RU2304631C1

RU2304631C1 - Steel

Info

Publication number: RU2304631C1
Application number: RU2005137271/02A
Authority: RU
Inventors: Максим Валерьевич Горин (RU); Максим Валерьевич Горин; Евгений Львович Фурман (RU); Евгений Львович Фурман; Леонид Григорьевич Толстых (RU); Леонид Григорьевич Толстых
Priority date: 2005-11-30
Filing date: 2005-11-30
Publication date: 2007-08-20

Abstract

FIELD: metallurgy.

SUBSTANCE: invention relates to steel composition used in making press tool for hot deformation or abrasion-resistant facing of its working surface worked under conditions of thermocyclic and thermomechanic loading. Proposed steel comprises the following components, weight%: carbon, 0.03-0.08; manganese, 8.5-9.0; silicon, 0.95-1.10; chrome, 4.40-4.70; tungsten, 8.50-9.0; titanium, 0.03-0.05, and iron, the balance. Proposed steel shows enhanced abrasion resistance and technological effectiveness, it possesses high resistance against formation of fatigue cracks in the strengthened state.

EFFECT: improved and valuable properties of steel.

Description

Изобретение относится к металлургии, а именно к составу стали, используемой для износостойкой наплавки деталей прессового инструмента (пресс-втулки, пресс-шайбы) горячего деформирования, работающих в условиях термоциклического термомеханического нагружения.The invention relates to metallurgy, in particular to the composition of the steel used for wear-resistant surfacing of parts of a pressing tool (press sleeves, press washers) of hot deformation, operating under thermocyclic thermomechanical loading.

Известна штамповая сталь (авторское свидетельство SU №346382, МПК С22С 39/14, опубл. 28.07.72), содержащая, вес.%:Known die steel (copyright certificate SU No. 346382, IPC C22C 39/14, publ. 28.07.72), containing, wt.%:

УглеродCarbon 0,35-0,440.35-0.44 МарганецManganese 0,15-0,400.15-0.40 КремнийSilicon 0,25-1,00.25-1.0 ХромChromium 6,40-7,406.40-7.40 ВольфрамTungsten 3,40-4,203.40-4.20 ВанадийVanadium 0,10-0,600.10-0.60 СераSulfur до 0,035up to 0.035 ФосфорPhosphorus до 0,035up to 0.035 ЖелезоIron ОстальноеRest

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является сталь (авторское свидетельство SU №350860, МПК С22С 39/54, опубл. 13.09.72), имеющая следующий химический состав, %:The closest in technical essence and the achieved result is steel (copyright certificate SU No. 350860, IPC С22С 39/54, publ. 13.09.72), having the following chemical composition,%:

УглеродCarbon 0,30-0,400.30-0.40 МарганецManganese 0,20-0,500.20-0.50 КремнийSilicon 0,40-0,700.40-0.70 ХромChromium 2,80-3,502.80-3.50 ВольфрамTungsten 2,80-3,502.80-3.50 ВанадийVanadium 0,80-1,00.80-1.0 ЖелезоIron ОстальноеRest

Вышеназванные стали из-за содержания в своем составе значительного количества углерода обладают невысокой износостойкостью в условиях циклически меняющихся рабочих температур, то есть склонны к образованию усталостных трещин; не являются высокотехнологичными материалами при сварке (наплавке), так как требуют предварительный, сопутствующий подогрев детали, на которую осуществляют наплавку, и замедленное охлаждение детали после сварки (наплавки). Наплавленный металл имеет высокую твердость, что затрудняет механическую обработку изделия.The aforementioned steels due to the content of a significant amount of carbon in their composition have low wear resistance under conditions of cyclically changing operating temperatures, that is, they are prone to the formation of fatigue cracks; they are not high-tech materials during welding (surfacing), since they require preliminary, concomitant heating of the part to be surfaced, and delayed cooling of the part after welding (surfacing). The deposited metal has a high hardness, which complicates the mechanical processing of the product.

Задачей изобретения является повышение износостойкости и технологичности стали.The objective of the invention is to increase the wear resistance and manufacturability of steel.

