SU1747531A1 - Инструментальный сплав - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к металлургии, в частности к инструментальному сплаву дл  литого режущего и деформирующего инструмента . Предлагаемый сплав с повышенными режущими свойствами, ударной в зкостью и прокаливаемостью содержит компоненты при следующем соотношении, мас.%: углерод 1,3-1,9; молибден 3,6-5,3; хром 4,0-5,5; ванадий 3,4-6,1; кремний 0,7- 1,3; марганец 0,3-1,2; алюминий 0,1-0,5; РЗМ 0,02-0,15; железо остальное. 1 табл,

Description

Изобретение относитс  к металлургии, в частности к сплавам дл  изготовлени  инструмента .

Известен сплав, содержащий, мас.%; Углерод0,75-1,74

КремнийДо 3,0

Марганец0,1-2,0

Хром5,0-11,0

Молибден1,3-5,0

Ванадий0,1-5,0

Этот сплав предназначен дл  изготовлени  литого деформирующего инструмента , его теплостойкость 450-500°С, что недостаточно дл  режущего инструмента.

Известен также инструментальный сплав, предназначенный дл  изготовлени  литого инструмента и обладающий хорошими режущими свойствами (примерно на уровне быстрорежущей стали Р6М5) и достаточной ударной в зкостью (6-25 Дж/см2). Сплав содержит, мас.%: Углерод1,25-2,20

Молибден0,10-3,50

Хром5,6-8,0.

Ванадий4,3-7,6

Кремний1,4-2,6

Марганец0,3-1,8

Алюминий0,1-0,5

Редкоземельные

металлы (РЗМ)0,02-0,15

ЖелезоОстальное

Однако в литом состо нии (без термической обработки) свойства этого сплава существенно ниже. Недостаточной  вл етс  также теплостойкость cnnaBa-(5600C) и про- каливаемость в сечени х толщиной 25- 40 мм.

Цель изобретени  - повышение режущих свойств, ударной в зкости и прокалива- емости литого инструмента.

Указанна  цель достигаетс  тем, что сплав, содержащий углерод, молибден, хром, ванадий, кремний, марганец, алюминий , редкоземельные металлы и железо, содержит компоненты при следующем соотношении, мас.%:

сл

Углерод Молибден Хром Ванадий

1,3-1,9 3,6-5.3 4,0-5,5 3,4-6,1

VI

VJ

СЛ 00

0,7 1,3 0,3-1,2 0,1-0,5 0,02-0,15 . Остальное

Состав сплава выбран, исход  из следующих соображений.

Повышенное по сравнению с прототипом количество молибдена вводитс  с целью увеличени  степени легировани  аус- тенита и мартенсита, что приводит к повышению прокаливаемое™, теплостойкости и режущих свойств сплава, причем при содержании молибдена не менее 3,6% обеспечиваетс  это уже в литом состо нии, т.е. без термической обработки. Увеличение содержани  молибдена свыше 5,3% нецелесообразно , так- как это приводит к повышению стоимости сплава без заметного увеличени  его режущих свойств,

Содержание хрома ограничено интервалом 4,0-5,5%. При выходе содержани  хрома за нижний предел становитс  недостаточной степень легировани  аустенита и мартенсита, следствием чего  вл етс  сни- жение теплостойкости и режущих .свойств сплава. При содержании хрома более 5,5% в структуре литого сплава по вл етс  тройна  эвтектика А+МтСз+VC (где А - аустенит, - комплексный карбид типа СгтСз, VC - карбид ванади ), располагающа с  в виде сетки и снижающа  ударную в зкость сплава.

Содержание ванади  рекомендуетс  в интервале 3,4-6,1% (в зависимости от со- держани  углерода и других -элементов). При содержании ванади  менее 3,4% в структуре сплава в заметном количестве по вл ютс  карбиды , что приводит к снижению свойств. Содержание ванади  более 6,1% нецелесообразно по двум причинам: во-первых, образу  карбиды VC, он обезуглероживает твердый раствор и ухудшает закаливаемость сплава; во-вторых, высокое содержание ванади  приводит к удорожа- нию сплава.

