RU2005806C1

RU2005806C1 - Quick-cutting steel

Info

Publication number: RU2005806C1
Authority: RU
Inventors: Василий Степанович Микульчик; Юрий Николаевич Соколов; Константин Васильевич Лонщаков; Юрий Игоревич Роматовский
Original assignee: Василий Степанович Микульчик; Юрий Николаевич Соколов; Константин Васильевич Лонщаков; Юрий Игоревич Роматовский
Priority date: 1991-12-20
Filing date: 1991-12-20
Publication date: 1994-01-15

Abstract

FIELD: ferrous metallurgy. SUBSTANCE: quick-cutting steel includes the following components, % by weight: carbon 0.7-0.9; tungsten 17-18.5; chromium 3-3.6; molybdenum 0.1-1.9; vanadium 0.5-1.5; niobium 0.01-1.0; nickel 0.1-2.0; aluminum 0.001-0.15; cobalt 0.01-1.0; copper 0.1-0.3; silicon 0.1-0.4; manganese 0.1-0.4; cerium 0.05-0.05; lanthanum 0.005-0.05 and nitrogen 0.01-0.05. EFFECT: high hot plasticity that allows the high-strain rate forging to provide for single operation. 1 tbl

Description

Изобретение относится к металлургии сплавов, содержащих железо, углерод, вольфрам, хром, молибден, ванадий, ниобий, никель и алюминий, и используемых для изготовления режущего инструмента. The invention relates to the metallurgy of alloys containing iron, carbon, tungsten, chromium, molybdenum, vanadium, niobium, nickel and aluminum, and used for the manufacture of cutting tools.

Широко известны в металлургии сплавы, содержащие железо, углерод, вольфрам, хром, молибден, ванадий, ниобий, никель и алюминий, обладающие сравнительно хорошей режущей способностью и удовлетворительной пластичностью. Alloys containing iron, carbon, tungsten, chromium, molybdenum, vanadium, niobium, nickel and aluminum are widely known in metallurgy, having relatively good cutting ability and satisfactory ductility.

Из описанных в литературе инструментальных сплавов, используемых для изготовления режущего инструмента, по составу ингредиентов наиболее близка к заявленному сплаву быстрорежущая сталь, которая содержит указанные ингредиенты в следующих количествах, мас. % : Углерод 1,0-3,2 Вольфрам 1,0-20,0 Хром 1,0-6,0 Молибден 2,0-10,0 Ванадий 0,5-1,5 Ниобий 3,0-10,0 Никель 0-2,0 Алюминий 0,001-0,15 Железо Остальное Этот сплав имеет недостаточно высокую пластичность в горячем состоянии, что не позволяет достичь высокой степени деформации за один проход и требует поэтому многократных повторных деформационных циклов для получения конечного размера. Задачей изобретения является повышение рабочих свойств стали. Of the instrumental alloys described in the literature used for the manufacture of cutting tools, the composition of the ingredients is closest to the claimed alloy high-speed steel, which contains these ingredients in the following quantities, wt. %: Carbon 1.0-3.2 Tungsten 1.0-20.0 Chromium 1.0-6.0 Molybdenum 2.0-10.0 Vanadium 0.5-1.5 Niobium 3.0-10.0 Nickel 0-2.0 Aluminum 0.001-0.15 Iron Else This alloy does not have high ductility in the hot state, which does not allow a high degree of deformation in one pass and therefore requires multiple repeated deformation cycles to obtain the final size. The objective of the invention is to increase the working properties of steel.

Целью изобретения является создание такого сплава, который обладал бы высокой горячей пластичностью. The aim of the invention is the creation of such an alloy that would have high hot ductility.

Для достижения указанной цели известная быстрорежущая сталь, в состав которой входят железо, углерод, вольфрам, хром, молибден, ванадий, ниобий, никель и алюминий, дополнительно содержит кобальт, медь, марганец, кремний, церий, лантан и азот при следующем соотношении компонентов, мас. % : Углерод 0,7-0,9 Вольфрам 17-18,5 Хром 3-3,6 Молибден 0,1-1,9 Ванадий 0,5-1,5 Ниобий 0,01-1,0 Никель 0,1-2,0 Алюминий 0,001-0,15 Кобальт 0,01-1,0 Медь 0,1-0,3 Марганец 0,1-0,4 Кремний 0,1-0,4 Церий 0,005-0,05 Лантан 0,005-0,05 Азот 0,01-0,05 Железо Остальное
Технический результат изобретения заключается в использовании эффекта сверхпластичности при деформации в межкритическом интервале температур, а также в использовании структурной сверхпластичности. С целью реализации указанных эффектов кобальт, медь, кремний и марганец введены для твердорастворного упрочнения и уменьшения растворимости углерода, что способствует повышению пластичности. Лантан и церий введены для связывания вредных примесей, прежде всего кислорода и водорода, что в конечном итоге за счет рафинирования ведет к увеличению пластических свойств.To achieve this goal, the known high-speed steel, which includes iron, carbon, tungsten, chromium, molybdenum, vanadium, niobium, nickel and aluminum, additionally contains cobalt, copper, manganese, silicon, cerium, lanthanum and nitrogen in the following ratio of components, wt. %: Carbon 0.7-0.9 Tungsten 17-18.5 Chromium 3-3.6 Molybdenum 0.1-1.9 Vanadium 0.5-1.5 Niobium 0.01-1.0 Nickel 0.1 -2.0 Aluminum 0.001-0.15 Cobalt 0.01-1.0 Copper 0.1-0.3 Manganese 0.1-0.4 Silicon 0.1-0.4 Cerium 0.005-0.05 Lanthanum 0.005 -0.05 Nitrogen 0.01-0.05 Iron Else
The technical result of the invention is to use the effect of superplasticity during deformation in the intercritical temperature range, as well as to use structural superplasticity. In order to implement these effects, cobalt, copper, silicon and manganese are introduced for solid-solution hardening and decrease the solubility of carbon, which helps to increase ductility. Lanthanum and cerium are introduced to bind harmful impurities, primarily oxygen and hydrogen, which ultimately leads to an increase in plastic properties due to refining.

