RU2221069C1 - Стальной сплав для изготовления деталей методом порошковой металлургии и способ изготовления деталей или инструментов из стального сплава - Google Patents

Стальной сплав для изготовления деталей методом порошковой металлургии и способ изготовления деталей или инструментов из стального сплава Download PDF

Info

Publication number
RU2221069C1
RU2221069C1 RU2002109385/02A RU2002109385A RU2221069C1 RU 2221069 C1 RU2221069 C1 RU 2221069C1 RU 2002109385/02 A RU2002109385/02 A RU 2002109385/02A RU 2002109385 A RU2002109385 A RU 2002109385A RU 2221069 C1 RU2221069 C1 RU 2221069C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
powder
nitrogen
steel
manganese
sulfur
Prior art date
Application number
RU2002109385/02A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2002109385A (ru
Inventor
Вернер ЛИБФАРТ (AT)
Вернер ЛИБФАРТ
Роланд РАБИЧ (AT)
Роланд РАБИЧ
Original Assignee
Белер Эдельшталь Гмбх
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Белер Эдельшталь Гмбх filed Critical Белер Эдельшталь Гмбх
Publication of RU2002109385A publication Critical patent/RU2002109385A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2221069C1 publication Critical patent/RU2221069C1/ru

Links

Images

Classifications

    • 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
    • C22C38/56—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with more than 1.7% by weight of carbon
    • 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
    • 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
    • C22C33/0278—Making ferrous alloys by powder metallurgy characterised by the range of the alloying elements with at least one alloying element having a minimum content above 5%
    • C22C33/0285—Making ferrous alloys by powder metallurgy characterised by the range of the alloying elements with at least one alloying element having a minimum content above 5% with Cr, Co, or Ni having a minimum content higher than 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
    • C22C38/001—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing N
    • 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
    • C22C38/22—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium 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
    • C22C38/24—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium 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
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/26—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with niobium or tantalum
    • 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
    • C22C38/36—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with more than 1.7% by weight of carbon
    • 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
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/48—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with niobium or tantalum
    • 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
    • B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
    • B22F9/02—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes
    • B22F9/06—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material
    • B22F9/08—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material by casting, e.g. through sieves or in water, by atomising or spraying
    • B22F9/082—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material by casting, e.g. through sieves or in water, by atomising or spraying atomising using a fluid
    • B22F2009/0896—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material by casting, e.g. through sieves or in water, by atomising or spraying atomising using a fluid particle transport, separation: process and apparatus
    • 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
    • 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
    • B22F2999/00—Aspects linked to processes or compositions used in powder metallurgy
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D2241/00—Treatments in a special environment
    • C21D2241/01—Treatments in a special environment under pressure
    • C21D2241/02—Hot isostatic pressing
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D7/00—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation
    • C21D7/13—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by hot working

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

Изобретение относится к легированным инструментальным сталям для изготовления деталей методом порошковой металлургии, в частности инструмента для холодной обработки. Предложена легированная инструментальная сталь и способ изготовления деталей из нее методом порошковой металлургии. Сталь содержит компоненты, мас.%: углерод 2,05 - 2,65; кремний до 2,0; марганец до 2,0; хром 6,10 - 9,80; вольфрам 0,50 - 2,40; молибден 2,15 - 4,70; ванадий 7,05 - 9,0; ниобий 0,25 - 2,45; кобальт до 10,0; сера до 0,3; азот 0,04 - 0,22; никель до 1,50; сопутствующие элементы до 2,6; железо и технологические примеси - остальное, при этом содержание кислорода составляет менее 100 частей на миллион. Способ изготовления деталей включает предварительное рафинирование стального расплава, распыление азотом со степенью чистоты 99,999%, размещение порошка в капсуле и ее закупоривание, горячее изостатическое прессование порошка в плотный однородный материал, последующую горячую деформацию. Техническим результатом является повышение прочности при изгибе, износостойкости. 2 с. и 2 з.п.ф-лы, 2 табл., 6 ил.

