RU2164961C2 - High-speed steel - Google Patents
High-speed steel Download PDFInfo
- Publication number
- RU2164961C2 RU2164961C2 RU99105869A RU99105869A RU2164961C2 RU 2164961 C2 RU2164961 C2 RU 2164961C2 RU 99105869 A RU99105869 A RU 99105869A RU 99105869 A RU99105869 A RU 99105869A RU 2164961 C2 RU2164961 C2 RU 2164961C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- nitrogen
- steel
- speed steel
- zirconium
- speed
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области металлургии, а именно к сплавам на основе железа, и может найти применение при изготовлении металлорежущего инструмента, используемого для механической обработки трудно обрабатываемых материалов и штампов горячего деформирования, работающих в тяжелых условиях. The invention relates to the field of metallurgy, in particular to iron-based alloys, and can find application in the manufacture of metal-cutting tools used for machining difficult-to-work materials and hot deformation dies working in difficult conditions.
Из патентной литературы известна "Быстрорежущая сталь" по патенту RU N 2025531, МКИ С 23 С 38/14, содержащая углерод (0,01 - 0,1)%, никель (12-22)%, вольфрам (5-13)%, молибден (0,01-3)%, титан (0,01-3)%, кобальт (0,01-10)%, алюминий (0,01-3)%, азот (0,3-2)% и железо остальное. From the patent literature known "High-speed steel" according to patent RU N 2025531, MKI C 23 C 38/14, containing carbon (0.01 - 0.1)%, nickel (12-22)%, tungsten (5-13)% , molybdenum (0.01-3)%, titanium (0.01-3)%, cobalt (0.01-10)%, aluminum (0.01-3)%, nitrogen (0.3-2)% and iron rest.
Недостаток этой быстрорежущей стали заключается в том, что она содержит большое количество дорогостоящего вольфрама и кобальта, что, кроме того, повышает хрупкость инструмента. Азот в указанном количестве приводит к образованию пор и раковин, нарушает пластичность, увеличивает износ. The disadvantage of this high-speed steel is that it contains a large amount of expensive tungsten and cobalt, which, in addition, increases the fragility of the tool. Nitrogen in the specified amount leads to the formation of pores and shells, violates the ductility, increases wear.
Прототипом предлагаемой быстрорежущей стали можно считать быстрорежущую сталь, известную из а.с. N 561748, МКИ С 22 С 38/26, содержащую следующие компоненты:
Углерод - 0,7-1,5
Кремнии - 0,15 - 0,4
Марганец - 0,15-0,4
Хром - 3,5 - 5,5
Молибден - 4,5-6,5
Вольфрам - 5,5 -12
Ванадий - 0,5-2,5
Ниобий - 0,01 - 0,5
Азот - 0,005 - 0,05
Алюминий - 0,01 - 0,08
РЗМ - 0,002 - 0,08
Кальций - 0,001 - 0,08
Магний - 0,001 - 0,05
Железо - остальное
Кроме того, указанная сталь может содержать цирконий в количестве до 0,1%, серу - до 0,03% и фосфор - до 0,03%.The prototype of the proposed high-speed steel can be considered high-speed steel, known from A.S. N 561748, MKI C 22 C 38/26, containing the following components:
Carbon - 0.7-1.5
Silicon - 0.15 - 0.4
Manganese - 0.15-0.4
Chrome - 3.5 - 5.5
Molybdenum - 4.5-6.5
Tungsten - 5.5 -12
Vanadium - 0.5-2.5
Niobium - 0.01 - 0.5
Nitrogen - 0.005 - 0.05
Aluminum - 0.01 - 0.08
REM - 0.002 - 0.08
Calcium - 0.001 - 0.08
Magnesium - 0.001 - 0.05
Iron - the rest
In addition, this steel may contain zirconium in an amount up to 0.1%, sulfur up to 0.03% and phosphorus up to 0.03%.
