PL196489B1 - Stop stali i zastosowanie stopu stali - Google Patents
Stop stali i zastosowanie stopu staliInfo
- Publication number
- PL196489B1 PL196489B1 PL361985A PL36198501A PL196489B1 PL 196489 B1 PL196489 B1 PL 196489B1 PL 361985 A PL361985 A PL 361985A PL 36198501 A PL36198501 A PL 36198501A PL 196489 B1 PL196489 B1 PL 196489B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- steel
- steel alloy
- alloy according
- holders
- 30min
- Prior art date
Links
- 229910000851 Alloy steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 62
- 238000010137 moulding (plastic) Methods 0.000 title claims description 8
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 76
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims abstract description 76
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 24
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical group [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 17
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 17
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 13
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 9
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 30
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 24
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 16
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 28
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 22
- 238000005496 tempering Methods 0.000 description 19
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 17
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 14
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 14
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 13
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 12
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 11
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 11
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 11
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 11
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 10
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 9
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 9
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 8
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 7
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 7
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910000734 martensite Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 6
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910001566 austenite Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 4
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 4
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 4
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 4
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 4
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 4
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 2
- 238000007656 fracture toughness test Methods 0.000 description 2
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 150000004763 sulfides Chemical class 0.000 description 2
- 230000002087 whitening effect Effects 0.000 description 2
- 229910004709 CaSi Inorganic materials 0.000 description 1
- AGVJBLHVMNHENQ-UHFFFAOYSA-N Calcium sulfide Chemical class [S-2].[Ca+2] AGVJBLHVMNHENQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241001062472 Stokellia anisodon Species 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- OSMSIOKMMFKNIL-UHFFFAOYSA-N calcium;silicon Chemical compound [Ca]=[Si] OSMSIOKMMFKNIL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- -1 chromium carbides Chemical class 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 1
- 238000005242 forging Methods 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 238000009689 gas atomisation Methods 0.000 description 1
- 230000009036 growth inhibition Effects 0.000 description 1
- 238000001513 hot isostatic pressing Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VCTOKJRTAUILIH-UHFFFAOYSA-N manganese(2+);sulfide Chemical class [S-2].[Mn+2] VCTOKJRTAUILIH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001105 martensitic stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000004663 powder metallurgy Methods 0.000 description 1
- 230000001376 precipitating effect Effects 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000001073 sample cooling Methods 0.000 description 1
- 238000005204 segregation Methods 0.000 description 1
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 1
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 238000009628 steelmaking Methods 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- 229910052902 vermiculite Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019354 vermiculite Nutrition 0.000 description 1
- 239000010455 vermiculite Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C33/00—Making ferrous alloys
- C22C33/02—Making ferrous alloys by powder metallurgy
- C22C33/0257—Making ferrous alloys by powder metallurgy characterised by the range of the alloying elements
- C22C33/0264—Making ferrous alloys by powder metallurgy characterised by the range of the alloying elements the maximum content of each alloying element not exceeding 5%
-
- 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
- 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
- C22C38/60—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing lead, selenium, tellurium, or antimony, or more than 0.04% by weight of sulfur
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F2998/00—Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy
- B22F2998/10—Processes characterised by the sequence of their steps
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
- Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)
- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
- Gripping Jigs, Holding Jigs, And Positioning Jigs (AREA)
- Connection Of Plates (AREA)
Abstract
1. Stop stali, znamienny tym, ze odznacza si e nast epuj acym sk ladem chemicznym podanym w procentach wagowych: 0,06-0,15 C, 0,07-0,20 N, 0,16 = C + N = 0,26, 0,1-1,0 Si, 0,1-2,0 Mn, 12,5- 14,5 Cr, 0,8-2,5 Ni, 0,1-1,5 Mo, ewentualnie wanad w ilo sci do 0,7 V, ewentualnie jeden lub wi ecej spo sród pierwiastków S, C oraz O w celu poprawy skrawalno sci stali w ilo sciach do 0,25 S, do 0,01 (100 ppm) Ca, do 0,01 (100 ppm) O, reszta zelazo oraz nieuniknione zanieczyszczenia. PL PL PL PL
Description
| RZECZPOSPOLITA POLSKA | (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (21) Numer zgłoszenia: 361985 | (11) 196489 (13) B1 |
| (22) Data zgłoszenia: 22.11.2001 | (51) Int.Cl. C22C 38/18 (2006.01) | |
| (86) Data i numer zgłoszenia międzynarodowego: 22.11.2001, PCT/SE01/02576 | C22C 38/40 (2006.01) | |
| Urząd Patentowy | (87) Data i numer publikacji zgłoszenia międzynarodowego: | |
| Rzeczypospolitej Polskiej | 20.06.2002, WO02/48418 PCT Gazette nr 25/02 |
(54)
Stop stali i zastosowanie stopu stali
| (30) Pierwszeństwo: 11.12.2000,SE,0004586-4 | (73) Uprawniony z patentu: UDDEHOLM TOOLING AKTIEBOLAG, Hagfors,SE |
| (43) Zgłoszenie ogłoszono: 18.10.2004 BUP 21/04 | (72) Twórca(y) wynalazku: Odd Sandberg,Uddeholm,SE Magnus Tidesten,Hagfors,SE |
| (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: 31.01.2008 WUP 01/08 | (74) Pełnomocnik: Szalkiewicz Tadeusz, PATPOL Sp. z o.o. |
(57) 1. Stop stali, znamienny tym, że odznacza się następującym składem chemicznym podanym w procentach wagowych: 0,06-0,15 C, 0,07-0,20 N, 0,16 < C + N < 0,26, 0,1-1,0 Si, 0,1-2,0 Mn, 12,514,5 Cr, 0,8-2,5 Ni, 0,1-1,5 Mo, ewentualnie wanad w ilości do 0,7 V, ewentualnie jeden lub więcej spośród pierwiastków S, C oraz O w celu poprawy skrawalności stali w ilościach do 0,25 S, do 0,01 (100 ppm) Ca, do 0,01 (100 ppm) O, reszta żelazo oraz nieuniknione zanieczyszczenia.
PL 196 489 B1
Opis wynalazku
Przedmiotem niniejszego wynalazku jest stop stali i zastosowanie stopu stali, a w szczególności stop stali znajdujący zastosowanie w procesie wytwarzania uchwytów oraz detali uchwytów, w narzędziach do formowania tworzyw sztucznych. Wynalazek ten dotyczy również uchwytów oraz detali uchwytów wytwarzanych ze stali tego rodzaju, jak również półfabrykatów wykonanych z tego stopu na potrzeby wytwarzania uchwytów oraz detali uchwytów tego rodzaju.