Description

Изобретение относится к стальному сплаву для изготовления деталей методом порошковой металлургии, в частности инструментов для холодной обработки, имеющих высокую вязкость и твердость, а также стойкость к износу и усталости материала.
Инструменты и части инструментов нагружаются, как правило, многослойно, что требует соответствующего профиля их свойств. Достижение особенно хорошей пригодности к одному виду нагрузки на материал связано, естественно, с ухудшением его стойкости к другим нагрузкам, так что для достижения высоких эксплуатационных качеств инструмента многие свойства должны лежать на высоком уровне, другими словами, потребительские свойства инструмента представляют собой компромисс в отношении каждого из отдельных свойств материала. По экономическим соображениям, как правило, желательно иметь в распоряжении инструменты или детали с улучшенными, в целом, свойствами материала.
Компоненты высокопроизводительной инструментальной стали имеют твердофазовую долю карбидов, размещенных в матричной фазовой части, и эти фазы, в частности, в отношении их долей в материале зависят от химического состава сплава.
При традиционном получении сплава с затвердеванием в литейных формах содержание в нем углерода и карбидообразующих элементов ограничено из-за кинетики затвердевания, поскольку при высоких содержаниях первично выделенные из расплава карбиды приводят к получению грубой неоднородной структуры материала, что обуславливает плохие механические свойства и негативно влияет на обрабатываемость материала или в конечном итоге исключает ее возможность.
Для того чтобы, с одной стороны, повысить концентрацию карбидообразущих элементов и содержание углерода в отношении повышенной карбидной доли и, тем самым, износостойкость материала, а с другой стороны, однако, гарантировать достаточную обрабатываемость, однородность и вязкость изготовленных из него деталей или инструментов, следует предусмотреть их изготовление методом порошковой металлургии.
Получение материалов методом порошковой металлургии включает в себя, в основном, вдувание газа, или азота, или разделение стального расплава на мелкие капельки, упрочняемые с высокой скоростью затвердевания в металлический порошок, помещение металлического порошка в капсулу и его уплотнение в ней и нагрев, а также горячее изостатическое прессование порошка в капсуле в плотный однородный материал. Полученный таким образом методом порошковой металлургии материал может применяться в качестве подвергнутого горячему изостатическому прессованию для изготовления деталей или инструментов или подвергнут предварительно горячей деформации, например посредством ковки и/или прокатки.
Высоконагружаемые инструменты или детали, например ножи, пуансоны, а также матрицы и т.п., требуют одновременно стойкости к абразивному износу, высокую вязкость и усталостной прочности материала. Для уменьшения износа следует стремиться к высокому содержанию твердых, при необходимости, грубых карбидов, преимущественно монокарбидов, однако при этом с повышением карбидной доли уменьшается вязкость материала. Усталостной прочности, т.е., в основном, отсутствию трещинообразования при очень высокой возрастающей или переменной механической нагрузке на материал, способствует, в свою очередь, высокая твердость матрицы и низкое инициирование трещинообразования зернами карбидов и неметаллическими включениями.
Как уже сказано, эксплуатационное качество деталей или инструментов представляет собой компромисс между износостойкостью, вязкостью и усталостной прочностью материала в термически улучшенном состоянии. В смысле общего повышения качества сталей для холодной обработки уже давно в кругах специалистов предпринимались попытки повысить, в целом, профиль свойств стали.
Целью изобретения является повышение механических параметров в термически улучшенном состоянии, а именно прочности к разрушению при изгибе, работе при ударе на изгиб и сопротивления износу инструментальной стали в соответствии с предъявляемыми требованиями.
Эта цель достигается в легированной инструментальной стали для изготовления деталей методом порошковой металлургии, содержащей углерод, кремний, марганец, хром, вольфрам, ванадий, кобальт, ниобий, никель, молибден и железо, за счет того что она дополнительно содержит серу и азот при следующем соотношении компонентов в мас. %: углерод 2,05-2,65, кремний до 2,0, марганец до 2,0, хром 6,10-9,80, вольфрам 0,50-2,40, молибден 2,15-4,70, ванадий 7,05-9,0, ниобий 0,25-2,45, кобальт до 10,0, сера до 0,3, азот 0,04-0,22, никель до 1,50, сопутствующие элементы до 2,6, железо и технологические примеси - остальное, при этом содержание кислорода составляет менее 100 частей на миллион, и при содержании неметаллических включений в соответствии с значением КО не более 3 согласно DIN 50602.
Согласно одной предпочтительной форме выполнения сталь согласно изобретению может содержать углерод 2,30-2,59, кремний 0,80-1,50, марганец 0,30-1,40, хром 6,12-7,50, никель до 1,0, вольфрам 0,60-1,45, молибден 2,40-4,40, ванадий 7,40-8,70, ниобий 0,50-1,95, кобальт до 10,0, сера до 0,3, азот 0,06-0,25, сопутствующие элементы до 2,6, железо и технологические примеси - остальное, при этом разность содержаний марганца и серы (Mn-S) составляет не менее 0,19.
