SU1104182A1 - Штампова сталь - Google Patents

Abstract

ШТАМПОВАЛ СТАЛЬ, содержаща  углерод, кремний, марганец, хром, вольфрам, молибден, ванадий, титан, никель, алюминий, железо, о т л и ч а ю щ а   с   тем, что, с целью повышени  прочности при теьтературе до , она содержит компоненты при следующем соотношении, мае.%: 0,36-0,46 Углерод 0,90-1,30 Кремний 0,15-0,40 Марганец 2,20-2,70 Хром 2,70-3,40 Вольфрам 0,80-1,50 Молибден 0,30-0,80 Ванадий 0,08-0,20 Титан 0,40-0,80 Никель 0,20-0,80 Алюминий Остальное Железо

Description

1

Изобретение относитс  к черной металлургии, s частности к высокопрочным теплостойким азотируемым шта повым стал м дл  деформирующего инструмента (матрицы, выталкиватели, пуансоны, вставки и т.п.), изготавливаемого гор чей пластической деформаид ей , подвергаемого химико-термической обработке (азотированию), и может быть использовано в металлургической и металлообрабатывающей промьшшенности .

Известны стали ЗХ2В8Ф, АХ5В5ФС, которые широко используютс  в качестве материала дл  штампового инструмента Ci

Однако эти стали имеют низкую технологическую пластичность и ударную в зкость, а также недостаточную разгаростойкость , Кроме того, после диффузионного упрочнени  (азотировани ) поверхностные слои рабочих частей кузнечно-штамповочньк инструментов не обладают достаточно высокими физикo-мexaн iчecкими свойствами: гор чей твердостью, теплостойкостью и износостойкостью при повьппенных температурах ,

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту  вл етс  штампова  сталь 2, имеюща  следующее содержание мае.%:

компонентов.

0,36-0,42 Углерод 0,40-0,80 Кремний О,15гО,40 Марганец 2,20-2,70 Хром 3,50-4,20 Вольфрам 0,80-1,50 Молибден 0,30-0,80 Ванадий 0,60-1,20 Никель 0,05-0,12 Цирконий 0,05-0,12 Ниобий 0,08-0,15 Титан 0,40-0,80 Алюминий Железо Остальное Така  сталь обладает высокой теплостойкостью , хорошей технологической пластичностью и эффективно упрочн етс  при азотировании.

Однако прочность известной стали при температуре деформации алюминиевых сплавов (400 и 500°С) не превышает 1850 и 1600 МПа соответственно, что не позвол ет обеспечить высокую стойкость инструмента при обработке вьюокопрочньк алюминиевых сплавов. Кроме того, сталь содержит повышенное количество вольфрама, который эф1822

фективно повьииает прочность сталей при более высоких температурах.

1|ель изобретени  повышение про i пости стали при температуре до 500(, Эта цель достигаетс  тем. что С тампова  сталь, содержа1ца  угЛерод, кремний, марганец, -хром, вольфрам, молибден, ванадий, титан, шекель, алюминий, железо, содержит компоненты при следующем соотношении,мас.%:

Углерод

0,36-0,46

Кремний

0,90-1,30

О, 15-0,40

Марганец

Хром

2,20-2,70

2,70-3,40

Вольфрам

0,80-1,50

Молибден

Ванадий

0,30-0,80

0,08-0,20

Титан

Никель

0,40-0,80

0,20-0,80

Алюминий

Железо

Остальное

Изменение сдержани  углерода в сторону увеличени  до 0,46% делает более технологичньм процесс выплавки стали, однако, если оно превышает указанный предел, происходит сниже П1е пластических свойств.

Предель содержани  кремни  установлены экспериментально из условий 0 обеспечени  высокой отпускоустойчивости стали при частичном снижении в ней вольфрама. При введении его в сталь в количестве, меныием чем 0,9%, наблюдаетс  увеличение скорости разупрочнени  при 600°С и вь ие. При содержании кремни , превышающем 1,30%, происходит снижение прочности и пластичности ,

Изменение содержани  вольфрама в сторону снижени  обусловлено тем, что, как показывают проведенные эксперименты , суммарное содержание (w + +Мо) в пределах 3,5-4,9%  вл етс  оптимальным с точки зрени  сочетани  г вь сокой теплостойкости и прочности При содержании вольфрама менее 2,7% происходит спилсение теплостойкости стали.