Uchwyty oraz detale uchwytów stosowane w narzędziach do formowania tworzyw sztucznych, wykorzystywane są w funkcji elementów zaciskowych i/lub szkieletowych w kompletach narzędzi do formowania tworzyw sztucznych. Przy pomocy narzędzi tego rodzaju, produkt z tworzywa sztucznego wytwarzany jest w wybranym procesie formowania. Spośród detali uchwytów wymienić można płyty matrycowe oraz inne elementy konstrukcyjne, jak również ciężkie bloki o obszernym wgłębieniu, w których umieszcza się i unieruchamia narzędzie formujące. Uchwyty oraz ich detale wytwarzane są z wielu róż nych stopów stali, w tym nierdzewnej stali martenzytycznej. Do grupy tej należ y stal produkowana przez zgłaszającego i dostępna na rynku pod nazwą RAMAX S® o następującym składzie nominalnym w % wag.: 0,33 C, 0,35 Si, 1,35 Mn, 16,6 Cr, 0,55 Ni, 0,12 N, 0,12 S, reszta żelazo oraz zanieczyszczenia towarzyszące procesowi wytwarzania stali. Najbardziej zbliżonym do tego typem stali standaryzowanej jest AISI 420F. Stopy stali tego rodzaju charakteryzują się odpowiednią odpornością na korozję, choć nie posiadają mikrostruktury martenzytycznej o pożądanym stopniu jednorodności. Zawierać mogą natomiast ferryt oraz zabielenie, obecne w martenzycie nie odpuszczonym, co z kolei wytłumaczyć można pewną tendencją stali do segregacji. W związku z powyższym istnieje zapotrzebowanie na udoskonalenia w zakresie stali wykorzystywanej na potrzeby wytwarzania uchwytów. Pożądane jest również, by ta sama stal, ewentualnie przy uwzględnieniu pewnych zmian składu, znajdowała zastosowanie w procesie wytwarzania narzędzi do formowania.
Zadaniem niniejszego wynalazku jest przedstawienie stopu stali, który po jego hartowaniu oraz odpuszczaniu charakteryzuje się bardziej regularną strukturą niż to miało miejsce we wspomnianym wyżej stopie stali, nie zawierając zasadniczo ferrytu i/lub śladów zabielenia, to jest fragmentów charakteryzujących się znacznie wyższą twardością, jak również osiągnięcie jednego lub więcej spośród następujących parametrów jak dobra skrawalność, odpowiednia odporność na korozję, odpowiednia hartowność, zważywszy, że stal miałaby być wykorzystywana na potrzeby wytwarzania bloków uchwytów wykonanych z płyt o grubości przynajmniej 300 mm, a w pewnych wypadkach do 400 mm, odpowiednia plastyczność/wiązkość, twardość na poziomie 30-42 HRC, korzystnie 38-40 HRC po ulepszaniu cieplnym, duża polerowalność, przynajmniej zgodnie z korzystnym rozwiązaniem niniejszego wynalazku, co pozwala na zastosowanie w procesie wytwarzania narzędzi do formowania, przed którymi stawiane są wysokie wymogi w zakresie polerowalności.
Powyższe zrealizować można wówczas, gdy stal ma skład chemiczny według niniejszego wynalazku jak następuje.
Stop stali charakteryzuje się tym, że odznacza się następującym składem chemicznym podanym w procentach wagowych:0,06-0,15 C, 0,07-0,020% N, 0,16 < C + N < 0,26, 0,1-1,0 Si, 0,1-2,0 Mn, 12,5-14,5 Cr, 0,8-2,5 Ni, 0,1-1,5 Mo, ewentualnie wanad w ilości do 0,7 V, ewentualnie jeden lub więcej spośród pierwiastków S, C oraz O w celu poprawy skrawalności stali w ilościach do 0,25 S, do 0,01 (100 ppm) Ca, do 0,01 (100 ppm) O reszta, żelazo oraz nieuniknione zanieczyszczenia.
W innym wykonaniu zawiera 0,07-0,13 C. W jeszcze innym wykonaniu zawiera 0,08-0,15 N.
W innej wersji całkowita ilość C + N spełnia warunek 0,17 < C + N < 0,23.
Ponadto stop stali zawiera 0,1-0,7 Si.
Korzystnie zawiera 0,1-0,5 Si, a jeszcze bardziej korzystnie zawiera 0,1-0,4 Si.
Nadto stop stali zawiera do 1,5 Mn, korzystnie zawiera do 1,3 Mn.
Oprócz tego stop stali zawiera 13,0-14,0 Cr, korzystnie zawiera 13,1-13,7 Cr.
Dalej stop stali według zawiera 1,0-2,0 Ni, korzystnie zawiera 1,4-1,8 Ni.
Stop stali zawiera 0,1-0,9 Mo, korzystnie zawiera 0,4-0,6 Mo.
W innym wykonaniu stop stali zawiera przynajmniej 0,07 V, korzystnie przynajmniej 0,10 V, a najkorzystniej 0,10-0,30 V.
W innej wersji stop stali zawiera najwyżej 0,15 S, korzystnie 0,08-0,12 S.
Stop stali charakteryzuje się tym, że zawartość S, Ca lub O nie przekracza poziomu zanieczyszczeń.
PL 196 489 B1
W innej wersji stop stali wedł ug zastrz. 1, znamienny tym, ż e zawiera 0,06-0,13 C, 0,08-0,15 N, 0,1-0,4 Si, korzystnie 0,2-0,3 Si, 0,2-1,3 Mn, 12,5-13,6 Cr, 0,1-0,3 V, 0,2-0,8 Mo, 1,4-1,8 Ni.
Zastosowanie stopu stali opisanego w zastrzeżeniach 1 do 22 przewiduje się na uchwyty oraz detale uchwytów narzędzi do formowania tworzywa sztucznego.
Co się tyczy znaczenia obecności poszczególnych pierwiastków oraz ich wzajemnego oddziaływania w stopie stali, zastosowanie znajdują poniższe informacje, nie stanowiące zarazem ograniczenia ochrony patentowej do wybranej teorii.
Węgiel i azot stanowią pierwiastki o istotnym znaczeniu dla twardości oraz ciągliwości stali. Węgiel wpływa zarazem w znaczący sposób na zwiększenie twardości. Niemniej, węgiel wiąże chrom w postaci węglików chromu (węgliki M7C3), przez co może wpływać ujemnie na odporność stali na korozję. W związku z tym stal zawierać może najwyżej 0,15% węgla, korzystnie najwyżej 0,13% (w niniejszym opisie wartość procentowa dotyczy % wag., o ile nie zaznaczono inaczej). Węgiel posiada również inny korzystny wpływ, występując przykładowo wspólnie z azotem, będąc rozpuszczony w odpuszczonym martenzycie, wpływając przy tym na zwiększenie jego twardoś ci, a ponadto pełniąc funkcję pierwiastka austenitotwórczego, tym samym przeciwdziałając obecności ferrytu w kompozycji. Minimalna zawartość węgla w stali wynosi 0,06%, a korzystnie przynajmniej 0,07%.
Azot wpływa na dalsze zwiększenie stopnia jednorodności oraz regularnego rozmieszczenia węglików, oraz węglikoazotków poprzez wpływanie na warunki krzepnięcia stopu, co pozwala uniknąć większych zespołów węglików lub ograniczyć ich powstawanie w trakcie krzepnięcia. Stosunek zawartości węglików M23-C6 ograniczono na korzyść M(C,N), to jest węglikoazotków wanadu, co ma korzystny wpływ na ciągliwość/wiązkość. Reasumując, azot wpływa na korzystny przebieg procesu krzepnięcia przy udziale mniejszych węglików oraz azotków, które w trakcie obróbki mogą być rozbijane w celu uzyskania bardziej rozproszonej fazy. W związku z tym zawartość azotu winna wynosić przynajmniej 0,07%, korzystnie przynajmniej 0,08%, lecz nie więcej niż 0,22%, a korzystnie najwyżej
0,15%, przy czym całkowita zawartość węgla oraz azotu winna spełniać następujący warunek:
0,16 < C + N < 0,26. Korzystnie zawartość C + N winna wynosić przynajmniej 0,17%, a najwyżej 0,23%. Nominalnie stal zawiera 0,20-0,22 (C + N). W stali hartowanej i odpuszczanej azot zasadniczo rozpuszczono w martenzycie w postaci azot-martenzyt w roztworze stałym, co pozwala uzyskać pożądaną twardość stopu.
