SE422598B

SE422598B - speed steel

Info

Publication number: SE422598B
Application number: SE7712190A
Authority: SE
Inventors: B Fredriksson; B Wadell
Original assignee: Fagersta Ab
Priority date: 1977-10-28
Filing date: 1977-10-28
Publication date: 1982-03-15
Also published as: BR7807117A; GB2006826A; FR2407270B1; AT386613B; SE7712190L; JPS628503B2; JPS54132419A; ES474632A1; ATA746678A; IT1099832B; GB2006826B; DE2844961A1; FR2407270A1; IN149321B; IT7829125A0

Description

7712190-3 PJ 0.0H - 0,07%. Summan av halterna av molybden, volfram, vanadin och kobolt är företrädesvis högre än 9% men lägre än 12%. För- hållandet mellan kol och vanadin ligger företrädesvis mellan I o,7n och-omv.. 7712190-3 PJ 0.0H - 0.07%. The sum of the contents of molybdenum, tungsten, vanadium and cobalt is preferably higher than 9% but lower than 12%. The ratio of carbon to vanadium is preferably between I 0, 7n and -v ..

Kobolts positiva effekt på restaustenitens sönderfallshastig- het i snabbstâl var till helt nyligen okänd. I exempelvis Haufes arbete "Schnellarbeitstähle" från l972 anges, att snabbstâl med kobolt kräver fler anlöpningar för att omvandla restausteniten än snabbstål som saknar kobolt.The positive effect of cobalt on the decay rate of residual austenite in high-speed steel was until very recently unknown. In Haufe's work "Schnellarbeitstähle" from 1972, for example, it is stated that high-speed steel with cobalt requires more tempering to convert the residual austenite than high-speed steel that lacks cobalt.