Согласно другой форме выполнения сталь содержит компоненты в следующем соотношении, мас. %: углерод 2,05-2,65, кремний 0,85-1,30, марганец 0,40-0,80, хром 6,15-6,95, вольфрам 0,50-2,40, никель до 0,90, молибден 3,55-4,40, ванадий 7,80-8,59, ниобий 0,75-1,45, кобальт до 10,0, сера до 0,3, азот 0,06-0,15, сопутствующие элементы до 2,6, железо и технологические примеси - остальное.
Кроме того, указанная задача решается также в способе изготовления деталей или инструментов методом порошковой металлургии из легированной инструментальной стали, включающем получение порошка распылением стального расплава, горячее изостатическое прессование порошка и последующую горячую деформацию, за счет того что стальной расплав предварительно рафинируют, затем распыляют азотом со степенью чистоты 99,999% в металлический порошок с таким гранулометрическим составом, что, по меньшей мере, 60% частиц имеют размер менее 100 мкм, после чего, поддерживая атмосферу азота и исключая обратимую сорбцию кислорода на поверхностях зерен, осуществляют размещение порошка в капсуле и ее закупоривание, затем проводят горячее изостатическое прессование порошка в плотный однородный материал, при необходимости с последующей горячей деформацией, при этом происходит рост равномерно распределенных монокарбидов до размера менее 10 мкм, обусловленный температурой горячего изостатического прессования и горячей деформации, таким образом получают деталь из стали, имеющей следующий состав в мас.%: углерод 2,05-2,65, кремний до 2,0, марганец до 2,0, хром 6,10-9,80, вольфрам 0,50-2,40, молибден 2,15-4,70, ванадий 7,05-9,0, ниобий 0,25-2,45, кобальт до 10,0, сера до 0,3, азот 0,04-0,22, никель до 1,50, сопутствующие элементы до 2,6, железо и технологические примеси - остальное.
Таким способом получают методом порошковой металлургии детали с высокой вязкостью и твердостью, а также стойкостью к износу и усталости материала, в частности инструменты, причем детали имеют содержание кислорода менее 100 ppm, а также содержание и форму неметаллических включений в соответствии со значением КО не более 3 согласно испытанию по DIN 50602, который описывает характер контроля и параметры по содержанию неметаллических включений в форме сульфидов и оксидов в материале. Характеристика КО учитывает все включения, в том числе ниже 0,05 микрон, причем характеристика КО=3 показывает наивысшую чистоту материала.
Значительные улучшения качества материала согласно изобретению достигаются синергетически за счет мер техники легирования и технологии способа в отношении оптимизации структуры, а также отдельных и суммарных свойств фаз структуры.
Было обнаружено, что значение для вязкости материала подразумевает не только количество карбидов, но и при равном количестве морфологию карбидов, поскольку она зависит от свободной длины пути между карбидами в матрице, т. е. величины дефекта. В готовом, предназначенном для использования инструменте карбиды в отношении износостойкости должны быть, в основном, монокарбидами, равномерно распределяться в матрице и иметь диаметр менее 10 мкм, преимущественно менее 4 мкм. Ванадий и ниобий являются самыми сильными карбидообразователями, и по причинам техники легирования их совместное содержание должно лежать в диапазоне концентрации соответственно 7,05-9,0 и 0,25-2,45 мас. %. За счет этого, с одной стороны, достигается образование монокарбидов, а именно предпочтительных смешанных VNb-карбидов, а с другой стороны, в этих диапазонах концентрации, будучи обусловлено ванадием и ниобием, сродство с углеродом в материале таково, что для упрочнения кристаллов в распоряжении имеются дополнительные карбидообразующие элементы хром, вольфрам и молибден в концентрациях согласно изобретению с остаточным углеродом, которые повышают прочность матрицы. Более высокое содержание ванадия и ниобия, чем соответственно 9,0 и 2,45 мас.%, снижает прочность матрицы и уменьшают, в частности, усталостную прочность материала, а, напротив, содержание соответственно менее 7,05 и 0,25 мас.% приводит к усиленному образованию более мягких карбидных фаз, таких как карбиды М7C3, в результате чего снижается износостойкость стали.
При содержании углерода в узком диапазоне от 2,05 до 2,65 мас.% и концентрациях монокарбидообразователей согласно изобретению, в частности при 0,5-2,4 мас. % вольфрама и 2,15-4,70 мас.% молибдена, может быть исчерпан потенциал вторичной твердости сплава при термическом улучшении и улучшена его устойчивость против отпуска. Для упрочнения смешанных кристаллов предусмотрен хром с содержанием 6,10-9,80 мас.-%, причем для повышения вторичной твердости и твердости матрицы инструментальной стали существенным для изобретения является азот в количестве 0,04-0,22 мас.-%.
Более высокое, а также более низкое содержание, чем это указано в пределах согласно изобретению, для элементов вольфрам, молибден и хром, мешает синергетике и ухудшает, по меньшей мере, одно свойство инструментальной стали, то есть может отчасти негативно повлиять на ее применимость.