Reasumując, można stwierdzić, że azot należy zastosować we wspomnianej już minimalnej ilości, co pozwala uzyskać pożądaną odporność na korozję poprzez zwiększenie tak zwanej, wartości PRE osnowy stali. Azot stanowi wówczas pierwiastek rozpuszczony w odpuszczanym martenzycie, przyczyniając się do zwiększenia jego twardości, oraz tworzy wraz z węglem, w pożądanym zakresie, węglikoazotki M (C, N). Nie powinien on zarazem przekraczać wspomnianej maksymalnej zawartości przy maksymalnym zwiększeniu zawartości węgla + azotu, gdzie węgiel jest podstawowym czynnikiem zwiększającym twardość.
Krzem zwiększa aktywność węgla w stali, a tym samym skłonność wytrącania bardziej podstawowych węglików. To pierwszy powód, dlaczego warto, by stal zawierała niewielką ilość krzemu. Krzem jest przy tym pierwiastkiem ferrytotwórczym, co stanowi jego niekorzystną stronę. Jako że stal winna też zawierać pierwiastki ferrytotwórcze chrom i molibden w ilości niezbędnej, by uzyskać za ich sprawą pożądane właściwości stopu, obok niewielkiej zawartości węgla w porównaniu z typowymi stopami stali o podobnych do omawianych tu zastosowań, stal winna się odznaczać ograniczoną zawartością krzemu, by tym samym zabezpieczyć stal przed obecnością ferrytu w jej osnowie. Dlatego też stal nie może zawierać więcej niż 1% Si, korzystnie najwyżej 0,7% Si, korzystniej najwyżej 0,5% Si, zaś szczególnie korzystnie nawet mniej. Obowiązuje przy tym zasadniczo następująca zasada: wybór pierwiastków ferrytotwórczych winien zależeć od wyboru pierwiastków austenitotwórczych, by uniknąć tworzenia ferrytu w stali. Niemniej, krzem zawarty jest w stopie jako pozostałość procesu odtleniania, dlatego też optymalna zawartość krzemu wynosi w granicach 0,05-0,5%, zwykle w granicach 0,1-0,4%, zaś nominalnie około 0,2-0,3%.
Mangan stanowi pierwiastek wspomagający proces powstawania austenitu oraz wpływający na wzrost hartowności, co stanowi jego korzystną stronę. Może być również stosowany w procesie oczyszczania siarki poprzez tworzenie nieszkodliwych siarczków manganu w stali. Dlatego też minimalna zawartość manganu winna wynosić 0,1%, a korzystnie przynajmniej 0,3%. Niemniej, mangan odznacza się skłonnością do segregacji wraz z fosforem, co może doprowadzić do wzrostu kruchości odpuszczania. W związku z tym zawartość manganu nie może przekraczać 2%, wynosząc korzystnie najwyżej 1,5%, zaś szczególnie korzystnie najwyżej 1,3%.
PL 196 489 B1
Chrom stanowi główny pierwiastek stopowy stali, będąc zasadniczo odpowiedzialny za nierdzewność stali, co ma szczególne znaczenie w przypadku uchwytów oraz detali uchwytów narzędzi do formowania tworzyw sztucznych, jak również samych narzędzi tego rodzaju, które często stosowane są w wilgotnych warunkach. Wówczas stal mniej odporna na korozję może zacząć rdzewieć.
Chrom stanowi również spośród pierwiastków zawartych w stopie stali ten, który odgrywa szczególne znaczenie, jeśli chodzi o hartowność stali. Niemniej, w stali brak jest znaczących ilości chromu związanego w postaci węglików, jako że stal odznacza się stosunkowo niską zawartością węgla, przez co zawartość chromu wynosić może zaledwie 12,5%, mimo to stal taka nadal charakteryzuje się pożądaną odpornością na korozję. Stal zawiera jednak korzystnie przynajmniej 13,0% chromu. Górną granicę wyznacza przede wszystkim skłonność chromu do tworzenia ferrytu. W związku z tym stal nie może zawierać więcej niż maksymalnie 14,5% Cr, korzystnie najwyżej 14,0% Cr. Nominalnie stal winna zawierać 13,1-13,7% Cr.
Zawartość niklu w stali winna wynosić przynajmniej 0,8%, korzystnie przynajmniej 1,0%, co pozwala na uzyskanie stali o bardzo wysokiej hartowności. Niemniej, ze względu na koszty, zwartość ta winna się ograniczać do najwyżej 2,5%, korzystnie do najwyżej 2,0%. Nominalnie stal zawiera 1,4-1,8% lub około 1,6% Ni.
Zgodnie z kolejnym rozwiązaniem, stal według wynalazku może się również charakteryzować aktywną zawartością wanadu, co umożliwia powstawanie twardości wtórnej poprzez wytrącanie węglików drugorzędowych w połączeniu z procesem odpuszczania, czemu towarzyszy wzrost odporności stali na odpuszczanie. Wanad działa również, jako czynnik hamujący rozrost ziaren poprzez wytrącanie węglików MC. Jeśli jednak zawartość wanadu jest zbyt wysoka, w trakcie krzepnięcia stali powstanie znaczna ilość węglików pierwszorzędowych MC. Dzieje się tak również w przypadku, gdy stal poddawana jest przetapianiu elektrożużlowemu. Wówczas węgliki pierwszorzędowe nie zostaną rozpuszczone w trakcie procesu hartowania. Aby uzyskać pożądaną twardość wtórną oraz w korzystny sposób wpłynąć na proces hamowania rozrostu ziaren, nie dopuszczając przy tym do tworzenia dużych, nierozpuszczalnych węglików pierwszorzędowych w stali, zawartość wanadu winna wynosić w granicach 0,07-0,7% V. Korzystna zawartość wynosi 0,10-0,30% V, zaś nominalna około 0,2% V.
Stal zawiera również korzystnie aktywną ilość molibdenu, przykładowo przynajmniej 0,1%, co pozwala zwiększyć jej hartowność. Molibden w ilości przynajmniej 1,0% wpływa również korzystnie na zwiększenie odporności na korozję, przy czym efekt taki obserwuje się również przy wyższej zawartości molibdenu. Molibden wpływa ponadto na zwiększenie odporności stali na odpuszczanie, co stanowi korzystną stronę jego zastosowania. Z drugiej zaś strony, zbyt wysoka zawartość molibdenu może się wiązać z niekorzystną strukturą węglików w wyniku wystąpienia skłonności do wytrącania węglików na granicach ziaren oraz segregacji. Co więcej, molibden jest pierwiastkiem ferrytotwórczym, co również stanowi jego niekorzystną stronę. W związku z tym stal winna zawierać zrównoważoną ilość molibdenu, co pozwoli wykorzystać jego dobre strony, unikając zarazem niekorzystnych. Korzystnie zawartość molibdenu nie powinna przekroczyć 1,7%. Optymalna zawartość może wynosić w zakresie 0,1-0,9%, korzystnie w zakresie 0,4-0,6% Mo.