B. Fredriksson (Metal Progress 1977: Aug. sid. 50) studerade inverkan av kobolt i halter från 5 till 1G víkts-% för snabbstål av typ SIS 2722 (AISI M2) och påvisade kobolts förmåga att påskynda restaustenitomvandlingen för denna snabbstålstyp. Föreliggande upp- finning klarlägger att kobolthalter mindre än 5 vikts-% kraftigt minskar restaustenitens stabilitet för det inledningsvis nämnda bassnabbstålet. överraskande nog har det visat sig, att kobolts effekt på restaustenitsönderfallet i detta läglegerade snabbstål med högt C/V-förhållande är mångdubbelt starkare än för snabbstål av typ SIS 2722 (AISI M2). Denna kunskap har utnyttjats i uppfin- ningen för att möjliggöra användandet av höga C/V-förhållanden.' Uppfinningen visar, att kombinationen högt C/V-förhållande och* kobolt i det inledningsvis nämnda lâglegerade bassnabbstålet förutom en klanderfri struktur ger helt överraskande god prestanda hos verk- tyg, som t.o.m. i vissa applikationer visat sig överträffa höglege- rade snabbståls prestanda. _ Det är allmänt känt att kobolttillsatser i snabbstål medför förbättrad varmhårdhet och därmed ökad verktygsprestanda. Effekten av kobolttillsatser i detta låglegerade bassnabbstål med högt C/V- förhållande är emellertid överraskande mycket starkare än om mot- svarande tillsats görs till ett högre legerat snabbstâl med lägre C/V-förhållande, exempelvis SIS 2722 (AISI M2), SIS 2782 (AISI M7), AISI Tl eller AISI T7. I diagram l visas hur kobolttillsatser på- verkar prestandan för stålet enligt uppfinningen, SIS 2722 (AISI M2), AISI-M3:2 och AISI T7. För de senare stålen är C/V-förhållandet 0.38 - 0.45, medan motsvarande förhållande för stålet enligt upp- finningen är så högt som ca 0.80. __.,,_.V._......¿.......__..-..--.~..-~.~- ...__-- ... . _ _. _ _ 1... .__ . i . 7712190-3 Kurvorna l och 2 i diagram 1 representerar prestandan för stålet enligt uppfinningen i dels en svarvningsoperation (kurva 1) och dels en borrningsoperation (kurva 2). Utförliga skärdata för dessa kurvor återfinns i exempel l (kurva 1) respektive exempel U (kurva 2) nedan. Kurva 3 visar inverkan av kobolttillsats i stålet AISI M302 på prestandan vid borrning (utförliga skärdata i exempel R). .Kurva U är hämtad från en artikel av Houdremont och Schrader i Krupp Monats lå, 1932 och visar hur prestandan vid svarvning med AISI T7 påverkas av kobolttillsatser. Kurvorna 5, 6 och 7 visar hur prestandan hos SIS 2722 (AISI M2) påverkas av kobolttillsatser.B. Fredriksson (Metal Progress 1977: Aug. p. 50) studied the effect of cobalt in concentrations from 5 to 1G% by weight for high speed steel of type SIS 2722 (AISI M2) and demonstrated the ability of cobalt to accelerate the residual austenitic conversion for this type of high speed steel. The present invention clarifies that cobalt contents of less than 5% by weight greatly reduce the stability of the residual austenite for the initially mentioned base fast steel. Surprisingly, it has been found that the effect of cobalt on the residual austenite decay in this low-alloy high-speed steel with a high C / V ratio is many times stronger than for high-speed steel of type SIS 2722 (AISI M2). This knowledge has been utilized in the invention to enable the use of high C / V ratios. ' The invention shows that the combination of a high C / V ratio and * cobalt in the initially mentioned low-alloyed base fast steel in addition to a faultless structure gives quite surprisingly good performance in tools which, e.g. in some applications has been shown to exceed the performance of high-alloy high-speed steels. It is generally known that cobalt additives in high-speed steel lead to improved heat hardness and thus increased tool performance. However, the effect of cobalt additives in this low-alloy base fast steel with a high C / V ratio is surprisingly much stronger than if a corresponding addition is made to a higher alloy high-speed steel with a lower C / V ratio, for example SIS 2722 (AISI M2), SIS 2782 ( AISI M7), AISI T1 or AISI T7. Diagram 1 shows how cobalt additives affect the performance of the steel according to the invention, SIS 2722 (AISI M2), AISI-M3: 2 and AISI T7. For the latter steels, the C / V ratio is 0.38 - 0.45, while the corresponding ratio for the steel according to the invention is as high as about 0.80. __. ,, _. V ._...... ¿.......__..-..--. ~ ..- ~. ~ - ...__-- .... _ _. _ _ 1 ... .__. i. 7712190-3 Curves 1 and 2 in diagram 1 represent the performance of the steel according to the invention in partly a turning operation (curve 1) and partly a drilling operation (curve 2). Detailed cutting data for these curves can be found in Example 1 (curve 1) and Example U (curve 2) below. Curve 3 shows the effect of cobalt addition in the AISI M302 steel on drilling performance (detailed cutting data in Example R). Curve U is taken from an article by Houdremont and Schrader in Krupp Monats lå, 1932 and shows how the performance when turning with AISI T7 is affected by cobalt additives. Curves 5, 6 and 7 show how the performance of SIS 2722 (AISI M2) is affected by cobalt additives.