Введение азота дает возможность реализовать эффект "микродуплексной" структуры, так как добавки азота в совокупности с W, Cr, Mo, V, Nb позволяют получить в структуре вторую тугоплавкую и мелкокристаллическую фазу в виде нитридов и карбонитридов указанных элементов, что способствует повышению эффекта структурной сверхпластичности. The introduction of nitrogen makes it possible to realize the effect of a "micro duplex" structure, since the addition of nitrogen in combination with W, Cr, Mo, V, Nb makes it possible to obtain a second refractory and fine crystalline phase in the form of nitrides and carbonitrides of these elements, which contributes to an increase in the effect of structural superplasticity .

Для получения быстрорежущей стали были приготовлены три смеси ингредиентов, содержащие компоненты на нижнем, среднем и верхнем уровне, а также две смеси, содержащие ингредиенты в запредельном количестве. Выплавку сплавов производили в индукционной высококачественной печи ИСТ-016, емкостью 160 кг на основе стального олова, ферросплавов и чистых металлов. Азот вводили в виде азотированного феррохрома. Раскисление стали осуществляли с помощью лигатуры, содержащей редкоземельные элементы (Ce и La). To produce high-speed steel, three mixtures of ingredients were prepared containing the components at the lower, middle and upper levels, as well as two mixtures containing the ingredients in an exorbitant amount. Alloys were smelted in the IST-016 high-quality induction furnace, with a capacity of 160 kg, based on steel tin, ferroalloys and pure metals. Nitrogen was introduced in the form of nitrided ferrochrome. Steel deoxidation was carried out using a ligature containing rare earth elements (Ce and La).

Химический состав и пластичность стали при высокой температуре в сравнении с прототипом приведены в таблице. The chemical composition and ductility of steel at high temperature in comparison with the prototype are shown in the table.

Испытания прототипа приведены в тех же условиях. Tests of the prototype are given in the same conditions.

Как видно из таблицы, предложенная сталь значительно превосходит известную по пластичности при высоких температурах. As can be seen from the table, the proposed steel significantly exceeds the known plasticity at high temperatures.

Наиболее высокой горячей пластичностью обладает сталь, которая содержит компоненты на среднем уровне. The highest hot ductility is possessed by steel, which contains components at an average level.

Таким образом, проведенный анализ и испытания подтверждают, что предлагаемое решение соответствует критериям новизны, изобретательского уровня и промышленной применимости. (56) Геллер Ю. А. Инструментальные стали. М. : Металлургия, 1983, стр. 354-377. Thus, the analysis and tests confirm that the proposed solution meets the criteria of novelty, inventive step and industrial applicability. (56) Geller, Yu.A. Tool steel. M.: Metallurgy, 1983, pp. 354-377.

Патент Австрии N 392085, кл. C 22 C 38/26, опублик. 1991 г. Austrian patent N 392085, cl. C 22 C 38/26, published. 1991 year

Claims

RAPID STEEL containing iron, carbon, tungsten, chromium, molybdenum, vanadium, niobium, nickel, aluminum, characterized in that it additionally contains cobalt, copper, manganese, silicon, cerium, lanthanum and nitrogen in the following ratio of components, wt. %:
Carbon 0.7 - 0.9
Tungsten 17.0 - 18.5
Chrome 3.0 - 3.6
Molybdenum 0.1 - 1.9
Vanadium 0.5 - 1.5
Niobium 0.01 - 1.0
Nickel 0.1 - 2.0
Aluminum 0.001 - 0.15
Cobalt 0.01 - 1.0
Copper 0.1 - 0.3
Manganese 0.1 - 0.4
Silicon 0.1 - 0.4
Cerium 0.005 - 0.050
Lanthanum 0.005 - 0.050
Nitrogen 0.01 - 0.05
Iron Else