Zwykle stal nie zawiera wolframu w ilości przekraczającej poziom zanieczyszczeń, tolerowana jest zawartość do 1%.
Stal będąca przedmiotem niniejszego wynalazku powinna pozwalać na jej uzyskiwanie w postaci ulepszonej cieplnie, co pozwala na wytwarzanie uchwytów oraz narzędzi do formowania o znacznych rozmiarach w procesie obróbki skrawaniem. Proces hartowania odbywa się poprzez austenityzowanie w temperaturze 850-1000°C, korzystnie 900-975°C lub około 950°C, a następnie schładzanie w oleju lub łaźni polimerowej, schładzanie w gazie w piecu próżniowym lub w powietrzu. Odpuszczanie wysokie w celu uzyskania materiału ulepszonego cieplnie o twardości 30-42 HRC, korzystnie 38-41 lub około 40 HRC, który znajduje zastosowanie w trakcie obróbki skrawaniem, odbywa się w temperaturze 510-650°C, korzystnie 520-540°C przynajmniej przez godzinę, korzystnie poprzez podwójne odpuszczanie, dwukrotnie przez dwie godziny. Zgodnie z alternatywnym rozwiązaniem stal może być poddawana odpuszczaniu niskiemu w temperaturze 200-275°C, przykładowo około 250°C, w celu uzyskania twardoś ci 38-42 lub okoł o 40 HRC.
Stal może również korzystnie zawierać aktywną ilość siarki, korzystnie w połączeniu z wapniem oraz tlenem, co pozwoli zwiększyć skrawalność stali ulepszonej cieplnie. Aby uzyskać największą poprawę skrawalności, stal winna zawierać przynajmniej 0,07% S - o ile stal nie zawiera już celowo dodanej pewnej ilości wapnia oraz tlenu - a przynajmniej 0,035% - o ile stal zawiera już aktywną ilość wapnia i tlenu. Maksymalna zawartość siarki w stali wynosi 0,25%, gdy stop stali wytworzono celowo
PL 196 489 B1 przy uwzględnieniu zawartości siarki. Zawartość siarki w takim wypadku może korzystnie wynosić 0,12%. Zastosowanie znajduje również stop stali bez zawartości siarki.
W niniejszym przypadku stal nie zawiera siarki w ilości przekraczającej poziom zanieczyszczeń. Stal pozbawiona jest ponadto aktywnej zawartości wapnia i/lub tlenu.
Stal zawierać może 0,035-0,25% S w połączeniu z 3-100 ppm (części na milion) Ca, korzystnie 5-75 ppm Ca, zaś szczególnie korzystnie najwyżej 40 ppm Ca, a ponadto 10-100 ppm O, przy czym wapń - który może być doprowadzany w postaci krzem-wapń, CaSi, co umożliwia przekształcenie istniejących siarczków w siarczki wapnia - przeciwdziała temu, by siarczki uzyskały niepożądany wydłużony kształt, który mógłby w niekorzystny sposób wpływać na ciągliwość stopu.
Stal według wynalazku może być wytwarzana w tradycyjny sposób na skalę przemysłową poprzez wytwarzanie w zwykły sposób wytopu metalu, przy czym wytop taki charakteryzuje skład chemiczny będący przedmiotem niniejszego wynalazku, a następnie poprzez odlewanie wytopu w celu uzyskania wlewków lub odlewanie go w sposób ciągły. Istnieje również możliwość odlewania elektrod ze stopionego metalu, a następnie ich przetapiania z wykorzystaniem procesu przetapiania elektrożużlowego. Możliwe jest ponadto wytwarzanie wlewków metodą metalurgii proszkowej poprzez atomizację gazową wytopu, w celu uzyskania proszku, który ubijany jest następnie z wykorzystaniem prasowania izostatycznego na gorąco lub - zgodnie z alternatywnym rozwiązaniem - wytwarzanie wlewków poprzez formowanie natryskowe.
Dalsze właściwości stali według wynalazku oraz jej zastosowanie w procesie wytwarzania uchwytów oraz narzędzi stosowanych w procesie formowania, zostaną objaśnione szczegółowo poniżej na podstawie przeprowadzonych doświadczeń.
Przedmiot wynalazku przedstawiono w oparciu o przeprowadzone doświadczenia w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia blok uchwytu zgodnie z typowym rozwiązaniem, który może być wytwarzany ze stali zgodnie z niniejszym wynalazkiem, fig. 2A - wykres prezentujący zmianę twardości pierwszej partii stali wyprodukowanej w postaci tak zwanych wlewków Q (wsad laboratoryjny 50 kg), po hartowaniu lecz przed odpuszczaniem, w zależności od temperatury austenityzowania przy czasie utrzymania 30 min., fig. 2B - analogiczny wykres dla kolejnej partii stali poddanej testom, wyprodukowanej w postaci wlewków Q, fig. 3A - krzywe odpuszczania dla tych stopów stali z pierwszej partii, które hartowano w temperaturze od 1030°C, fig. 3B - w powiększeniu krzywe odpuszczania zaprezentowane na fig. 3A dla zakresu temperatur odpuszczania 500-550°C, fig. 3C krzywe odpuszczania dla zakresu temperatur odpuszczania 500-550°C dla tych stopów stali, które poddawano dalszym testom i dla których zmiany twardości w zależności od temperatury austenityzowania zaprezentowano na fig. 2B, fig. 4 - wykres prezentujący krzywe hartowności dla tych typów stali, które poddano powyższym testom, fig. 5 - wykres kolumnowy przedstawiający wyniki testów odporności na pękanie dla wspomnianych wyżej stopów stali, fig. 6A i 6B przedstawiają wykresy kolumnowe prezentujące krytyczną gęstość prądu, Icr, mierzoną dla próbek testowych, które schładzane były powoli z poziomu temperatury austenityzowania w piecu próżniowym przy dwóch różnych wartościach tempa schładzania, i które były następnie poddane odpuszczaniu wysokiemu do około 40 HRC.
Testowanie stali produkowanej na skalę laboratoryjną. Fig. 1 prezentuje blok 1 uchwytu zgodnie z jego typowym rozwiązaniem, przy czym powinna istnieć możliwość jego wytwarzania ze stali będącej przedmiotem niniejszego wynalazku. W bloku 1 znajduje się wnęka 2, w której winno się mieścić urządzenie formujące, zwykle urządzenie do formowania tworzyw sztucznych. Blok 1 odznacza się przy tym znacznymi rozmiarami, zaś wnęka 2 odznacza się znaczną rozpiętością i głębokością. W związku z tym wzrasta liczba poszczególnych wymogów dotyczących materiału będącego przedmiotem niniejszego wynalazku, to jest właściwej hartowności w połączeniu z odpowiednią grubością bloku, oraz wysokiej skrawalności z wykorzystaniem noży, takich jak frezy oraz wytaczarki.
Materiał. W czterech seriach wyprodukowano 17 wlewków Q (wsad laboratoryjny 50 kg) o składzie podanym w Tabeli I. W pierwszej serii (Q9043-Q9080) wyprodukowano wlewki o bardzo różnym składzie chemicznym, przykładowo warianty o stosunkowo dużej zawartości azotu. Ujawniono, że najbardziej interesującymi właściwościami charakteryzował się stop Q9068, to jest o zawartości węgla w średnim zakresie około 0,10% oraz średniej zawartości azotu.
