RU2068457C1

RU2068457C1 - Steel

Info

Publication number: RU2068457C1
Application number: RU93016758A
Authority: RU
Inventors: Виктор Яковлевич Тишков; Геннадий Иванович Громов; Юрий Александрович Осипов; Валентина Константиновна Рябинкова; Владимир Евдокимович Пильгук; Владимир Александрович Арцыбашев; Анатолий Николаевич Лещенко; Виталий Михайлович Соколов; Геннадий Ефимович Барабанцев; Александр Николаевич Тюляпин
Original assignee: Акционерное общество открытого типа "Северсталь"
Priority date: 1993-03-31
Filing date: 1993-03-31
Publication date: 1996-10-27

Abstract

FIELD: metallurgy. SUBSTANCE: steel containing carbon, silicon, manganese, chrome, molybdenum, vanadium, aluminium and iron has additionally tungsten, praseodymium and calcium at the following ratio of components, wt. -%: carbon 0.45-0.55; silicon 1.2-1.5; manganese 1.2-1.5; chrome 3.1-3.5; molybdenum 0.4-0.6; tungsten 0.45-1; vanadium 0.6-0.9; aluminium 0.01-0.07; praseodymium 0.0005-0.001; calcium 0.002-0.01, and iron - the rest. EFFECT: enhanced quality of steel. 2 tbl

Description

Изобретение относится к области металлургии, к производству инструментальных сталей, преимущественно для производства дисковых пил холодной резки металлопроката. The invention relates to the field of metallurgy, to the production of tool steels, mainly for the production of circular saws for cold cutting of metal.

Известна инструментальная сталь (авт. св. СССР N 755882, кл. C 22 C 38/28, 1980) следующего химического состава, мас. Known tool steel (ed. St. USSR N 755882, class C 22 C 38/28, 1980) of the following chemical composition, wt.

Углерод 0,50.0,65
Кремний 0,80.1,30
Марганец 0,15.0,40
Хром 1,80.2,20
Молибден 0,40.0,70
Вольфрам 0,40.0,70
Ванадий 0,15.0,30
Титан 0,05.0,15
Алюминий 0,03.0,08
Железо Остальное
Недостатками известной стали являются низкая износостойкость при порезке проката из легированных и углеродистых сталей, а также плохая обрабатываемость в холодном состоянии при изготовлении инструмента.Carbon 0.50.0.65
Silicon 0.80.1.30
Manganese 0.15.0.40
Chrome 1.80.2.20
Molybdenum 0.40.0.70
Tungsten 0.40.0.70
Vanadium 0.15.0.30
Titanium 0.05.0.15
Aluminum 0.03.0.08
Iron Else
The disadvantages of the known steel are low wear resistance when cutting rolled from alloyed and carbon steels, as well as poor machinability in the cold state in the manufacture of the tool.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является инструментальная сталь (авт. св. СССР N 994577, кл. C 22 C 38/46, 1982) следующего химического состава, мас. The closest in technical essence and the achieved result is tool steel (ed. St. USSR N 994577, class C 22 C 38/46, 1982) of the following chemical composition, wt.

Углерод 0,50.0,60
Кремний 0,15.0,50
Марганец 0,15.0,50
Хром 3,10.3,50
Молибден 0,50.1,00
Ванадий 0,05.0,30
Алюминий 0,01.0,07
Железо Остальное
Известная сталь благодаря повышенному содержанию хрома и молибдена обеспечивает достаточно высокую стойкость инструмента при порезке холодного проката. Однако инструмент, изготовленный из известной стали, характеризуется низкой циклической трещиностойкостью. И поскольку инструмент используется в основном в виде летучих пил для порезки движущегося проката и испытывает во время работы значительные циклические нагрузки, то это значительно снижает ресурс его работы.Carbon 0.50.0.60
Silicon 0.15.0.50
Manganese 0.15.0.50
Chrome 3.10.3.50
Molybdenum 0.50.1.00
Vanadium 0.05.0.30
Aluminum 0.01.0.07
Iron Else
Known steel due to the high content of chromium and molybdenum provides a sufficiently high tool life when cutting cold rolled products. However, a tool made of known steel is characterized by low cyclic crack resistance. And since the tool is used mainly in the form of flying saws to cut the rolling metal and experiences significant cyclic loads during operation, this significantly reduces its service life.

Целью изобретения является повышение теплостойкости и циклической трещиностойкости. The aim of the invention is to increase the heat resistance and cyclic crack resistance.

Указанная цель достигается тем, что сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, молибден, ванадий, алюминий и железо, дополнительно содержит вольфрам, празеодим и кальций при следующем соотношении компонентов, мас. This goal is achieved in that the steel containing carbon, silicon, manganese, chromium, molybdenum, vanadium, aluminum and iron, additionally contains tungsten, praseodymium and calcium in the following ratio, wt.