Как уже сказано, для достижения высокого эксплуатационного качества детали или инструмента помимо условий техники легирования существенными являются также меры в отношении технологии изготовления. Поскольку в смысле высокой вязкости материала для уменьшения величины дефекта следует избегать локального скопления более грубых карбидов, так называемого кластерообразования карбидов, в горячеизостатически прессованном материале, при изготовлении методом порошковой металлургии или при получении порошка гранулометрический состав должен быть установлен так, чтобы, по меньшей мере, 60% зерен порошка имели размер менее 100 мкм. Связанная с мелкими частицами металлического порошка высокая скорость затвердевания капелек расплава вызывает, как было обнаружено, равномерное распределение мелких монокарбидов и, что касается содержания углерода, перенасыщение основной массы в зерне порошка.
Во время горячеизостатического прессования и во время предусмотренной, при необходимости, горячей деформации заготовки, будучи обусловлена диффузией при высокой температуре, уменьшается степень перенасыщения основной массы, мелкие круглые монокарбиды вырастают при желании до размера менее 10 мкм, причем другие легирующие элементы целенаправленно включаются в смешанный кристалл и в конечном итоге упрочняют матрицу. За счет этой технологии изготовления происходит управление морфологией карбидов в отношении минимальной величины дефекта и составом матрицы в направлении максимизации потенциала вторичной твердости при условии состава материала согласно изобретению. При этом следует еще раз упомянуть важность предусмотренной концентрации ниобия из-за регулируемого роста зерна.
Особое значение имеет степень оксидной чистоты материала согласно изобретению, поскольку за счет неметаллических включений могут ухудшиться не только его механические свойства, но и за счет этих неметаллов могут возникнуть отрицательные эффекты зародышеобразования при затвердевании и термообработке материала. Существенным для изобретения является, следовательно, то, что высокочистый сплав распыляют посредством азота со степенью чистоты азота, по меньшей мере, 99,999% и избегают обратимой сорбции кислорода на поверхности зерна порошка до включения в капсулу, в результате чего горячеизостатически прессованный материал имеет содержание кислорода менее 100 ppm, а также содержание и конфигурацию неметаллических включений в соответствии со значением КО самое большее 3, согласно испытанию по DIN 50602.
Предпочтительные формы выполнения охарактеризованы в зависимых пунктах формулы. Изобретение более подробно поясняется с помощью результатов сравнительных исследований. На чертежах изображено:
в табл. 1 приведен химический состав стального сплава согласно изобретению и сравнимого стального сплава;
табл.2 - данные измерений, полученные при механическом испытании стальных сплавов;
фиг.1 - измерительное устройство для определения прочности на разрушение при изгибе;
фиг.2 - форма образцов для установления работы при ударе на изгиб;
фиг.3 - устройство для измерения сопротивления износу (схематично);
фиг. 4 - противопоставление прочности стальных сплавов на разрушение при изгибе;
фиг.5 - противопоставление работы при ударе на изгиб;
фиг.6 - противопоставление соответствующих сопротивлений износу стальных сплавов.
В табл. 1 приведен химический состав стального сплава для холодной обработки согласно изобретению (сплав А) и сравнимых сплавов (B-J).
В табл. 2 приведены результаты испытаний на прочность на разрушение при изгибе, работу при ударе на изгиб и сопротивление износу сплава А согласно изобретению и сравнимых сплавов B-J.
Прочность на разрушение при изгибе стальных сплавов определяли на улучшенных до 61 HRC круглых образцах (Rd=5,0 мм) в устройстве на фиг.1. Предварительное усилие Fr составляло 200 Н, скорость до предварительного усилия составляла 2 мм/мин, а испытательная скорость - 5 мм/мин.
На образцах с формой на фиг.2 проводились исследования работы при ударе на изгиб соответствующих стальных сплавов.
Из фиг.3 видно устройство для определения сопротивления износу в схематичном изображении.
Если противопоставить прочность на разрушение при изгибе сплава А согласно изобретению со сравнимыми сплавам B-J (табл.2) в виде столбчатой диаграммы на фиг. 4, то сплавы Е, F, Н и I будут иметь в равной мере высокие значения, причем сплав I обладает максимальной прочностью на разрушение при изгибе.
При сравнении соответствующей работы при ударе на изгиб (фиг.5) стальных сплавов для холодной обработки сплав I также обладает максимальным значением. Данные измерений сплава А согласно изобретению и сплава F имеют незначительно более низкие значения этого механического свойства.
Результаты исследований сопротивления износу сплавов противопоставлены в графическом изображении на фиг.6, причем для сплава Н и сплава А согласно изобретению были получены максимальные значения.
Из результатов исследований видно, что такие важные признаки свойств, как прочность на разрушение при изгибе, работа при ударе на изгиб и сопротивление износу стального сплава для холодной обработки согласно изобретению находятся в равной мере на высоком уровне и отличают этот новый сплав.