W drugiej serii (Q9129-Q9132) podjęto próbę optymalizacji właściwości stopu Q9068. Zawartość węgla poddano nieznacznym zmianom, dodano wanadu w celu uzyskania ziaren mniejszej wielkości, zaś zawartość niklu w przypadku jednego z wariantów obniżono.
PL 196 489 B1
W trzeciej serii (Q9129-Q9139) testom poddano warianty o zwiększonej zawartości siarki.
W czwartej serii przetestowano jedynie dwa warianty, Q9153 i Q9154, w celu oszacowania stosunku między węglem a azotem.
Stopy stali Q9043 oraz Q9063 stanowią materiały porównawcze. Q9043 charakteryzuje się składem zgodnie z SIS2314 oraz AISI420, podczas, gdy Q9063 odpowiada W.Nr.1.2316.
Wlewki Q kuto, uzyskując pręty o wymiarach 60 x 40 mm, po czym pręty schłodzono w wermikulicie.
T a b e l a I - materiał y testowe, skł ad chemiczny w % wag., reszta żelazo oraz nieuniknione zanieczyszczenia
| Wlewek Q | C | N | Si | Mn | Cr | V | Ni | Mo | S |
| Q9043 | 0,36 | 0,026 | 0,83 | 0,47 | 13,9 | 0,32 | 0,18 | 0,12 | n. a. |
| Q9063 | 0,37 | 0,12 | 0,17 | 0,55 | 15,7 | 0,8 | 1,19 | n. a. | |
| Q9064 | 0,27 | 0,18 | 0,14 | 1,35 | 16,7 | 0,3 | 1,61 | 0,44 | n. a. |
| Q9065 | 0,20 | 0,16 | 0,185 | 1,29 | 15,7 | 0,15 | 1,56 | 0,74 | n. a. |
| Q9067 | 0,11 | 0,063 | 0,18 | 1,1 | 12,3 | 0,73 | 0,33 | n. a. | |
| Q9068 | 0,11 | 0,059 | 0,17 | 1,06 | 13,4 | 0,067 | 2,1 | 0,75 | n. a. |
| Q9069 | 0,075 | 0,084 | 0,15 | 1,01 | 12,4 | 0,076 | 0,75 | 0,34 | n. a. |
| Q9070 | 0,076 | 0,085 | 0,18 | 1,14 | 13,8 | 0,06 | 0,74 | 0,32 | n. a. |
| Q9080 | 0,15 | 0,17 | 0,21 | 1,26 | 16 | 0,12 | 1,56 | 0,75 | n. a. |
| Q9129 | 0,097 | 0,087 | 0,16 | 1,06 | 12,8 | 0,2 | 1,6 | 0,22 | n. a. |
| Q9131 | 0,11 | 0,088 | 0,15 | 1,07 | 12,7 | 0,19 | 0,86 | 0,22 | n. a. |
| Q9132 | 0,14 | 0,094 | 0,14 | 1,11 | 12,7 | 0,19 | 1,61 | 0,21 | n. a. |
| Q9135 | 0,19 | 0,039 | 0,12 | 0,93 | 13,4 | 0,27 | 1,02 | 0,21 | 0,07 |
| Q9136 | 0,07 | 0,091 | 0,15 | 1,17 | 14,9 | 0,22 | 1,04 | 0,21 | 0,075 |
| Q9139 | 0,12 | 0,092 | 0,17 | 1,23 | 14,2 | 0,20 | 1,06 | 0,22 | 0,14 |
| Q9153 | 0,12 | 0,10 | 0,14 | 0,81 | 12,7 | 0,20 | 1,58 | 0,24 | 0,0059 |
| Q9154 | 0,06 | 0,14 | 0,17 | 0,88 | 12,5 | 0,21 | 1,53 | 0,21 | 0,0053 |
n. a. - nie analizowano
Twardość po obróbce cieplnej. Na fig. 2A i 2B zaprezentowano stosunek twardości do temperatury austenityzowania. Na podstawie przedstawionych wykresów widać wyraźnie, że twardość wzrasta wraz ze wzrostem temperatury austenityzowania w przypadku niektórych stopów stali o wyższej zawartości węgla, jak na przykład dla Q9043, 09063, 09103, Q9104 oraz Q9135. Temperatura austenityzowania właściwa w tych przypadkach wynosi 1030°C. W przypadku innych stopów stali, wraz ze wzrostem temperatury austenityzowania twardość maleje lub utrzymuje się na stałym poziomie. W takim wypadku korzystniej ustawić temperaturę austenityzowania na poziomie 950°C.
Twardość po odpuszczaniu tych stopów stali, które hartowano od temperatury 1030°C, przedstawiono na fig. 3A i fig. 3B, podczas gdy wszystkie krzywe odpuszczania dla wlewków Q 9129-9154, które hartowano od temperatury 950°C, przedstawiono na schemacie na fig. 3C.
Na podstawie zaprezentowanych krzywych można wywnioskować, że wszystkie stopy stali można odpuszczać do wartości 40 HRC poprzez odpuszczanie w zakresie temperatur 520-600°C.
Właściwa twardość stali ulepszonej cieplnie wynosi około 40 HRC. W Tabeli II poniżej zaprezentowano dane na temat obróbki cieplnej, w wyniku której uzyskać można powyższą wartość twardości w przypadku różnych stopów.
PL 196 489 B1
T a b e l a II - Obróbka cieplna w przypadku ulepszania cieplnego, pomiar austenitu szczątkowego (% obj.)
| Wlewek Q nr | Obróbka cieplna | Austenit szczątkowy (%) |
| 9063 | 1030°C/30min. + 550°C/2x2h | 0 |
| 9064 | 1030°C/30min. + 550°C/2x2h | 1,3 |
| 9065 | 1030°C/30min. + 550°C/2x2h | 2,3 |
| 9067 | 1030°C/30min. + 525°C/2x2h | 0 |
| 9068 | 1030°C/30min. + 525°C/2x2h | 0 |
| 9069 | 1030°C/30min. + 525°C/2x2h | 0 |
| 9070 | 1030°C/30min. + 525°C/2x2h | 0 |
| 9080 | 1030°C/30min. + 550°C/2x2h | 6,4 |
| 9104 | 1030°C/30min. + 550°C/2x2h | 0 |
| 9129* | 950°C/30min. + 525°C/2x2h | 0 |
| 9131* | 950°C/30min. + 525°C/2x2h + 535/2h | 0 |
| 9132* | 950°C/30min. + 525°C/2x2h + 535/2h | 0 |
| 9135* | 950°C/30min. + 525°C/2x2h | 0 |
| 9136* | 950°C/30min. + 525°C/2x2h + 500/2h | 0 |
| 9139* | 950°C/30min. + 525°C/2x2h | 0 |
| 9153** | 950°C/30min. + 535°C/2x2h | 0 |
| 9154 | 950°C/30min. + 540°C/2x2h | nie zmierzono |
• t8/5=1964s ** t8/5=1885s (t8/5 odpowiada okresowi schładzania próbki z 800 do 500°C)
Hartowność. Twardość po przeprowadzeniu procesu hartowania od temperatur austenityzowania, które podano w Tabeli II, a z poziomu których próbki schładzano w różnym tempie, przedstawiono na krzywych hartowności na fig. 4.