Skärdata för dessa tre kurvor återfinns nedan: ' pl Kurva 5 Kurva 6 Kurva 7 im. n Operation Svarvning Svarvning Entandsfräsning F Material SIS 2541, HB=2U0 SIS 1672, HB=l95 Kolstål 0.ß5%C, HB=l70 verktyg f=10fu~=s°,;¿=e0°,)\ =0°,r=0.s mm 3f=15°,0(=a°g¿=1+5°, )\=0°, r=0.5 mm Skärdata axs=2.0x0.3mm2/r axs=2.0x0.3mm2/r axs=l.0x0.1mm2/r v=30m/min v=45m/min v=60m/min Skärvätska Diffendol Diffendol - Diffendol Kriterium Brott Brott VBmax=0.7mm Diagram 1 visar att kombinationen högt C/V-förhållande och ko- bolt enligt uppfinningen ger sa kraftig prestandafdrbättring att det endast kan förklaras med en hittills okänd multiplikatoreffekt.Cutting data for these three curves can be found below: 'pl Curve 5 Curve 6 Curve 7 im. n Operation Turning Turning Tooth milling F Material SIS 2541, HB = 2U0 SIS 1672, HB = l95 Carbon steel 0.ß5% C, HB = l70 tool f = 10fu ~ = s °,; ¿= e0 °,) \ = 0 °, r = 0.s mm 3f = 15 °, 0 (= a ° g¿ = 1 + 5 °,) \ = 0 °, r = 0.5 mm Cutting data axes = 2.0x0.3mm2 / r axes = 2.0x0.3mm2 / r axis = l.0x0.1mm2 / rv = 30m / min v = 45m / min v = 60m / min Cutting fluid Diffendol Diffendol - Diffendol Criterion Fracture Fracture VBmax = 0.7mm Diagram 1 shows that the combination of high C / V ratio and co- bolt according to the invention gives such a strong performance improvement that it can only be explained by a hitherto unknown multiplier effect.

Nedan lämnas några exempel på sammansättningen hos ett snabb- stål enligt uppfinningen i vikts-% jämte respektive C/V-förhållande.Below are some examples of the composition of a high-speed steel according to the invention in weight% together with the respective C / V ratio.

(Exempel l ' Exempel 2 Exempel 3 Exempel H Exempel 5 c = 0.90 c = 0.97 c = 0.95 c = 0.98 c = 1.00 cr' = 0.1 -' çr = 3.0 cr = 3,0 cv = 0.0 cv = 3.9 MQ = 5.1 f.,:Mo = 5.0 M0 = 0.0 Mo = 0.0 M0 = u.0j i=1æ"¿¿w =1t w =1J w =1ß w =1$f v = 1.20 v = 1.21 v = 1.12 v = 1.11 v = 1.00 co = 2.5 co = 2.0 co = 2.0 co = 2.5 co = 3.0 si = 0.50 si = 0.50 si = 0.50 si = 0.50 si = 0.00 N = 0.000 N = 0.005 N = 0.002 N = 0.000 N = 0.053 c/v = 0.70 c/v = 0.00 c/v = 0.00 c/v = 0.05 c/v = 0.02 7712190-3 u resten järn och vanliga föroreningar, exempelvis svavel.(Example 1 'Example 2 Example 3 Example H Example 5 c = 0.90 c = 0.97 c = 0.95 c = 0.98 c = 1.00 cr' = 0.1 - 'çr = 3.0 cr = 3.0 cv = 0.0 cv = 3.9 MQ = 5.1 f.,: Mo = 5.0 M0 = 0.0 Mo = 0.0 M0 = u.0j i = 1æ "¿¿w = 1t w = 1J w = 1ß w = 1 $ fv = 1.20 v = 1.21 v = 1.12 v = 1.11 v = 1.00 co = 2.5 co = 2.0 co = 2.0 co = 2.5 co = 3.0 si = 0.50 si = 0.50 si = 0.50 si = 0.50 si = 0.00 N = 0.000 N = 0.005 N = 0.002 N = 0.000 N = 0.053 c / v = 0.70 c / v = 0.00 c / v = 0.00 c / v = 0.05 c / v = 0.02 7712190-3 u the rest iron and common impurities, such as sulfur.

Som tidigare nämnts har snabbstålet enligt uppfinningen för vissa ändamål, exempelvis spiralborrar, uppvisat prestanda som är lika goda eller till och med bättre än de höglegerade snabbstålens.As previously mentioned, the high speed steel according to the invention for certain purposes, for example spiral drills, has shown performance which is as good or even better than that of the high alloy high speed steels.