Недостаток заключается в низкой красностойкости, инструмент быстро изнашивается, а при обработке трудно обрабатываемых материалов нельзя выдержать требуемые скорости резания. The disadvantage is the low red resistance, the tool wears out quickly, and when processing difficultly processed materials, the required cutting speeds cannot be maintained.
Задача, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, - повышение эксплуатационной стойкости путем повышения красностойкости, снижение себестоимости изготовления путем уменьшения расхода легирующих элементов. The problem to which the invention is directed is to increase the operational stability by increasing the red resistance, reducing the manufacturing cost by reducing the consumption of alloying elements.
Поставленная задача решается тем, что быстрорежущая сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, молибден, вольфрам, ванадий, цирконий, азот, серу, фосфор и железо, содержит компоненты в следующем соотношении в мас.%:
Углерод - 0,8-1,10
Кремний - 0,2-0,4
Марганец - 0,2-0,5
Хром - 4,3-6,2
Молибден - 4,6-5,8
Вольфрам - 4,9-6,8
Ванадий - 0,8-2,5
Цирконий - 0,04-0,25
Азот - 0,05-0,08
Сера - 0,0015-0,025
Фосфор - 0,025-0,035
Железо - остальное
Быстрорежущая сталь с таким химическим составом получается следующим образом.The problem is solved in that the high-speed steel containing carbon, silicon, manganese, chromium, molybdenum, tungsten, vanadium, zirconium, nitrogen, sulfur, phosphorus and iron, contains components in the following ratio in wt.%:
Carbon - 0.8-1.10
Silicon - 0.2-0.4
Manganese - 0.2-0.5
Chrome - 4.3-6.2
Molybdenum - 4.6-5.8
Tungsten - 4.9-6.8
Vanadium - 0.8-2.5
Zirconium - 0.04-0.25
Nitrogen - 0.05-0.08
Sulfur - 0.0015-0.025
Phosphorus - 0.025-0.035
Iron - the rest
High-speed steel with such a chemical composition is obtained as follows.
В шихту быстрорежущей стали, состоящую из феррохрома среднеуглеродистого (ГОСТ 4757-79), ферромолибдена (ГОСТ 4759-79), феррованадия (ТУ 14-5-98-78), ферромарганца углеродистого, силикокальция (ГОСТ 4762-710), добавляют феррохром азотистый (ГОСТ 4757-59), ферросиликоцирконий (ТУ 14-5-83-77). Nitrogen ferrochrome is added to the batch of high-speed steel, consisting of medium-carbon ferrochrome (GOST 4757-79), ferromolybdenum (GOST 4759-79), ferrovanadium (TU 14-5-98-78), carbon ferromanganese, silicocalcium (GOST 4762-710) (GOST 4757-59), ferrosilicon zirconium (TU 14-5-83-77).
После поплавочной термической обработки по режиму: температура закалки 1230+5oC (зерно N 10-11) и трехкратного отпуска при температуре 550+10oC. Сплав приобретает следующие свойства: твердость HRCэ 65-68 при достаточной вязкости, микроструктура - мелкоигольчатый мартенсит, хорошая шлифуемость, красностойкость 620oC.After float heat treatment according to the regime:
Это объясняется совместным влиянием азота, циркония и ферросилиция. Азот в сплаве присутствует в растворимых в аустените карбидных фазах М23(С, N)6, М6(C, N) и в меньшем количестве в нерастворимых карбидных и нитридных фазах M(C, N); М (N,C). Нитрид Zr(N,C) и карбонитрид Zr(C,N) имеют высокую температуру плавления и в качестве эффективного модификатора измельчают зерно литого сплава, способствуя образованию эвтектики более тонкого строения, задерживают рост зерна при нагреве для закалки. Это позволяет предупредить разнозернистость и на (10-20)oC повысить температуру закалки на мелкое зерно N 10-11.This is due to the combined effect of nitrogen, zirconium and ferrosilicon. Nitrogen in the alloy is present in austenite-soluble carbide phases M 23 (C, N) 6, M 6 (C, N) and to a lesser extent in insoluble carbide and nitride phases M (C, N); M (N, C). Nitride Z r (N, C) and carbonitride Z r (C, N) have a high melting point and grind the cast alloy grain as an effective modifier, contributing to the formation of a finer eutectic, inhibit grain growth during heating for quenching. This allows to prevent heterogeneity and (10-20) o C to increase the quenching temperature for fine grain N 10-11.