Testy odporności na pękanie przeprowadzono w temperaturze pokojowej dla próbek gładkich, przy uwzględnieniu średnich wartości dla czterech do sześciu prętów testowych wykonanych z każdego stopu stali. Typ obróbki cieplnej oraz tempo chłodzenia, jakie zastosowano w przypadku różnych rodzajów stopów stali, przedstawiono w Tabeli III. Wyniki zestawiono na schemacie blokowym widocznym na Fig. 5. Na jego podstawie widać, że niektóre stopy, w tym Q9067, 9069, 9129, 9131, 9132 oraz Q9153 odznaczają się bardzo wysoką ciągliwością, >350J, przy czym pręty poddawane testom nie uległy rozerwaniu, zaś inne stopy, w tym Q9154, odznaczają się znacznie wyższą ciągliwością niż stopy porównawcze, Q9063 i 9043, o ciągliwości na poziomie 180-200 J.
T a b e l a III
| Wlewek Q nr | Obróbka cieplna °C | Tempo schładzania t8/5 (s) |
| 1 | 2 | 3 |
| 9043 | 1030/30 + 560 /2h+550/2h | 2093 |
| 9063 | 1030/30 + 570/2h+560/2h | 2093 |
| 9064 | 950/30 + 560/2x2h | 2093 |
| 9065 | 950/30 + 550/2x2h | 2093 |
| 9067 | 950/30 + 525/2x2h | 2093 |
PL 196 489 B1 cd. tabeli III
| 1 | 2 | 3 |
| 9068 | 950/30 + 525/2x2h | 2093 |
| 9069 | 950/30 + 525/2x2h | 2093 |
| 9070 | 950/30 + 525/2x2h | 2093 |
| 9080 | 950/30 + 550/2x2h | 2093 |
| 9129 | 950/30 + 525/2x2h | 1969 |
| 9131 | 950/30 + 525/2x2h+535/2h | 1969 |
| 9132 | 950/30 + 525/2x2h+535/2h | 1969 |
| 9135 | 950/30 + 525/2x2h | 1964 |
| 9136 | 950/30 + 525/2x2h+500/2h | 1964 |
| 9139 | 950/30 + 525/2x2h | 1964 |
| 9153 | 950/30 + 535/2x2h | 1985 |
| 9154 | 950/30 + 540/2x2h | 1863 |
Pomiary korozji. Dla pierwszej serii testowej stopów stali zestawionych w Tabeli IV, krzywe polaryzacji opracowano przy uwzględnieniu krytycznej gęstości prądu, Icr, w celu oszacowania odporności stali na korozję. W przypadku sposobu pomiaru tego rodzaju obowiązuje zasada, że wraz ze spadkiem Irc wzrasta odporność na korozję. Badania przeprowadzono dla dwóch serii testowych, w przypadku których próbki testowe poddano schładzaniu w różnym tempie. Dane dotyczące obróbki cieplnej pierwszej serii zestawiono w Tabeli IV.
T a b e l a IV - Obróbka cieplna próbek polaryzowanych. Schładzanie w piecu próżniowym
| wlewek Q nr | Obróbka cieplna | T8/5 (s) | Twardość (HRC) |
| 9063 | 1030°C/30min. + 570°C/2x2h | 860 | 40,8 |
| 9064 | 1030°C/30min. + 600°C/2x2h | 860 | 40,5 |
| 9065 | 1030°C/30min. + 580°C/2x2h | 860 | 40,0 |
| 9067 | 1030°C/30min. + 525°C/2x2h + 535°C/1h | 860 | 38 |
| 9068 | 1030°C/30min. + 525°C/2x2h | 860 | 40,1 |
| 9069 | 1030°C/30min. + 525°C/2x2h + 535°C/1h | 860 | 40 |
| 9070 | 1030°C/30min. + 525°C/2x2h + 535°C/1h | 860 | 39 |
| 9080 | 1030°C/30min. + 565°C/2h + 550°C/2h | 860 | 40,6 |
| 9129 | 950°C/30min. + 525°C/2h + 535°/2h | 876 | 39,7 |
| 9131 | 950°C/30min. + 525°C/2h + 535°C/2h | 876 | 40,2 |
| 9132 | 950°C/30min. + 535°C/2x2h | 876 | 39,7 |
| 9153 | 950°C/30min. + 535°C/2x2h | 957 | 39,4 |
Wyniki dla pierwszej serii testowej zestawiono na schemacie kolumnowym widocznym na fig. 6A. Na podstawie tego schematu widać, że pięć stopów stali charakteryzuje się wyższą odpornością na korozję niż materiał porównawczy Q9063, a mianowicie Q9068, Q9070, Q9129, Q9132 oraz Q9153.
Jeszcze niższe tempo schładzania t8/5 zastosowano w przypadku drugiej serii testowej, porównaj: Tabela V i fig. 6B.
PL 196 489 B1
T a b e l a V - Obróbka cieplna próbek polaryzowanych. Schładzanie w piecu próżniowym
| wlewek Q nr | Obróbka cieplna | T8/5 (s) | Twardość (HRC) |
| 9063 | 1030°C/30min. + 570°C/2x2h | 1880 | 38, 9 |
| 9104 | 1030°C/30min. + 570°C/2x2h | 1880 | 40,1 |
| 9129 | 950°C/30min. + 525°C/2x2h | 1969 | 40,6 |
| 9131 | 950°C/30min. + 525°C/2x2h + 535°C/2h | 1969 | 39,6 |
| 9132 | 950°C/30min. + 525°C/2x2h + 535°C/2h | 1969 | 40,1 |
| 9135 | 950°C/30min. + 525°C/2+2h | 1964 | 40,9 |
| 9136 | 950°C/30min. + 525°C/2h + 500°C/2h | 1964 | 39,0 |
| 9139 | 950°C/30min. + 525°C/2x2h | 1964 | 42,1 |
| 9153 | 950°C/30min. + 535°C/2x2h | 1885 | 40,3 |
| 9154 | 950°C/30 min. + 540°C/2x2h | 1863 | 39,0 |
Na fig. 6B widać, że najlepsze wyniki dotyczące odporności na korozję stwierdzono dla próbek Q9063, 9129, 9153 oraz 9154.
Na wstępie opisu podano listę celów, dla których opracowano niniejszy wynalazek. Oprócz dobrej skrawalności stal winna się odznaczać wysoką ciągliwością, wysoką odpornością na korozję oraz wysoką hartownością. Można stwierdzić, że celem niniejszego wynalazku jest, by oprócz wysokiej skrawalności stal charakteryzowała się wyższą ciągliwością, odpornością na korozję oraz hartownością niż stop stali Q9063. Kryteria te spełniają cztery stopy, mianowicie q9068, Q9129, Q9153 oraz Q9154, odznaczające się podobnym składem, przy czym stop Q9154 odznacza się wyższą zawartością azotu oraz niższą zawartością węgla. Na podstawie przeprowadzonych doświadczeń można przyjąć, ze optymalny skład przedstawia się następująco: 0,10 C, 0,075 N, 0,16 Si, 1,1 Mn, 13,1 Cr, 0,13 V, 1,8 Ni, 0,5 Mo, reszta Fe oraz nieuniknione zanieczyszczenia. Alternatywne rozwiązanie przewiduje zastosowanie stopu stali zawierającego 0,06 C oraz 0,14 Ni, oraz pozostałe składniki w ilości podanej wyżej. Inne dopuszczalne rozwiązania - kompozycje nominalne - charakteryzują się następującym składem: 0,12 C, 0,20 Si, 1,30 Mn, 0,10 S, 13,4 Cr, 1,60 Ni, 0,50 Mo, 0,20 V, 0,10 N, reszta żelazo oraz nieuniknione zanieczyszczenia i/lub 0,14 C, 0,18 Si, 1,30 Mn, 0,10 S, 13,5 Cr, 1,67 Ni, 0,50 Mo, 0,22 V, 0,10 N, reszta żelazo oraz nieuniknione zanieczyszczenia.