Углерод 0,45.0,55
Кремний 1,20.1,50
Марганец 1,20.1,50
Хром 3,10.3,50
Молибден 0,40.0,60
Вольфрам 0,45.1,00
Ванадий 0,60.0,90
Алюминий 0,01.0,07
Празеодим 0,0005.0,001
Кальций 0,002.0,01
Железо Остальное
Сущность заявляемого технического решения заключается в том, что в инструментальную сталь дополнительно вводят вольфрам, празеодим и кальций при корректировке содержания углерода, кремния, марганца, молибдена и ванадия.Carbon 0.45.0.55
Silicon 1.20.1.50
Manganese 1.20.1.50
Chrome 3.10.3.50
Molybdenum 0.40.0.60
Tungsten 0.45.1.00
Vanadium 0.60.0.90
Aluminum 0.01.0.07
Praseodymium 0.0005.0.001
Calcium 0.002.0.01
Iron Else
The essence of the proposed technical solution lies in the fact that tungsten, praseodymium and calcium are additionally introduced into the tool steel when adjusting the content of carbon, silicon, manganese, molybdenum and vanadium.

При вводе в сталь 0,45.1,00% вольфрама, повышении содержания кремния до 1,20.1,50% и ванадия до 0,60.0,90% существенно повышается ее теплостойкость за счет упрочнения кремнием матрицы, повышения термостойкости цементита при легировании его вольфрамом, образования труднорастворимых карбонитридов, нитридов и интерметаллидов ванадия и вольфрама. Комплексное влияние указанных элементов значительно повышает сопротивление стали к разупрочнению при нагреве и тем самым увеличивает ресурс работы летучих пил при порезке проката. When 0.45.1.00% of tungsten is introduced into steel, the silicon content is increased to 1.20.1.50% and vanadium to 0.60.0.90%, its heat resistance significantly increases due to the hardening of the matrix by silicon, the heat resistance of cementite when alloyed with tungsten, and sparingly soluble carbonitrides, nitrides and intermetallic compounds of vanadium and tungsten. The combined effect of these elements significantly increases the resistance of steel to softening during heating and thereby increases the life of flying saws when cutting steel.

Дополнительное введение в состав предлагаемой стали микродобавок строго определенного количества празеодима 0,0005.0,001% и кальция 0,002.0,01% позволяет не только улучшить характеристики пластичности и ударной вязкости, но и, что самое важное, улучшить демпфирующие свойства материала, что в совокупности с 0,45.0,55% углерода, 1,20.1,50% марганца и 0,40.0,60% молибдена при их новом соотношении с остальными легирующими элементами позволяет повысить одну из важнейших характеристик инструмента циклическую трещиностойкость. An additional introduction to the composition of the proposed steel microadditives of a strictly defined amount of praseodymium 0.0005.0.001% and calcium 0.002.0.01% allows not only to improve the ductility and toughness, but, and most importantly, to improve the damping properties of the material, which together with 0 , 45.0.55% carbon, 1.20.1.50% manganese and 0.40.0.60% molybdenum with their new ratio with the rest of the alloying elements allows one to increase one of the most important characteristics of the tool cyclic crack resistance.

Если количество углерода в стали менее 0,45% то ухудшается стойкость инструмента, а если выше 0,55% то снижается циклическая трещиностойкость и обрабатываемость в холодном состоянии при изготовлении инструмента. Снижение в стали кремния менее 1,20% приводит к ухудшению ее теплостойкости, а повышение более 1,50% снижает характеристики пластичности металла и стойкости инструмента. При вводе в сталь менее 1,20% марганца снижается циклическая трещиностойкость, а более 1,50% пластичность и вязкость металла. При легировании стали молибденом в количестве менее 0,40% ухудшаются как циклическая трещиностойкость, так и показатели теплостойкости металла, а введение более 0,60% приводит к удорожанию стали. Снижение количества ванадия в стали менее 0,60% приводит к ухудшению ее теплостойкости, а также общего ресурса работы инструмента, а повышение более 0,90% дальнейшего положительного эффекта не дает. If the amount of carbon in the steel is less than 0.45%, the tool life deteriorates, and if it is higher than 0.55%, the cyclic crack resistance and cold workability are reduced in the manufacture of the tool. A decrease in silicon steel of less than 1.20% leads to a deterioration in its heat resistance, and an increase of more than 1.50% reduces the characteristics of metal ductility and tool life. When introduced into steel, less than 1.20% manganese decreases cyclic crack resistance, and more than 1.50% ductility and toughness of the metal. When alloying steel with molybdenum in an amount of less than 0.40%, both cyclic crack resistance and the indicators of heat resistance of metal deteriorate, and the introduction of more than 0.60% leads to a rise in price of steel. A decrease in the amount of vanadium in steel less than 0.60% leads to a deterioration in its heat resistance, as well as the overall resource of the tool, and an increase of more than 0.90% does not give a further positive effect.