Поставленная задача решается путем введения в сталь, содержащую углерод, марганец, кремний, хром, вольфрам и железо, титана при следующем соотношении компонентов, вес.%:The problem is solved by introducing titanium in the steel containing carbon, manganese, silicon, chromium, tungsten and iron in the following ratio of components, wt.%:

УглеродCarbon 0,03-0,080.03-0.08 МарганецManganese 8,5-9,08.5-9.0 КремнийSilicon 0,95-1,100.95-1.10 ХромChromium 4,40-4,704.40-4.70 ВольфрамTungsten 8,50-9,08.50-9.0 ТитанTitanium 0,03-0,050.03-0.05 ЖелезоIron ОстальноеRest

Предлагаемая сталь отличается от известных тем, что для повышения износостойкости содержит меньшее количество углерода, большее количество вольфрама и марганца, не содержит ванадия и дополнительно содержит титан.The proposed steel differs from the known ones in that to increase wear resistance it contains less carbon, more tungsten and manganese, does not contain vanadium and additionally contains titanium.

Для получения высоких эксплуатационных и технологических свойств содержание углерода в стали не должно превышать 0,08%, так как углерод в данном случае является вредной примесью.To obtain high operational and technological properties, the carbon content in steel should not exceed 0.08%, since carbon in this case is a harmful impurity.

Нижний предел содержания хрома 4,4% ограничивается получением необходимой окалиностойкости стали при работе в условиях высокой температуры. Верхний предел содержания хрома 4,7% ограничивается из-за образования в структуре феррита вместо мартенсита.The lower limit of the chromium content of 4.4% is limited to obtaining the necessary scale resistance of the steel when operating in high temperature conditions. The upper limit of the chromium content of 4.7% is limited due to the formation of ferrite in the structure instead of martensite.

Нижний предел содержания вольфрама 8,5% ограничивается получением высокой жаростойкости (благодаря образованию его упрочняющих фаз). Верхний предел содержания вольфрама 9,0% ограничивается также из-за образования в структуре феррита вместо мартенсита.The lower limit of the tungsten content of 8.5% is limited to obtaining high heat resistance (due to the formation of its hardening phases). The upper limit of the tungsten content of 9.0% is also limited due to the formation of ferrite in the structure instead of martensite.

Нижний предел содержания марганца 8,5% ограничивается из-за уменьшения прочности и пластичности стали. Верхний предел содержания марганца 9,0% ограничивается из-за образования в структуре аустенита вместо мартенсита.The lower limit of 8.5% manganese is limited due to a decrease in the strength and ductility of the steel. The upper limit of the manganese content of 9.0% is limited due to the formation of austenite in the structure instead of martensite.

Границы содержания кремния от 0,95 до 1,1% в данной стали оптимальны для получения высокой горячей твердости при достаточном уровне ее пластичности.The boundaries of the silicon content from 0.95 to 1.1% in this steel are optimal to obtain high hot hardness with a sufficient level of its ductility.

Данная сталь была получена с помощью электродуговой наплавки порошковой проволокой, она обладает высокой технологичностью при наплавке, то есть не требует предварительного подогрева и замедленного охлаждения, поэтому в наплавленном металле отсутствуют трещины, он имеет твердость 30-33 HRC, которая не представляет сложности при механической обработке после наплавки. Это стало возможным благодаря меньшему содержанию углерода по сравнению с вышеназванными сталями. Дополнительное введение в состав стали титана, как элемента-модификатора, позволило получить более мелкозернистую ее структуру и тем самым повысить пластичность в упрочненном состоянии по сравнению с вышеназванными сталями.This steel was obtained by electric arc flux-cored wire surfacing, it is highly technological in surfacing, that is, it does not require preheating and delayed cooling, therefore, there are no cracks in the deposited metal, it has a hardness of 30-33 HRC, which is not difficult to machine after surfacing. This is made possible due to the lower carbon content compared to the above steels. An additional introduction of titanium as a modifier element into the composition of steel made it possible to obtain a finer-grained structure and thereby increase ductility in the hardened state compared to the above-mentioned steels.

В процессе работы инструмента твердость наплавленного металла повышается до 45-47 HRC и повышается его износостойкость. Благодаря более высокой пластичности сталь обладает более высокой разгаростойкостью, то есть высокой устойчивостью против образования усталостных трещин в упрочненном состоянии.During the operation of the tool, the hardness of the deposited metal increases to 45-47 HRC and its wear resistance increases. Due to its higher ductility, steel has a higher heat resistance, that is, high resistance against the formation of fatigue cracks in the hardened state.

Claims

Steel containing carbon, silicon, manganese, chromium, tungsten and iron, characterized in that it additionally contains titanium in the following ratio, wt.%:

Carbon 0.03-0.08 Manganese 8.5-9.0 Silicon 0.95-1.10 Chromium 4.40-4.70 Tungsten 8.50-9.0 Titanium 0.03-0.05 Iron Rest