Wytwarzanie stali na skalę przemysłową. W piecu z łukiem elektrycznym uzyskano 35 ton wytopu stopionego metalu. Przed jego odpuszczaniem wytop charakteryzował się następującym składem chemicznym: 0,15 C, 0,18 Si, 0,020 P, 0,08 S, 13,60 Cr, 1,60 Ni, 0,48 Mo, 0,20 V, 0,083 N, reszta Fe oraz nieuniknione zanieczyszczenia. Ze stopionego metalu uzyskano wlewki, które przekuto w płaskie pręty o różnych wymiarach. Proces kucia nie przedstawiał żadnych problemów. Wykute pręty poddano ulepszaniu cieplnemu, uzyskując twardość około 380 HB poprzez austenityzowanie w temperaturze 950°C, przy czasie utrzymywania temperatury 2 h, szybkie chłodzenie w powietrzu oraz odpuszczanie w temperaturze 540°C, 2x2h. Uzyskane w ten sposób pręty ulepszone cieplnie poddano obróbce końcowej w celu uzyskania wyrobów o pożądanych rozmiarach.
Claims (23)
- Zastrzeżenia patentowe1. Stop stali, znamienny tym, że odznacza się następującym składem chemicznym podanym w procentach wagowych: 0,06-0,15 C, 0,07-0,20 N, 0,16 < C + N < 0,26, 0,1-1,0 Si, 0,1-2,0 Mn, 12,514,5 Cr, 0,8-2,5 Ni, 0,1-1,5 Mo, ewentualnie wanad w ilości do 0,7 V, ewentualnie jeden lub więcej spośród pierwiastków S, C oraz O w celu poprawy skrawalności stali w ilościach do 0,25 S, do 0,01 (100 ppm) Ca, do 0,01 (100 ppm) O, reszta żelazo oraz nieuniknione zanieczyszczenia.
- 2. Stop stali według zastrz. 1, znamienny tym, że zawiera 0,07-0,13 C.
- 3. Stop stali według zastrz. 1, znamienny tym, że zawiera 0,08-0,15 N.PL 196 489 B1
- 4. Stop stali według jednego z zastrz. 1 albo 2 albo 3, znamienny tym, że całkowita ilość C + N spełnia warunek 0,17 < C + N < 0,23.
- 5. Stop stali według zastrz. 1, znamienny tym, że zawiera 0,1-0,7 Si.
- 6. Stop stali według zastrz. 5, znamienny tym, że zawiera 0,1-0,5 Si.
- 7. Stop stali według zastrz. 6, znamienny tym, że zawiera 0,1-0,4 Si.
- 8. Stop stali według zastrz. 1, znamienny tym, że zawiera do 1,5 Mn
- 9. Stop stali według zastrz. 8, znamienny tym, że zawiera do 1,3 Mn.
- 10. Stop stali według zastrz. 1, znamienny tym, że zawiera 13,0-14,0 Cr.
- 11. Stop stali według zastrz. 10, znamienny tym, że zawiera 13,1-13,7 Cr.
- 12. Stop stali według zastrz. 1, znamienny tym, że zawiera 1,0-2,0 Ni.
- 13. Stop stali według zastrz. 12, znamienny tym, że zawiera 1,4-1,8 Ni.
- 14. Stop stali według zastrz. 1, znamienny tym, że zawiera 0,1-0,9 Mo.
- 15. Stop stali według zastrz. 14, znamienny tym, że zawiera 0,4-0,6 Mo.
- 16. Stop stali według zastrz. 1, znamienny tym, że zawiera on przynajmniej 0,07 V.
- 17. Stop stali według zastrz. 16, znamienny tym, że zawiera przynajmniej 0,10 V.
- 18. Stop stali według zastrz. 17, znamienny tym, że zawiera 0,10-0,30 V.
- 19. Stop stali według zastrz. 1, znamienny tym, że zawiera najwyżej 0,15 S.
- 20. Stop stali według zastrz. 19, znamienny tym, że zawiera 0,08-0,12 S.
- 21. Stop stali według zastrz. 1, znamienny tym, że zawartość S, Ca lub O nie przekracza poziomu zanieczyszczeń.
- 22. Stop stali według zastrz. 1, znamienny tym, że zawiera 0,06-0,13 C, 0,08-0,15 N, 0,1-0,4 a korzystnie 0,2-0,3 Si, 0,2-1,3 Mn, 12,5-13,6 Cr, 0,1-0,3 V, 0,2-0,8 Mo, 1,4-1,8 Ni.