При нагреве для закалки часть азота переходит в раствор, а при отпуске выделяются в карбонитридные фазы. Это способствует усилению дисперсионного твердения, увеличивает устойчивость против обратного разупрочнения, повышает вторичную твердость на 2-3 HRCэ, красностойкость на (10-15)oC и износостойкость, что, в свою очередь, улучшает режущие свойства.When heated for quenching, part of the nitrogen passes into the solution, and during tempering, they are released into carbonitride phases. This enhances dispersion hardening, increases resistance against reverse softening, increases secondary hardness by 2-3 HRC e , red resistance by (10-15) o C and wear resistance, which, in turn, improves cutting properties.
Растворы азота относятся к растворам внедрения, в предлагаемом быстрорежущем сплаве атомы азота располагаются между узлами кристаллической решетки карбидов хрома, вольфрама, молибдена, ванадия. Nitrogen solutions belong to interstitial solutions; in the proposed high-speed alloy, nitrogen atoms are located between the nodes of the crystal lattice of chromium, tungsten, molybdenum, and vanadium carbides.
Основной эффект воздействия межузельных атомов на механические свойства состоит в том, что они скапливаются на дислокациях и препятствуют их движению, вызывая упрочнение. The main effect of interstitial atoms on mechanical properties is that they accumulate on dislocations and impede their movement, causing hardening.
В результате легирования азотом прочность быстрорежущей стали возрастает на (50- 60)% по сравнению со сталью P18. As a result of alloying with nitrogen, the strength of high-speed steel increases by (50-60)% in comparison with P18 steel.
Полученная таким образом быстрорежущая сталь по своим техническим требованиям соответствует ГОСТ 19265-73. Thus obtained high-speed steel according to its technical requirements complies with GOST 19265-73.
Сравнительный анализ опытных образцов быстрорежущей стали P6M5 и предлагаемой приведен в таблице. Образцы закаливались при температурах (1260-1290)oC, с интервалами 10oC, а выдержка назначалась из расчета 8 секунд на 1 мм сечения.A comparative analysis of the prototypes of high-speed steel P6M5 and the proposed is given in the table. The samples were quenched at temperatures (1260-1290) o C, at intervals of 10 o C, and exposure was assigned at the rate of 8 seconds per 1 mm section.
Каждая плавка быстрорежущей стали имеет свою температуру закалки, при которой она дает необходимую твердость и другие механические свойства, необходимые при работе режущего инструмента. Отклонения от этих температур приводят к снижению качества режущего инструмента: более высокие температуры приводят к перегреву, а низкие - к недостаточной твердости режущего инструмента. Each melting of high speed steel has its own quenching temperature, at which it gives the necessary hardness and other mechanical properties necessary for the operation of the cutting tool. Deviations from these temperatures lead to a decrease in the quality of the cutting tool: higher temperatures lead to overheating, and low temperatures lead to insufficient hardness of the cutting tool.
Предлагаемая быстрорежущая сталь позволит заменить существующие кобальтовые быстрорежущие стали, например Р10К5Ф5, Р9К10 и др., за счет введенного в ее состав азота и ферросилиция, которые позволяют повысить производительность в 4 и более раза, понизить себестоимость изготовления режущего инструмента в 2 и более раза, что, в свою очередь, даст большой экономический эффект. The proposed high-speed steel will replace existing cobalt high-speed steels, for example R10K5F5, P9K10 and others, due to the nitrogen and ferrosilicon introduced into its composition, which can increase productivity by 4 or more times, reduce the cost of manufacturing a cutting tool by 2 or more times, which , in turn, will give a great economic effect.
