SU1110817A1 - Штампова сталь - Google Patents

Abstract

ШТАМПОВАЯ СТАЛЬ, содержаща  углерод, кремний, марганец, хром, молибден, ванадий, железо, отличающа с  тем, что, с 1/елью повышени  теплостойкости и износостойкости , она дополнительно содеркальций и алюмижит титан, никель, НИИ при следующем соотношении компонентов , мас.%: Углерод 0,25-0,50 Кремний 0,15-0,40 Марганец 0,15-0,40 Хром 0,80-1,80 Молибден 0,60-1,80 Ванадий 0,30-0,80 Титан 0,20-0,60 Никель 0,30-0,80 Кальций 0,005-0,05 Алюминий 0,04-0,80 Железо Остальное § СО с

Description

00

Изобретение относитс  к металлу гни, в частности к штамповым стал  дл  гор чего деформировани . Известна штампова  сталь 4Х5МФС Недостатком этой стали  вл етс  относительно низка  износостойкост Наиболее близкой к изобретению технической сущнрстИ и достигаемом эффекту  вл етс  штампова  сталь 4ХМФС С 21 состава, мае.%: Углерод0,37-0,45 Кремний0,5-0,8 . Марганец 0,5-0,8 Хром1,5-1,8 Молибден0,9-1,2 Ванадий ::0,3-0,5 ЖелезоОстальное Недостатками известной стали  в л ютс  относительно низкие теплост кость и износостойкость. Целью изобретени   вл етс  повы шение теплостойкости и износостойк ти штамповой стали. Поставленна ,цель достигаетс  тем, что штампова  сталь, содержащ углерод, кремний, марганец, хром, молибден, ванадий, железо, дополни тельно содержит титан, никель, кал ций, алюминий при следующем соотно шении компонентов, мас.%:0 ,25-0,50 Углерод 0,15-0,40 Кремний0 ,15-0,40 Марганец 0,80-1,80 Хром 0,60-1,80 Молибден 0,30-0,80 Ванадий 0,20-0,60 Титй 0,30-0,80 Никель 0,005-0,05 Кальций 0,04-0,80 Алюминий Остальное Железо . Введение в сталь титана приводи к образованию труднорастворимых ка бидов титана, что увеличивает усто човсть ее против перегрева. Это да возможность подн ть температуру за калки до . Закалка с позвол ет перевести в твердый раст вор дустенита нар ду с молибденом практически весь ванадий и увеличить теплостойкость стали до 660 С. Кроме того, наличие твердых карбидов титана повышает износостойкость стали . Минимальное содержание титана в стали равно 0,20% и определ етс  необходимым уровнем устойчивости стали к перегреву. Увеличение содержани  титана в стали сверх 0,60% приводит к ухудшению способности ее к механической обработке (резание, фрезерование , шлифование) и понижению ударной в зкости. С целью сохранени  прокаливаемости предлагаемой стали нл необходимом уровне, который снижаетс  за счет присутстви  в ней карбидов титана и уменьшени  содержани  хрома, всталь вводитс  никель в количестве не менее 0,30%. Введение никел  в сталь более 0,80% значительно увеличивает количество остаточного аустенита после закалки, что понижает теплостойкость стали. Введение в сталь кальци  в количестве 0,005-0,05% обеспечивает необходимый уровень ударной в зкости, так как карбиды титана, присутствуюидае в стали, понижают его. Кальций в указанных пределах оказывает модифицирующее и рафинирующее вли ние, вызыва  измельчение зерен и очищение их границ и, тем самым, повышает ударную в зкость стали. При увеличении содержани  кальци  более 0,05% дальнейшего повьш1ени  ударной в зкости не наблюдаетс . Присутствие в стали сильных нитридообразующих элементов - титана и , алюмини , позвол ет повысить ее износостойкость в результате азотации. Содержание алюмини  ниже 0,04% не позвол ет получить достаточно высоких свойств при азотации. По мере увеличени  содержани  алюмини  твердость и толщина азотированного сло  повьш1аетс , что приводит к росту износостойкости . Введение алюмини  в сталь более 0,8% нецелесообразно, так как при этом азотированный слой становитс  хрупким. Содержание молибдена в стали 0,60%и более обеспечивает необходимый уровень теплостойкости и прокаливаемости инструмента гор чего деформировани . Повьш ение содержани  молибдена сверх t,80% приводит к значительному снижению ударной в зкости стали без . существенного увеличени  теплостойкости . Минимальное количество хрома в предлагаемой стали, равное 0,80%, обеспечивает достижение минимально необходимой прокаливаемости стали и усиливает эффект вторичного твердени  при отпуске за счет того, что х способствует переходу ванади  и молибдена в твердый раствор при нагре , ве под закалку. Это повьшает теплостойкость стали. При увеличении содержани  хрома выше 1,8% значительно возрастает скорость разупрочнени  стали в процессе эксплуатации и увеличиваетс  карбидна  неоднород ность, что понижает соответственно теплостойкость и ударную в зкость стали. Введение в сталь 0,30% и более ванади  позвол ет получить заданную теплостойкость стали. Увеличение со держани  ванади  сверх 0,80% нецеле сообразно, так как при оптимальных температурах закалки этой стали бол ше ванади  в твердый раствор аустенита не переходит. Кроме того, нали чие избыточных карбидов ванади  при содержании ванади  свыше 0,80% приводит к снижению ударной в зкости с ли. Содержание углерода 0,25% и боле обеспечивает необходимую твердость стали после закалки и отпуска. Повы шение углерода сверх 0,50% приводит к значительному снижению ударной в зкости.