Уменьшение содержани  никел  вызQ вано необходимостью обеспечени  высокой теплостойкости стали при снилсении содержани  вольфрама. Однако, если никел  содержитс  менее чем 0,4%, происходит снюкение технологической пластичности.

П.редлагаемл: е пределы содержани  в стали алюмини  св зан с необходимостью по)зысить теплостойкость диффузионных слоев при азотировании, но

с жраинть при этом высокий уровень механическ -1х свойств. При содержании алюмини  менее 0,2% он не оказывает существенного вли ни  на теплостойкость азотированного сло .

Увеличение содержани  титана до 0,2% ггаз зол ет значительно повысить теплостойкость азотированного сло  без снижени  прочности. При большем содержании титана в структуре по вл етс  свободньй феррит и прочность стали падает,

Специально проведенные эксперименты показали, что присутствие в стали Z и МЪ обеспечивает преимущественное сохранение высоких свойств стали лишь при длительной эксплуатации инструмента при температуре выше 600 С и практически нецелесообразно дл  инструмента при прессовании алюминиевых сплавов, а также при кратковременном лзрессовании сталей (суммарное врем  активного прессовани  до 60 с). Поэтому от легировани  стали, цирконием и ниобием в указанных случа х можно отказатьс . Кроме того, это облегчит процесс ведени  плавки.

Химический состав опытных плавок предлагаемой стали приведен в табл.1

Термообработку проводили по следующему режиму: закалка от 1140С в масло, отпуск при 620°С 1,5 ч и при 580°С 1,5 tz.

Теплостойкость оценивали по температуре дополнительного нагрева про- . должительностью А ч, привод щего к снижению твердости до HRC 40.

Результаты испытаний приведены в табл.2.

Приведенные результаты показыва ют, что предлагаема  сталь обладает повышенной прочностью по сравнению с известной , а по теплостойкости и пластичности в гор чем состо нии не уступает ей.

Из предлагаемой стали, известной стали и стали ЗХ2В8Ф изготавливали матрицы дл  гор чего прессовани  стального I -образного профил . При изготовлении пресс-матрицы из стали ЗХ2В8Ф гравюру получали, использу  операции механической обработки. При использовании известной и предлагае5 мой стали в св зи с высокой их технологическлй пластичностью рабочий контур в пресс-матрице получали методом штa moвки с последующей калибровкой и доводкой. После термообработки

0 и доводки все матрицы подвергали азотированию.

Как показали проведенные исследовани , стойкость пресс-матриц, изготовленных из предлагаемой стали, на

5 20% выше, чем из известной и в 1,8 раза выше, чем у стали ЗХ2В8Ф.

Экономический эффект от внедрени  предлагаемой стали только на одном виде пресс-форм составит по сравнению

0 с известной сталью 13940,6 руб.

Предложенна  сталь может быть использована дл  изготовлени  прессово-волочильного инструмента, используемого на Череповецком сталепрокатном , Красно рском и №кевском метал5 лургических предпри ти х, а также на других машиностроительных предпри ти х страны, изготавливающих точные поковки методами обработки металлов

0 давлением.

Таблица .1

Примеси: S и Р не более 0,03, остальное - железо.

Содержание элементов ниже нижнего предела предлагаемого состава. Содержание элементов выше верхнего предела предлагаемого состава.

1750

1400

1800

ЗХ2В8Ф

Таблица 2

52

17

650

Claims (1)

1. ШТАМПОВАЯ СТАЛЬ, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, вольфрам, молибден, ванадий, титан, никель, алюминий, железо, отличающаяся тем, что, с целью повышения прочности при температуре до 500°С, она содержит компоненты

   при следующем соотношении, мас.%: Углерод 0,36-0,46 Кремний 0,90-1,30 Марганец 0,15-0,40 Хром 2,10-2,70 Вольфрам 2,70-3,40 ' Молибден 0,80-1,50 Ванадий 0,30-0,80 . Титан ' 0,08-0,20 Никель 0,40-0,80 Алюминий 0,20-0,80 ω Железо Остальное

   Ikant

   Q0