Claims (4)

1. Легированная инструментальная сталь для изготовления деталей методом порошковой металлургии, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, вольфрам, ванадий, кобальт, ниобий, никель, молибден и железо, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит серу и азот при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Углерод 2,05 - 2,65
Кремний До 2,0
Марганец До 2,0
Хром 6,10-9,80
Вольфрам 0,50 - 2,40
Молибден 2,15 - 4,70
Ванадий 7,05 - 9,0
Ниобий 0,25-2,45
Кобальт До 10,0
Сера До 0,3
Азот 0,04 - 0,22
Никель До 1,50
Сопутствующие элементы До 2,6
Железо и технологические примеси Остальное
при этом содержание кислорода составляет менее 100 частей на миллион и при содержании неметаллических включений в соответствии со значением КО не более 3 согласно DIN 50602.
2. Сталь по п.1, отличающаяся тем, что она содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%:
Углерод 2,30 - 2,59
Кремний 0,80-1,50
Марганец 0,30-1,40
Хром 6,12-7,50
Никель До 1,0
Вольфрам 0,60-1,45
Молибден 2,40 - 4,40
Ванадий 7,40 - 8,70
Ниобий 0,50-1,95
Кобальт До 10,0
Сера До 0,3
Азот 0,06 - 0,22
Сопутствующие элементы До 2,6
Железо и технологические
примеси Остальное
при этом разность содержаний марганца и серы (Mn-S) составляет не менее 0,19.
3. Сталь по п.1, отличающаяся тем, что она содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%:
Углерод 2,05 - 2,65
Кремний 0,85 - 1,30
Марганец 0,40 - 0,80
Хром 6,15-6,95
Вольфрам 0,50 - 2,40
Никель До 0,90
Молибден 3,55 - 4,40
Ванадий 7,80 - 8,59
Ниобий 0,75-1,45
Кобальт До 10,0
Сера До 0,3
Азот 0,06-0,15
Сопутствующие элементы До 2,6
Железо и технологические
примеси Остальное
4. Способ изготовления деталей или инструментов методом порошковой металлургии из легированной инструментальной стали, включающий получение порошка распылением стального расплава, горячее изостатическое прессование порошка и последующую горячую деформацию, отличающийся тем, что стальной расплав предварительно рафинируют, затем распыляют азотом со степенью чистоты 99,999% в металлический порошок с таким гранулометрическим составом, что, по меньшей мере, 60% частиц имеют размер менее 100 мкм, после чего, поддерживая атмосферу азота и исключая обратимую сорбцию кислорода на поверхностях зерен, осуществляют размещение порошка в капсуле и ее закупоривание, затем проводят горячее изостатическое прессование порошка в плотный однородный материал, при необходимости с последующей горячей деформацией, при этом происходит рост равномерно распределенных монокарбидов до размера менее 10 мкм, обусловленный температурой горячего изостатического прессования и горячей деформации, таким образом получают деталь из стали, имеющей следующий состав, мас.%:
Углерод 2,05-2,65
Кремний До 2,0
Марганец До 2,0
Хром 6,10-9,80
Вольфрам 0,50 - 2,40
Молибден 2,15- 4,70
Ванадий 7,05 - 9,0
Ниобий 0,25-2,45
Кобальт До 10,0
Сера До 0,3
Азот 0,04 - 0,22
Никель До 1,50
Сопутствующие элементы До 2,6
Железо и технологические
примеси Остальное
RU2002109385/02A 2001-04-11 2002-04-10 Стальной сплав для изготовления деталей методом порошковой металлургии и способ изготовления деталей или инструментов из стального сплава RU2221069C1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
AT0058701A AT410448B (de) 2001-04-11 2001-04-11 Kaltarbeitsstahllegierung zur pulvermetallurgischen herstellung von teilen
ATA587/2001 2001-04-11