Claims (1)
Углерод - 0,8 - 1,10
Кремний - 0,2 - 0,4
Марганец - 0,2 - 0,5
Хром - 4,3 - 6,2
Молибден - 4,6 - 5,8
Вольфрам - 4,9 - 6,8
Ванадий - 0,8 - 2,5
Цирконий - 0,04 - 0,25
Азот - 0,05 - 0,08
Сера - 0,0015 - 0,025
Фосфор - 0,025 - 0,035
Железо - ОстальноеHigh-speed steel containing carbon, silicon, manganese, chromium, molybdenum, tungsten, vanadium, zirconium, nitrogen, sulfur, phosphorus and iron, characterized in that it contains components in the following ratio, wt.%:
Carbon - 0.8 - 1.10
Silicon - 0.2 - 0.4
Manganese - 0.2 - 0.5
Chrome - 4.3 - 6.2
Molybdenum - 4.6 - 5.8
Tungsten - 4.9 - 6.8
Vanadium - 0.8 - 2.5
Zirconium - 0.04 - 0.25
Nitrogen - 0.05 - 0.08
Sulfur - 0.0015 - 0.025
Phosphorus - 0.025 - 0.035
Iron - Else
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU99105869A RU2164961C2 (en) | 1999-03-17 | 1999-03-17 | High-speed steel |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU99105869A RU2164961C2 (en) | 1999-03-17 | 1999-03-17 | High-speed steel |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU99105869A RU99105869A (en) | 2001-03-20 |
| RU2164961C2 true RU2164961C2 (en) | 2001-04-10 |
Family
ID=20217509
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU99105869A RU2164961C2 (en) | 1999-03-17 | 1999-03-17 | High-speed steel |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2164961C2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2609115C2 (en) * | 2011-09-19 | 2017-01-30 | Сандвик Интеллекчуал Проперти Аб | Roll for hot rolling |
| RU2799363C1 (en) * | 2022-06-10 | 2023-07-05 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Method for producing high-speed steel powder by mechanical alloying |
-
1999
- 1999-03-17 RU RU99105869A patent/RU2164961C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2609115C2 (en) * | 2011-09-19 | 2017-01-30 | Сандвик Интеллекчуал Проперти Аб | Roll for hot rolling |
| US9993858B2 (en) | 2011-09-19 | 2018-06-12 | Sandvik Intellectual Property Ab | Roll for hot rolling |
| RU2799363C1 (en) * | 2022-06-10 | 2023-07-05 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Method for producing high-speed steel powder by mechanical alloying |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP7045315B2 (en) | Hot tool steel | |
| CN109252104B (en) | High-speed steel and production method thereof | |
| KR20050077008A (en) | Alloy tool steel | |
| WO2018182480A1 (en) | Hot work tool steel | |
| US6652617B2 (en) | PM high-speed steel having high elevated-temperature strength | |
| JP2015193867A (en) | high toughness hot work tool steel | |
| CA2405278C (en) | Hot-working steel article | |
| WO2010074017A1 (en) | Steel tempering method | |
| JP2007308784A (en) | Alloy steel | |
| JP4347763B2 (en) | High temperature carburizing steel and method for producing the same | |
| EP1218560B1 (en) | Steel material, its use and its manufacture | |
| RU2164961C2 (en) | High-speed steel | |
| JP2019116688A (en) | Powder high speed tool steel | |
| JP2000219935A (en) | Edge material for metal band saw | |
| JPH0978199A (en) | Cold tool steel with high hardness and high toughness | |
| KR101711889B1 (en) | Alloy tool steels having excellent wear resistance in cold-working | |
| RU2194792C2 (en) | Quick-cutting steel | |
| RU2243283C2 (en) | Quick-cutting steel | |
| JP7026629B2 (en) | Alloy steel and tools | |
| AU2015246667B2 (en) | Cold work tool steel | |
| JPH0143017B2 (en) | ||
| KR100406428B1 (en) | Co-free high speed steel having superior hardness by modifying Si content and method for manufacturing the same | |
| CN113840935B (en) | Steel for sawing devices | |
| JPS58144456A (en) | Powder high speed tool steel | |
| SU1110817A1 (en) | Die steel |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130318 |