Nedan ges exempel på resultat från prestandaprovhingar där snabb- stâletenligtuppfinningen jämförts dels med detjihledningsvis nämn- da bassnabbstålet och dels med kommersiellt förekommande höglegera- de snabbstål. Snabbstålet enligt uppfinningen och det inledningsvis nämnda bassnabbstålet har austenitiserats vid ll60°C, släckts i salt vid 550°C och därefter kylts i olja till rumstemperatur. Slutligen har proverna anlöpts 2 x 1 h vid 565°C.Below are examples of results from performance tests where the high-speed steel according to the invention has been compared partly with the base high-speed steel mentioned above and partly with commercially available high-alloy high-speed steels. The high speed steel according to the invention and the initially mentioned base fast steel have been austenitized at 116 ° C, quenched in salt at 550 ° C and then cooled in oil to room temperature. Finally, the samples were annealed 2 x 1 h at 565 ° C.

De standardiserade referensstålen som finns angivna i exemplen har värmebehandlats enligt normal praxis; Exempel 1: Inverkan av kobolthalten på prestandan hos låg1e~ _gerat bassnabbstâl enligt uppfinningen.The standardized reference steels given in the examples have been heat treated according to normal practice; Example 1: Effect of the cobalt content on the performance of low-grade base fast steel according to the invention.

Operation: Svarvning Material: sIs 2501, HB = zss ' verktyg: 15'= 10°,eL = s°,¿¿ = s0°,,\ = 0° och r = 0.s mm Skärdata: a x s = 2.0 x 0.31 mm, v = 30 m/min Kriterium: Brott Skärvätska: Diffendol Resultaten från svarvningsprovningen har avsatts mot kobolt- halten i diagram 2.Operation: Turning Material: sIs 2501, HB = zss 'tool: 15' = 10 °, eL = s °, ¿¿= s0 ° ,, \ = 0 ° and r = 0.s mm Cutting data: axes = 2.0 x 0.31 mm, v = 30 m / min Criterion: Fracture Cutting fluid: Diffendol The results from the turning test have been plotted against the cobalt content in diagram 2.

Exempel 2: fört med SIS 2723 (AISI H35). "'* Operation: Gängning _ #1 Material: AISI nano, HRC = 25-26 - 1 'gè Varvtal: 560 varv/min É Kylning: Oljeemulsion .Example 2: carried with SIS 2723 (AISI H35). "'* Operation: Threading _ # 1 Material: AISI nano, HRC = 25-26 - 1' gè Speed: 560 rpm É Cooling: Oil emulsion.

Håldimension: 8.5 x 20 mm (djup) Kriterium: Gängans tolerans enligt tolk Resultaten framgår av nedanstående tabell.Hole dimension: 8.5 x 20 mm (depth) Criterion: Thread tolerance according to interpreter The results are shown in the table below.

Verktygsmaterial Relativ prestanda Vikts-% Mo+W+V+Co % _ Enligt uppfinningen med 2.5% Co SIS 2723 (AISI M3§) 120 10.3 100 p p_ p 10.0 Prestanda hos snabbstål enligt uppfinningen jäm-_f“ 7712190-3 Exempel 3: Prestanda hos snabbstâl enligt unpfinningen jäm- fört med SIS 2723 (AISI M35).Tool material Relative performance Weight% Mo + W + V + Co% _ According to the invention with 2.5% Co SIS 2723 (AISI M3§) 120 10.3 100 p p_ p 10.0 Performance of high-speed steels according to the invention cf. - 7712190-3 Example 3: Performance of high-speed steel according to the invention compared with SIS 2723 (AISI M35).

Operation: Qängning Material: AISI H ll, HRC 1414-145 Varvtal: 100 varv/min Kylning: Oljeemulsion Håldimension: 8.5 x 15 mm (djup) Kriterium: Gängans tolerans enligt tolk Resultaten framgår av nedanstående tabell.Operation: Threading Material: AISI H ll, HRC 1414-145 Speed: 100 rpm Cooling: Oil emulsion Hole dimension: 8.5 x 15 mm (depth) Criterion: Thread tolerance according to interpreter The results are shown in the table below.