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2002109385A RU2002109385A (ru) 2003-10-20
RU2221069C1 true RU2221069C1 (ru) 2004-01-10

Family

ID=3677079

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2002109385/02A RU2221069C1 (ru) 2001-04-11 2002-04-10 Стальной сплав для изготовления деталей методом порошковой металлургии и способ изготовления деталей или инструментов из стального сплава

Country Status (15)

Country Link
US (1) US6773482B2 (ru)
EP (1) EP1249512B1 (ru)
KR (1) KR100476505B1 (ru)
CN (1) CN1164787C (ru)
AR (1) AR034306A1 (ru)
AT (1) AT410448B (ru)
BR (1) BR0202148B1 (ru)
CA (1) CA2381508C (ru)
DE (1) DE50208230D1 (ru)
DK (1) DK1249512T3 (ru)
ES (1) ES2272662T3 (ru)
HK (1) HK1051879A1 (ru)
RU (1) RU2221069C1 (ru)
TW (1) TW589388B (ru)
UA (1) UA76704C2 (ru)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2530196C2 (ru) * 2009-02-17 2014-10-10 Мек Холдинг Гмбх Износостойкий сплав
RU2609115C2 (ru) * 2011-09-19 2017-01-30 Сандвик Интеллекчуал Проперти Аб Валок для горячей прокатки
RU2650942C1 (ru) * 2017-12-19 2018-04-18 Юлия Алексеевна Щепочкина Сталь
RU2691327C2 (ru) * 2014-04-14 2019-06-13 Уддехольмс АБ Инструментальная сталь для холодной обработки