Введение в сталь менее 0,45% вольфрама приводит к снижению ее теплостойкости, а следовательно и ресурса работы инструмента при порезке проката. Повышение содержания вольфрама в стали более 1,00% дает несущественный дополнительный положительный эффект при значительном удорожании стали. The introduction of less than 0.45% tungsten into steel leads to a decrease in its heat resistance, and, consequently, the tool's service life when cutting steel. An increase in the tungsten content in steel more than 1.00% gives an insignificant additional positive effect with a significant rise in price of steel.

Добавка в сталь празеодима в количестве менее 0,0005% и кальция менее 0,002% ухудшает демпфирующие свойства материала и его циклическую трещиностойкость, а также пластичность и вязкость стали. Введение в сталь празеодима более 0,001% и кальция более 0,01% приводит к повышенному их расходу без дальнейшего положительного эффекта. The addition of praseodymium to steel in an amount of less than 0.0005% and calcium less than 0.002% affects the damping properties of the material and its cyclic crack resistance, as well as the ductility and toughness of the steel. The introduction of praseodymium in steel more than 0.001% and calcium more than 0.01% leads to their increased consumption without further positive effect.

Таким образом, совокупность существенных отличительных признаков заявляемого технического решения и позволяет повысить теплостойкость и циклическую трещиностойкость инструмента. Thus, the combination of essential distinguishing features of the proposed technical solution and allows to increase the heat resistance and cyclic crack resistance of the tool.

Предлагаем пример конкретного использования заявляемого химического состава инструментальной стали. We offer an example of a specific use of the claimed chemical composition of tool steel.

В условиях опытно-промышленного производства были выплавлены несколько опытных плавок, химический состав которых соответствовал известному (авт. св. N 994577) и различным вариантам заявляемого технического решения. Химический состав опытных плавок приведен в табл.1. In the conditions of pilot industrial production, several experimental swimming trunks were smelted, the chemical composition of which corresponded to the well-known (ed. St. N 994577) and various variants of the claimed technical solution. The chemical composition of the experimental heats is given in table 1.

Из металла опытных плавок были изготовлены листовые карты толщиной 12 мм, из которых изготавливали образцы для исследований и механических испытаний. После обработки металла на окончательный комплекс свойств (закалка с 1060^oC и отпуск при 580^oC), образцы испытывали на растяжение, в том числе и при температуре 500^oC для определения теплостойкости. Для определения циклической трещиностойкости часть плоских образцов испытывали на многопозиционной машине "Сатурн-10" по принципу консольного изгиба в одной плоскости по симметричному циклу при частоте циклов испытательной нагрузки - 1000 циклов/мин.Sheet metal cards 12 mm thick were made of metal from experimental swimming trunks, from which samples were made for research and mechanical testing. After processing the metal to the final set of properties (quenching from 1060 ^o C and tempering at 580 ^o C), the samples were tensile, including at a temperature of 500 ^o C to determine heat resistance. To determine the cyclic fracture toughness, some of the flat samples were tested on a Saturn-10 multiposition machine according to the principle of cantilever bending in one plane along a symmetrical cycle at a test load cycle frequency of 1000 cycles / min.

Результаты испытаний механических и технологических свойств представлены в табл.2. The test results of the mechanical and technological properties are presented in table.2.

Результаты испытаний показали, что отличительные признаки заявляемого технического решения позволяют изготовить инструментальную сталь (табл. состав 2 4), которая по характеристикам теплостойкости и циклической трещиностойкости значительно превосходит известную сталь. Это позволит значительно повысить ресурс работы инструмента, в частности дисковых пил, изготовленных из такой стали. The test results showed that the distinguishing features of the proposed technical solution make it possible to produce tool steel (table. Composition 2 4), which in terms of heat resistance and cyclic crack resistance significantly exceeds the known steel. This will significantly increase the life of the tool, in particular circular saws made of such steel.

Claims

Steel containing carbon, silicon, manganese, chromium, molybdenum, vanadium, aluminum, iron, characterized in that it additionally contains tungsten, praseodymium and calcium in the following ratio, wt.

Carbon 0.45 0.55
Silicon 1.2 1.5
Manganese 1.2 1.5
Chrome 3.1 3.5
Molybdenum 0.4 0.6
Tungsten 0.45 1
Vanadium 0.6 0.9
Aluminum 0.01 0.07
Praseodymium 0.0005 0.001
Calcium 0.002 0.01
Iron Else