SU1723188A1 - Инструментальна сталь - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к металлургии, в частности к инструментальной стали дл  изготовлени  деталей пресс-форм. Цель - - 2 изобретени  - повышение эксплуатационной стойкости при контакте с жидкими алю- момагниевыми расплавами в услови х циклических нагрузок/Сталь дополнительно содержит вольфрам, кобальт, кальций и магний при следующем соотношении компонентов , мас.%: углерод 0,15-0,25; кремний 0,10-0,40; марганец 0,20-0,50; хром 0,0-10,0; никель 0,1-0,4; ванадий 0,20-0,40: молибден 2,5-3.5; вольфрам 4,5-6,0; кобальт 8,5-10,0; кальций 0,001-0,005; магний 0,001-0,005; железо остальное. Применение стали обеспечивает повышение стойкости инструментов, 1 табл.

Description

Изобретение относитс  к металлургии, а именно к материалам, работающим в услови х циклически измен ющихс  нагрузок и температур, коррозионного воздействи  литейных алюмомагниевых сплавов, и может быть использовано дл  изготовлени  деталей пресс-форм при литье под давлением.

Известна сталь марки 38Х2В8 (ГОСТ 5950-73, сталь инструментальна  легированна ), имеюща  следующий состав, мас.%:

Углерод0,30-0,40

Кремний0,15-0,40

Марганец0,15-0,40

Хром2,2-2,7

Вольфрам7,5-8,5

Ванадий.0,2-0,5

ЖелезоОстальное

Недостатком данной стали  вл етс  низкое сопротивление разгару и повышенное охрупчивание. кроме того, сталь имеет относительно высокий коэффициент линейного расширени  и низкую теплопроводность , что также приводит к уменьшению ее сопротивлени  разгару.

Наиболее близкой к предлагаемой  вл етс  сталь марки 4Х5МФ1С (ГОСТ 5950-73, сталь инструментальна  легированна ) следующего химического состава, мас.%:

Углерод0,37-0,44

Кремний0,8-1,2

Марганец0,15-0,40

Хром4,5-4,5

Ванадий0,8-1,1

Молибден1,2-1.5

ЖелезоОстальное

Эта сталь обладает меньшей анизотропией механических свойств, хорошей разга- ростойкостью и поэтому  вл етс  наиболее распространенным материалом дл  изготовлени  пресс-форм.

Однако эта сталь характеризуетс  недостаточной эксплуатационной стойкостью в жидких алюмомагниевых расплавах в услови х циклических нагрузок, что приводит к

NW

Ё

1

ю со

со

00

размыванию формообразующих деталей пресс-форм.

Недостатком этой стали  вл ютс  также высокие деформации инструмента при термической обработке, что приводит к отбраковке форм на стадии изготовлени .

Цель изобретени  - повышение эксплуатационной стойкости при контакте с жидкими алюмомагниевыми расплавами в услови х циклических нагрузок.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в сталь, содержащую железо, углерод, марганец , кремний, хром, никель, молибден, ванадий , дополнительно ввод т вольфрам, кобальт, кальций и магний при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Углерод0,15-0,25

Кремний0,10-0,40

Марганец. 0,20-0,50

Хром8.0-10,0

Никель0,1-0,4

Ванадий0,20-0,40

Молибден2,5-3,5

Вольфрам4,5-6,0

Кобальт8,5-10,0

Кальций0,001-0,005

Магний0,001-0,005

ЖелезоОстальное

Отличительным признаком предлагаемой стали, определ ющим новизну,  вл етс  введение в сталь кобальта в количестве 8,5-10,0%, обеспечивающем повышение жаропрочности и теплоустойчивости пресс- форм. Кроме того, дополнительный ввод кальци  и магни  способствует повышению жаропрочности стали за счет нейтрализации отрицательного воздействи  серы и фосфора.

В дальнейшем химическа  формула предлагаемой стали обозначаетс  как 20Х10МЗВ5К10Ф.

Пределы содержани  кобальта определ ютс  из следующих предпосылок. Нижний предел (8,5%) - минимальное содержание, обеспечивающее повышение эксплуатационной стойкости по сравнению с известной сталью в 1,5-2,0 раза. Верхний предел (10%) определ етс  из услови  экономической целесообразности.

Вольфрам в предлагаемой стали (с нижним содержанием углерода), не вход  в состав упрочн ющих фаз, но присутству  в твердом растворе, повышает ее термическую стойкость, т.е. тормозит процесс разупрочнени  при высоких температурах, задержива  коагул цию и рекристаллизацию .

Введение кальци  и магни  в количестве 0,001-0,005% определ етс  из расчсета св зывани  серы и фосфора, присутствующих в стали, в количествах не более 0,015 и 0,025 соответственно.

Опробование предлагаемой и известной сталей осуществл ли на опытно-меха- ническом заводе (г.Салават).

Сталь выплавл ли в индукционной печи с основной футеровкой емкостью 500 кг на обычных шихтовых материалах и разливали в металлические изложницы на слитки мас- 0 сой 250 кг. После ковки при температуре 1050-900°С осуществл ли охлаждение в золе или в печи, после охлаждени  - отжиг (850-900°С) и отпуск с 670°С. Закалка: нагрев до 1130-1150°С, охлаждение в масло в 5 течение 30 мин. Отпуск - 600-750°С. Твердость колебалась дл  разных составов от 42 до 61 HRC. Пресс-формы использовали дл  получени  отливок из магниевого сплава следующего состава, мае. %: Мд - основа; AI 0 8,0-8,7; Мп 0.3; Zn 0,5. Температура расплава 610-620°С. Расплав под давлением 400 кг/см2 подавали в пресс-форму с периодичностью 4-5 с.

Стойкость пресс-форм оценивали по 5 суммарному количеству съемов до по влени  первых бракованных отливок.

В таблице приведены результаты анализа стойкости пресс-форм из предлагаемой стали на нижнем, среднем и верхнем 0 пределах легировани  (варианты 1, 2 и 3).

Данные таблицы свидетельствуют о преимуществе предлагаемой стали.

Эксплуатационна  стойкость пресс- форм, изготовленных из стали предлагаемо- 5 го состава, в 3,5-4,0 раза выше стойкости пресс-форм из известной стали марки 4Х5МФ1С.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Инструментальна  сталь, содержаща  0 углерод, кремний, марганец, хром, никель, молибден, ванадий и железо, отличающа с  тем, что, с целью повышений эксплуатационной стойкости при контакте с жидкими алюмомагниевыми расплавами в услови х 5 циклических нагрузок, она дополнительно содержит вольфрам, кобальт, кальций и магний при следующем соотношении компонентов , мас.%:

   Углерод0,15-0,25

   0 Кремний0,10-0,40

   Марганец0,20-0,50

   Хром8,0 -.10,0

   Никель0,1-0,4

   Молибден2,5-3,5

   5 Ванадий0,20-0.40

   Вольфрам4,5-6,0

   Кобальт8,5-10,0

   Кальций0,001-0,005

   Магний0,001-0,005

   ЖелезоОстальное