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT411534B (de) * 2002-07-08 2004-02-25 Boehler Edelstahl Kaltarbeitsstahl mit hohem verschleisswiderstand
US20060231167A1 (en) * 2005-04-18 2006-10-19 Hillstrom Marshall D Durable, wear-resistant punches and dies
DE102005020081A1 (de) * 2005-04-29 2006-11-09 Köppern Entwicklungs-GmbH Pulvermetallurgisch hergestellter, verschleißbeständiger Werkstoff
US7288157B2 (en) * 2005-05-09 2007-10-30 Crucible Materials Corp. Corrosion and wear resistant alloy
CN100413988C (zh) * 2005-10-27 2008-08-27 广东省韶关钢铁集团有限公司 一种锤式破碎机用锤头
FR2893954B1 (fr) * 2005-11-29 2008-02-29 Aubert & Duval Soc Par Actions Acier pour outillage a chaud, et piece realisee en cet acier et son procede de fabrication
AT508591B1 (de) * 2009-03-12 2011-04-15 Boehler Edelstahl Gmbh & Co Kg Kaltarbeitsstahl-gegenstand
CN102660714B (zh) * 2012-06-05 2013-12-18 河南理工大学 一种高碳高钒耐磨钢
CN103157796B (zh) * 2013-04-10 2014-11-05 湖南环宇粉末冶金有限公司 一种粉末冶金工具钢的成型方法
CN103600062B (zh) * 2013-10-10 2016-01-13 铜陵新创流体科技有限公司 一种粉末冶金合金复合材料及其制备方法
CN103589960A (zh) * 2013-11-04 2014-02-19 虞伟财 一种电锯锯条用工具钢
WO2016170397A1 (fr) * 2015-04-23 2016-10-27 Aperam Acier, produit réalisé en cet acier, et son procédé de fabrication
CN104878304B (zh) * 2015-05-15 2017-05-03 河冶科技股份有限公司 喷射成形耐磨耐蚀工具钢
CN104874802B (zh) * 2015-05-15 2017-10-10 安泰科技股份有限公司 粉末冶金耐磨损耐腐蚀合金棒材
CN104878305B (zh) * 2015-05-15 2017-10-10 安泰科技股份有限公司 耐磨损耐腐蚀合金钢
CN104889400B (zh) * 2015-05-15 2017-10-10 安泰科技股份有限公司 粉末冶金耐磨耐蚀合金管材
CN104878306B (zh) * 2015-05-15 2017-05-03 河冶科技股份有限公司 喷射成形耐磨工具钢
CN104894483B (zh) * 2015-05-15 2018-07-31 安泰科技股份有限公司 粉末冶金耐磨工具钢
CN104878298B (zh) * 2015-05-15 2017-05-03 安泰科技股份有限公司 粉末冶金耐磨损耐腐蚀合金
CN104894482B (zh) * 2015-05-15 2017-05-03 河冶科技股份有限公司 喷射成形工具钢
CN105384008A (zh) * 2015-12-22 2016-03-09 常熟市复林造纸机械有限公司 一种卷纸机用高硬度滚筒

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE344968C (sv) * 1970-08-28 1976-02-02 Hoeganaes Ab Pulvermaterial for framstellning av hoglegerat stal med god anlopningsbestendighet och varmhardhet
SE457356C (sv) * 1986-12-30 1990-01-15 Uddeholm Tooling Ab Verktygsstaal avsett foer kallbearbetning
SE456650C (sv) * 1987-03-19 1989-10-16 Uddeholm Tooling Ab Pulvermetallurgiskt framstaellt kallarbetsstaal
AT393387B (de) * 1989-10-23 1991-10-10 Boehler Gmbh Kaltarbeitsstahl mit hoher druckfestigkeit und verwendung dieses stahles
AU2430192A (en) * 1991-08-07 1993-03-02 Kloster Speedsteel Aktiebolag High-speed steel manufactured by powder metallurgy
JP2746059B2 (ja) * 1993-06-08 1998-04-28 住友金属工業株式会社 熱間圧延用ロール
FR2722211B1 (fr) * 1994-07-06 1996-08-30 Thyssen Aciers Speciaux Sa Acier pour outils de mise en forme
US5679908A (en) * 1995-11-08 1997-10-21 Crucible Materials Corporation Corrosion resistant, high vanadium, powder metallurgy tool steel articles with improved metal to metal wear resistance and a method for producing the same
US5830287A (en) * 1997-04-09 1998-11-03 Crucible Materials Corporation Wear resistant, powder metallurgy cold work tool steel articles having high impact toughness and a method for producing the same
US5976459A (en) * 1998-01-06 1999-11-02 Crucible Materials Corporation Method for compacting high alloy tool steel particles
EP0930374B1 (en) * 1998-01-06 2001-10-04 Sanyo Special Steel Co., Ltd. Production of cold working tool steel
SE511700C2 (sv) * 1998-03-23 1999-11-08 Uddeholm Tooling Ab Stålmaterial för kallarbetsverktyg framställt på icke pulvermetallurgiskt sätt samt detta sätt
AT411580B (de) * 2001-04-11 2004-03-25 Boehler Edelstahl Verfahren zur pulvermetallurgischen herstellung von gegenständen