- 23. Zastosowanie stopu stali opisanego w zastrzeżeniach 1 do 22, na uchwyty oraz detale uchwytów narzędzi do formowania tworzywa sztucznego.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE0004586A SE518023C2 (sv) | 2000-12-11 | 2000-12-11 | Stål för plastformningsverktyg och detaljer av stålet för plastformningsverktyg |
| PCT/SE2001/002576 WO2002048418A1 (en) | 2000-12-11 | 2001-11-22 | Steel alloy, holders and holder details for plastic moulding tools, and tough hardened blanks for holders and holder details |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL361985A1 PL361985A1 (pl) | 2004-10-18 |
| PL196489B1 true PL196489B1 (pl) | 2008-01-31 |
Family
ID=20282192
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL361985A PL196489B1 (pl) | 2000-12-11 | 2001-11-22 | Stop stali i zastosowanie stopu stali |
Country Status (18)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20040013559A1 (pl) |
| EP (1) | EP1341944B1 (pl) |
| JP (1) | JP4030872B2 (pl) |
| KR (1) | KR100831823B1 (pl) |
| CN (1) | CN1207420C (pl) |
| AT (1) | ATE353986T1 (pl) |
| AU (2) | AU2427002A (pl) |
| BR (1) | BR0116057A (pl) |
| CA (1) | CA2425893C (pl) |
| DE (1) | DE60126646T2 (pl) |
| ES (1) | ES2280304T3 (pl) |
| HU (1) | HU228284B1 (pl) |
| MX (1) | MXPA03005136A (pl) |
| PL (1) | PL196489B1 (pl) |
| PT (1) | PT1341944E (pl) |
| SE (1) | SE518023C2 (pl) |
| TW (1) | TWI286576B (pl) |
| WO (1) | WO2002048418A1 (pl) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8808472B2 (en) * | 2000-12-11 | 2014-08-19 | Uddeholms Ab | Steel alloy, holders and holder details for plastic moulding tools, and tough hardened blanks for holders and holder details |
| KR20110042131A (ko) * | 2002-06-13 | 2011-04-22 | 우데홀름스 악티에보라그 | 냉간 가공 강 및 냉간 가공 공구 |
| FR2872825B1 (fr) * | 2004-07-12 | 2007-04-27 | Industeel Creusot | Acier inoxydable martensitique pour moules et carcasses de moules d'injection |
| JP2017507244A (ja) * | 2014-01-16 | 2017-03-16 | ウッデホルムス アーベーＵｄｄｅｈｏｌｍｓ Ａｂ | ステンレス鋼およびステンレス鋼製切削工具本体 |
| DK2896713T3 (en) * | 2014-01-16 | 2016-06-06 | Uddeholms Ab | Stainless steel and a cutting tool body made of stainless steel |
| US10975460B2 (en) | 2015-01-28 | 2021-04-13 | Daido Steel Co., Ltd. | Steel powder and mold using the same |
| SE541151C2 (en) | 2017-10-05 | 2019-04-16 | Uddeholms Ab | Stainless steel |
| US11970760B2 (en) * | 2021-11-10 | 2024-04-30 | Daido Steel Co., Ltd. | Metal powder |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3362813A (en) * | 1964-09-15 | 1968-01-09 | Carpenter Steel Co | Austenitic stainless steel alloy |
| JPS5554551A (en) * | 1978-10-12 | 1980-04-21 | Kobe Steel Ltd | Stainless steel with superior rust resistance |
| US5939018A (en) * | 1984-10-10 | 1999-08-17 | Kawasaki Steel Corporation | Martensitic stainless steels for seamless steel pipe |
| SE9002276D0 (sv) * | 1990-06-28 | 1990-06-28 | Abb Powdermet Ab | Saett att framstaella fulltaeta kroppar av varmhaallfast martensitiskt cr-staal |
| DE4212966C2 (de) * | 1992-04-18 | 1995-07-13 | Ver Schmiedewerke Gmbh | Verwendung eines martensitischen Chrom-Stahls |
| US5320687A (en) * | 1992-08-26 | 1994-06-14 | General Electric Company | Embrittlement resistant stainless steel alloy |
| JP2962098B2 (ja) * | 1993-04-09 | 1999-10-12 | 日本鋼管株式会社 | １１０Ｋｓｉ グレードの高強度耐食性マルテンサイト系ステンレス鋼管の製造法 |
| DE4411795A1 (de) * | 1994-04-06 | 1995-12-14 | Kugelfischer G Schaefer & Co | Nichtrostender Stahl für das Einsatzhärten mit Stickstoff |
| US6220306B1 (en) * | 1998-11-30 | 2001-04-24 | Sumitomo Metal Ind | Low carbon martensite stainless steel plate |
| JP4252145B2 (ja) * | 1999-02-18 | 2009-04-08 | 新日鐵住金ステンレス株式会社 | 耐遅れ破壊性に優れた高強度・高靭性ステンレス鋼 |
-
2000
- 2000-12-11 SE SE0004586A patent/SE518023C2/sv not_active IP Right Cessation
-
2001
- 2001-10-26 TW TW090126517A patent/TWI286576B/zh not_active IP Right Cessation
- 2001-11-22 CN CNB018196616A patent/CN1207420C/zh not_active Expired - Fee Related
- 2001-11-22 EP EP01270634A patent/EP1341944B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2001-11-22 DE DE60126646T patent/DE60126646T2/de not_active Expired - Lifetime
- 2001-11-22 JP JP2002550129A patent/JP4030872B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2001-11-22 MX MXPA03005136A patent/MXPA03005136A/es active IP Right Grant
- 2001-11-22 CA CA2425893A patent/CA2425893C/en not_active Expired - Fee Related
- 2001-11-22 BR BR0116057-5A patent/BR0116057A/pt not_active Application Discontinuation
- 2001-11-22 ES ES01270634T patent/ES2280304T3/es not_active Expired - Lifetime
- 2001-11-22 US US10/416,032 patent/US20040013559A1/en not_active Abandoned
- 2001-11-22 AT AT01270634T patent/ATE353986T1/de active
- 2001-11-22 PL PL361985A patent/PL196489B1/pl unknown
- 2001-11-22 AU AU2427002A patent/AU2427002A/xx active Pending
- 2001-11-22 PT PT01270634T patent/PT1341944E/pt unknown
- 2001-11-22 HU HU0301825A patent/HU228284B1/hu not_active IP Right Cessation
- 2001-11-22 WO PCT/SE2001/002576 patent/WO2002048418A1/en not_active Ceased
- 2001-11-22 AU AU2002224270A patent/AU2002224270B8/en not_active Ceased
- 2001-11-22 KR KR1020037007737A patent/KR100831823B1/ko not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| AU2002224270B2 (en) | 2006-09-14 |
| CN1478151A (zh) | 2004-02-25 |
| TWI286576B (en) | 2007-09-11 |
| SE0004586D0 (sv) | 2000-12-11 |
| AU2427002A (en) | 2002-06-24 |
| JP4030872B2 (ja) | 2008-01-09 |
| HUP0301825A3 (en) | 2005-10-28 |
| DE60126646T2 (de) | 2007-10-31 |
| SE518023C2 (sv) | 2002-08-20 |
| EP1341944A1 (en) | 2003-09-10 |
| ES2280304T3 (es) | 2007-09-16 |
| JP2004515654A (ja) | 2004-05-27 |
| PT1341944E (pt) | 2007-04-30 |
| HU228284B1 (en) | 2013-02-28 |
| SE0004586L (sv) | 2002-06-12 |
| AU2002224270B8 (en) | 2006-10-19 |
| EP1341944B1 (en) | 2007-02-14 |
| KR100831823B1 (ko) | 2008-05-28 |
| CN1207420C (zh) | 2005-06-22 |
| WO2002048418A1 (en) | 2002-06-20 |
| CA2425893A1 (en) | 2002-06-20 |
| HUP0301825A2 (hu) | 2003-09-29 |
| KR20030051904A (ko) | 2003-06-25 |
| US20040013559A1 (en) | 2004-01-22 |
| MXPA03005136A (es) | 2003-12-04 |
| CA2425893C (en) | 2010-09-14 |
| ATE353986T1 (de) | 2007-03-15 |
| BR0116057A (pt) | 2004-02-03 |
| DE60126646D1 (de) | 2007-03-29 |
| HK1060157A1 (en) | 2004-07-30 |
| PL361985A1 (pl) | 2004-10-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1511873B1 (en) | Cold work steel and cold work tool | |
| RU2425170C2 (ru) | Легированная сталь, держатель или деталь держателя для инструмента для формования пластмасс, упрочненная закалкой заготовка для держателя или детали держателя, способ производства легированной стали | |
| KR101010505B1 (ko) | 강 및 상기 강으로 제조된 플라스틱 재료용 금형 공구 | |
| CA2412525C (en) | Steel alloy, plastic moulding tool and tough-hardened blank for plastic moulding tools | |
| AU2001256926A1 (en) | Steel alloy, plastic moulding tool and tough-hardened blank for plastic moulding tools | |
| PL196489B1 (pl) | Stop stali i zastosowanie stopu stali | |
| AU2002224270A1 (en) | Steel alloy, holders and holder details for plastic moulding tools, and tough hardened blanks for holders and holder details | |
| KR20250165356A (ko) | 열간 가공 공구강 |