SU1109463A1 - Штампова сталь - Google Patents

Abstract

ШТАШОВАЯ СТАЛЬ, содержаща  углерод, кремний, хром, никель, молибден, марганец, алюминий и железо ,.отличающа  с  тем, что, с целью повышени  пластичности в состаренном состо нии и гор чей твердости, она дополнительно содержит кобальт и стронций при следующем соотношении кo ffloнeнтoв, мас.%: 0,15-0,25 Углерод 0,20-1,20 Кремний 0,20-0,50 Марганец 1,5-3,0 Хром 2,5-4,0 Никель 1,5-2,5 Молибден § 0,4-0,8 Алюминий 1,0-2,0 Кобальт (Л 0,005-0,02 Стронций Остальное Железо

Description

QD й{

05

ОО I Изобретение OTHOCHTCSI к металлур гии, в частности к области изыскани высокопрочных теплостойких инструм тальных сталей дл  дефорг иругощих штамповых инструментов, изготавлив мых методами обработки металлов дав лением, и может быть использовано при изготовлении матриц гор чего прессовани , вставок , пресс форм, работающих в услови х повышен ных температур, и т.д. Известны мартенситностареющие стали, предназначеннь е дл  изготов лени  деформирующего инструмента. При получении из этих сталей инстру мс нта методами пластического формо образовани  процесс закалки совмещаетс  с процессами пластической деформации, а окончательное упрочне ние происходит при старении. При необходимости калибровки гравюры ее можно осуществить в закаленном состо нии , так как твердость стали после закалки относительно невелика. Известна сталь типа 2 ХЗН2МФД 0, содержаща , мае, %; Углерод 0,24 Хром3,0 Медь2,0 Никель 1,8 Молибден 0,9 Ванадий 0,6 Алюминий 0,5 В закаленном и состаренном состо нии данна  сталь обладает следующим механическими свойствами: Gg 1А40-1480 МН/м2 ; ( 1340-1400 МН/м | / 8-9%; « 0,37-0, 40 HRC 52-53, Высока  технологическа  пластичность позгзол ет использовать эту сталь дл  изготовлени  деформирующих инструментов методами пласти ческого формообразовани  1 J. Недостатками этой стали  вл ютс  пониженные прочность и теплостойкость , поэтому дл  т жело нагруженных деформирую щх инструментов, раб тающих в услови х высоких давлений (точна  безоблойиа  штаг-тонка, прес сование металлических профилей и т.п.), ее использовать нецелесооб разно. Наиболее близкой к предлагаемой по технической с ищости и достигаемому эффекту  вл етс  штампова  ста содержаща , мае,%: Углерод 0,15-0,25 Кремний 0,2-1,2 Марганец 1,0-2,0 3 Хром1,5-3,0 Никель2,5-4,0 Молибден0,5-2,5 Вана дийО, 1-0,5 Вольфрам0,5-1,2 А.ПЮМИНИЙО, 1-0,8 Ниобий0,025-0,05 Цирконий0,025-0,05 ЖелезоОстальное Данна  сталь обладает следующими механическими свойствами: HRC 50-52; 6g-1800-1900 MH/M2| Й02 16901830 МН/м2; ( а 0,36-0,52 МДж/ Повышенна  прочность позвол ет использовать инструмент из этой стали дл  работы при высоких удельных давлени х и тем самым обеспечивает увеличение производительности прессового оборудовани . Особенно целесообразно использовать данную сталь дл  инструмента при прессовании сплавов на основе гшюмини , поскольку рабочие температуры прессовани  совпадают с температурами максимального упрочнени  (2}„ Однако дл  известной стали характерны недостаточные пластичность и ударна  в зкость в состаренном состо нии. Кроме того, относительно быстра  потер  прочности и твердости при циклических температурно-силовых воздействи х, особенно при температурах , превьшающих 550°С,, не позвол ет широко использовать известную сталь дл  11Нструмента при прессовании сплавов на медной и железной основах. Целью изобретни   вл етс  повыше-ние пластичности в состаренном состо нии и гор чей твердости. Поставленна  цель достигаетс  тем, что штампова  сталь, содержаща  углерод, кремний, хром, никель, мо- либден, марганец, алюминий и железо, дополнительно содержит кобальт и стронций при следующ.ем содержании компонентов,, мас.%: 0,15-0,25 Углерод 0,2-1,2 Кремний 0,2-0,5 Марганец 1.,5-3,0 2„5-45О Никель П5--2,5 Молибден 0,4-0,8 Алюминий 1,0-2,0 Кобаль 0,005-0,02 Стронций Остальное Железо Введение в сталь стронци  повьпиает ее пластические свойства. При содержании стронци  менее 0,005 мас.% не обеспечиваетс  жалаемый модифицирующий эффект, привод щий к росту пластичности и в зкости стали. При величине добавки, превышающей 0,02 мае. %, резко возрастает количество неметаллических включений, пластичность получает тенденцию к снижению.

Легирование стали кобальтом обусловлено необходимостью увеличени  сопротивлени  ее силовому воздействию при повышенных температурах, которое оценивают по величине длительной гор чей твердости.

Верхний предел содержани  марганца выбран из условий предотвращени  вьщелени  крупных фаз при старении мартенсита, а нижний предел 0,2 мас.

обусловлен технологическими услови ми выплавки стали.

Введение is сталь кобальта в количестве менее 1 мас.% не оказывает существенного вли ни  на длительную гор чую твердость, а при содержании его, превышающем 2 мас.%, снажаютс  прочностные свойства.

Дл  определени  оптимального соотношени  компонентов стали провод т сравнение свойств предлагаемой стали, известной и стали марки 4Х5В2ФС (базовый объект). Выплавку стали ведут в индукционной печи по известной технологии.

Химический состав опытных плавок с различным содержанием вводимых элементов приведен в табл. 1.

Таблица 1

Средний

0,4 1,0 0,25 5, ,2 0,7 1,5 2,253,22,0

,25 1,2 0,5 3,04,02,5

0,20 0,6 0,44 2,213,41,92

0,13.0,28 0,2 1,52,51,5

Нг-окний

Вьщ1е

0,27 1,24 0,52 3,07 4,1 верхнего

Ниже

0,13 0,26 0,19 1,43 2,12 1,44 нижнего

Содержание компонентов, мае.%

Сталь

V I W I А1 Г Со Г Sr I Zr I

0,75 2,0

0,3 0,8 0,3

0,8 2,0 0,02

2,08

Продолжение табл. 1

Nb

0,04 0,04 Содержание компонентов мас %

Предел

Сталь

0,56 1,56 0,01 0,4 1,0 0,005

0,84 2,1 0,34 0,9

Механические свойства определ ют по ста щ ртным методикам после ковки и термической обработки по следующему режиму: закалка при 1000°Cj выдержка 30 мин, охлаждение на воздухе, старение при 500°С 2 ч.

Продолжение табл. 1

„„.„. ™„ .„„

J-.gA.LL...-..g.L- LjliL

Мо

0,028

0,0036

Гор чую твердость определ ют по стандартной методике при величине нагрузки 10000 Н при 500, 550, 600°С. Продолжительность нагружени  60 ьган.

Результаты испытаний приведены в табл. 2 .

Таблица2