel
ES2198903T3 (en) STEEL COMPOSITION FOR USEFUL.
JP2706940B2 (en) Manufacturing method of non-heat treated steel for nitriding
JP5734050B2 (en) Medium carbon steel with excellent rolling fatigue properties and induction hardenability
JP5025666B2 (en) Nitrided steel
JP4302480B2 (en) High hardness steel with excellent cold workability
RU2509162C1 (en) Process of making parts from steel castings
JPH09324258A (en) Nitrided parts

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ KZ KG TJ TM