Содержание компонентов, мас.%

Плавка Дл  сравнени  свойств предлагаемой стали и прототипа в открытой индукционной печи с основным тиглем выплавлены плавки химического состава, приведенного в табл. 1. Механические свойства предлагавмой и известной стали определ ют при. после закалки и отпуска на твёрдость 46-47. ед. HRC. Предел прочности и предел текучести определ ют на образцах с отношением рабочего диаметра к рабочей длине 1:5 по ГОСТ 1497-73, ударную в зкость (а,) на образцах (10x10x55) с надрезом типа Менаже по ГОСТ 9456-60 Теплостойкость сталей оценивают температурой дополнительного отпуска (после закалки и отпуска на одинаковую твердость HRC 47-49) продолжительностью 4 ч, обеспечивающего сохранение твердости не ниже HRC 40, Результаты испытаний приведены в табл. 2. Из результатов сравнительных испытаний видно, что нижний уровень теплостойкости предлагаемой стали на .выше, чем теплостойкостьстали 4ХМФС, при сохранении комплекса механических свойств. Износостойкость сталей оценивают по интенсивности износаобразцов на машине трени  СМЦ-2. Результаты испытаний приведены в табл. 3. Из результатов сравнительных испытаний на износостойкость видно, что нижний уровень износостойкости предлагаемой стали на 15% выше, чем износостойкость стали 4ХМФС. Таблица 1

0,25 0,15 0,15 0,80 0,30

101

0,39

0,30 0,50 0,40

0,62

,0,40

Предлагаема 

0,71

1,20 0,80 1,80

Известна  сталь 4ХМФС 0,65 1,70 0,42 101 Закалка с , 105 масло, отпуск , 108 2 ч 110 Закалка с , масло, отпуск , 2ч

1110817

6

Продолжение табл.1

Таблица 2

Предлагаема  1.65 147 164 145 Известна  сталь 151 135 66040-40,5 4,2 66540-41 67040-41 4,0 С 60040-41 4,2

Известна  сталь

Закалка с 920 С, масло, отпуск , 2ч ) Результаты средние по 3 образцам. ) Режим азотации: 520fc - 20 ч, степеш

Таблица 3

4,20 10 -2

46 70 диссоциации аммиака 40%,

Claims (1)

1. ШТАМПОВАЯ СТАЛЬ, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, молибден, ванадий, железо, отличающаяся тем, что, с пелью повышения теплостойкости и износостойкости, она дополнительно содер- жит титан, никель, кальций и алюминий при следующем соотношении компо-

   центов, мас.%: Углерод 0,25-0,50 Кремний 0,15-0,40 Марганец 0,15-0,40 Хром 0,80-1,80 Молибден 0,60-1,80 Ванадий 0,30-0,80 Титан 0,20-0,60 Никель 0,30-0,80 Кальций 0,005-0,05 Алюминий 0,04-0,80 Железо Остальное

   1 1110817 2