Verktygsmaterial Relativ prestanda Vikts-% Mo+W+V+Co Enligt uppfinningen med 2.5% CO 133 10.3 SIS 2723 (AISI M35) 100 18.U Exempel'H: Prestanda hos snabbstål enligt uppfinningen jäm- fört med det inledningsvis nämnda bassnabbstålet, BS BT H2, AISI M3:2 Och AISI M3:2 med 8.5% CO.Tool material Relative performance Weight% Mo + W + V + Co According to the invention with 2.5% CO 133 10.3 SIS 2723 (AISI M35) 100 18.U Example H: Performance of high speed steel according to the invention compared with the initially mentioned base high speed steel, BS BT H2, AISI M3: 2 and AISI M3: 2 with 8.5% CO.

Operation: Borrning SIS 1880, HB 235 Borrdimension: 0 5.0 x 85 mm Material: Borrhastighet: 22.5 m/min Matning: 0.091 mm/varv _ 0 Håiajup = io mm <2 x d) 1% Skärvätska: Diffendol ~ Kriterium: Total förslitning Resultaten framgår av nedanstående tabell.Operation: Drilling SIS 1880, HB 235 Drilling dimension: 0 5.0 x 85 mm Material: Drilling speed: 22.5 m / min Feed rate: 0.091 mm / rev _ 0 Håiajup = io mm <2 xd) 1% Cutting fluid: Diffendol ~ Criterion: Total wear Results is shown in the table below.

Verktygematerial Relativ ârestanda Vikts-% Mo+W+V+Co Ißassnabbstål angi= ' vet i inledningen 100 8.1 Enligt uppfinningen med 2.4% CO 202 10.2 BS BT 42 197 ca. 23.5 AISI M3:2 102 ca. 14.5 AISI M3:2 med 8.5% CO 167 ca. 23.0 'I 'i k w-ïﬁià- _. 7712190-3 6 .r *a I da ovan givna prestandaexempeln har summa vikts-% Mo + W + V + Co medtagits för att visa vilket viktigt bidrag snabbstålet en- aligt uppfinningen är i strävan att minska den framtida konsumtionen av de dyrbara och resursknappa legeringselement som ingår i snabb- stål.Tool material Relative working weight Weight% Mo + W + V + Co Issassnabbstål sti = = vet in the introduction 100 8.1 According to the invention with 2.4% CO 202 10.2 BS BT 42 197 approx. 23.5 AISI M3: 2 102 ca. 14.5 AISI M3: 2 with 8.5% CO 167 approx. 23.0 'I' i k w-ï ﬁ ià- _. 7712190-3 6 .r * a In the performance examples given above, the total weight% Mo + W + V + Co has been included to show what important contribution the high-speed steel according to the invention is in the effort to reduce the future consumption of the expensive and scarce resources. alloying elements included in high-speed steel.

Claims

7 7712190-3 Eâtgntkrav

1. l. Fast steel, characterized in that it contains in weight% 0.90 - l.05% C, 0.10 -l.00% Si, 2.0 - H.5% Cr, H.Û - 6.0% Mo, 1.0 - 2.Û% W, 1.0 ~ 2.Û% V, l.Û - 6.ﬁ% CO. Q.02 - 0.08% N, and unp to 0.060% S, the remainder consisting of iron and minor additives and concentrations of impurities commonly found in steel.

High-speed steel according to claim 1, characterized in that the content of Co is 2.0 - 4.0%, preferably 2.0 - 3.0%.

3. High-speed steel according to claim 1 or 2, characterized in that the content of Si is 0.40 - 0.70%.

High-speed steel according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the content of N is 0.ÛH - 0.07%.

High-speed steel according to any one of claims 1 - H, k e n n e - t e c k n a t of that for the levels of Wo. W, V and Wo apply to the relationship 9% é M <> + f.-1 + v + c @ S 12%.

High-speed steel according to one of Claims 1 to 5, characterized in that the C / V ratio is 0.70 - 0.9u. REQUIRED PUBLICATIONS: US 2,147,122, 3,259,489, 3,330,652 Other publications: Roberts, Hamaker , Johnson, "Tool Steels," 3 rd Ed, USA 1962, p. 719, 1st paragraph "rr-