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2530196C2 (ru) * 2009-02-17 2014-10-10 Мек Холдинг Гмбх Износостойкий сплав
RU2609115C2 (ru) * 2011-09-19 2017-01-30 Сандвик Интеллекчуал Проперти Аб Валок для горячей прокатки
RU2691327C2 (ru) * 2014-04-14 2019-06-13 Уддехольмс АБ Инструментальная сталь для холодной обработки
RU2650942C1 (ru) * 2017-12-19 2018-04-18 Юлия Алексеевна Щепочкина Сталь

Also Published As

Publication number Publication date
ATA5872001A (de) 2002-09-15
BR0202148A (pt) 2003-06-10
DE50208230D1 (de) 2006-11-09
CA2381508C (en) 2006-11-28
AR034306A1 (es) 2004-02-18
AT410448B (de) 2003-04-25
EP1249512B1 (de) 2006-09-27
BR0202148B1 (pt) 2010-11-16
CN1164787C (zh) 2004-09-01
TW589388B (en) 2004-06-01
US6773482B2 (en) 2004-08-10
EP1249512A1 (de) 2002-10-16
CN1382825A (zh) 2002-12-04
ES2272662T3 (es) 2007-05-01
KR20020080263A (ko) 2002-10-23
DK1249512T3 (da) 2007-02-05
HK1051879A1 (en) 2003-08-22
CA2381508A1 (en) 2002-10-11
UA76704C2 (ru) 2006-09-15
KR100476505B1 (ko) 2005-03-17
US20030068248A1 (en) 2003-04-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2221069C1 (ru) Стальной сплав для изготовления деталей методом порошковой металлургии и способ изготовления деталей или инструментов из стального сплава
US5252119A (en) High speed tool steel produced by sintering powder and method of producing same
SE533988C2 (sv) Stålmaterial och förfarande för framställning därav
US8231702B2 (en) Metallurgical powder composition and method of production
KR100474117B1 (ko) 고속도 강 제품 및 그 제조 방법
SK284795B6 (sk) Oceľový výrobok kaliteľný a popustiteľný na tvrdosť aspoň 58 HRc
KR20130125329A (ko) 높은 내마모성을 갖는 재료
EP2570507A1 (en) A method for producing high speed steel
EP4166258A2 (en) A casting insert fabrication method using a composition of powders, a casting insert and method of obtaining local composite zones in castings
EP1905858A1 (en) Cold-work tool steel article
JP2583451B2 (ja) 大きい耐食性、耐摩耗性、じん性及び耐圧縮性を持つ部材を粉末冶金で製造するための鉄合金
JP5323679B2 (ja) 冷間加工用鋼鉄
EP0377307B1 (en) Powdered high speed tool steel
US5756909A (en) Abrasion resistant, ductile steel
KR100846815B1 (ko) 강화된 내구성 공구강, 이들의 제조 방법, 및 상기 강으로만들어지는 부재의 제조 방법, 및 그러한 방법으로얻어지는 부재
JPH02182867A (ja) 粒末工具鋼
Zhuang et al. Effect of titanium alloying on the microstructure and properties of high manganese steel
JPH07188859A (ja) 粉末ハイス鋼
CN111041334A (zh) 一种稀土硅氮钛合金及其制备方法和应用
JP2015127455A (ja) 粉末高速度工具鋼
KR100299463B1 (ko) 인성및내마모성이우수한냉간가공용공구강제조방법
JPH05171374A (ja) 粉末高速度工具鋼
KR20010060916A (ko) 텅스텐 탄화물을 다량첨가한 오버레이 용접봉
JPH05247608A (ja) 粉末高速度鋼
EP0890652A2 (de) Bauteil aus einem verschleissfesten, schmelzmetallurgisch hergestellten Werkstoff