Содержание кремни  ограничено ин- тервалом 0,7-1,3%. Основное назначение кремни  - усиление эффекта карбидного старени  сплава и уменьшение в его литой структуре количества остаточного аустенита , что про вл етс  в повышении твердости литого сплава При содержании кремни  менее 0,7% эти эффекты незначительны и твердость литого сплава оказываетс  недо- статочно стабильной, Содержание кремни  более 1,3% нецелесообразно из-за снижени  теплостойкости литого сплава.

Верхний предел содержани  марганца (1,2%) обусловлен тем, что при РГО большем

содержании в структуре сплава существенно возрастает количество остаточного аустенита , что отрицательно вли ет на твердость сплава и режущие свойства литого инструмента. Нижний предел (0,3%) соответствует содержанию марганца как технической примеси и практически не может быть снижен при использовании обычных шихтовых материалов.

Предлагаемый интервал содержани  углерода (1,3-1,9%) обеспечивает формирование в структуре сплава колоний двойной эвтектики A+VC со значительным эффектом композиционного упрочнени , а также содержание углерода в аустените, достаточное дл  Хорошей закаливаемости сплава. При содержании углерода менее 1,3% участки двойной эвтектики  вл ютс  эпизодическими и не внос т заметного вклада в повышение режущих свойств сплава. Содержание углерода более 1,9% нецелесообразно , Так как требует более высокого содержани  ванади , а также усиливает опасность образовани  в структуре литого сплава тройной эвтектики, что заметно снижает его свойства.

Алюминий в составе сплава обеспечивает три эффекта: совместно с кремнием усиливает карбидное старение сплава и ускор ет распад аустенита в процессе охлаждени  отливки в литейной форме, увеличивает степень мартенситного превращени , улучшает шлифуемость сплава. Однако слишком большое содержание алюмини  (свыше 0,5%) резко ухудшает литейные свойства сплава.

Редкоземельные металлы обеспечивают образование большого количества дисперсных карбидов в жидком сплаве еще До начала его кристаллизации. Эти карбиды обеспечивают значительный модифицирующий эффект и измельчают структуру литого сплава. Дл  обеспечени  этого эффекта достаточны небольшие количества РЗМ, соответствующие предлагаемым пределам.

В качестве примесей в сплаве могут присутствовать сера (до 0,04%) и фосфор (до 0,06%).

Плавки проводили в открытых индукционных тигельных печах на шихте, состо щей из стального лома, электродного бо  и ферросплавов (ферросилици , феррохрома, феррованади , ферромолибдена). Ферросплавы вводили в расплав, перегретый до 1400-1500°С (в зависимости от содержани  углерода). Алюминий принудительно вводили в расплав после растворени  ферросплавов . РЗЭ в виде сплава ФЦМ-5 вводили в разливочный ковш под струю металла.

Жидкий металл разливали в сухие пес- чано-глинистые формы Отливали заготовки в виде брусков 15x15 и 30x30 мм, Заготовки обрабатывали шлифованием до формы цельных проходных пр мых резцов. Из брусков сечением 15x15 мм изготавливали также стандартные образцы на ударный изгиб

Резцы испытывали точением заготовок из стали 45 при скорости резани  50 м/мин, глубине резани  1 мм и подаче 0,13 мм/об без использовани  СОЖ

Химические.составы сплавов и результаты их испытаний приведены в таблице Сопоставление свойств сплавов проведено с прототипом (в литом состо нии) и быстрорежущей , сталью РШ5 в термообработан- ном состо нии (ННСэ 62-63).

Из таблицы видно, что сплавы предлагаемого состава (сплавы 1-6) отличаютс  от прототипа более высокими и стабильными режущими свойствами и ударной в зкостью . Очевидно также и преимущество их по сравнению со сталью Р6М5 При выходе за

0

предлагаемые пределы содержаний компонентов в сплаве существенно снижаютс  его свойства и их стабильность.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Инструментальный сплав, содержащий углерод, молибден, хром, ванадий, кремний марганец, алюминий, редкоземельные металлы и железо,, отличающийс  тем, что, с целью повышени  режущих свойств, ударной в зкости и прокаливаемости литого инструмента, он содерчжйт компоненты при следующем соотношении, мае %

   5

   0

   Углерод

   Молибден

   Хром

   Ванадий

   Кремний

   Марганец

   Алюминий

   Редкоземельные

   металлы

   Железо

   1.3-1.9 3,6-5,3

   4,0-5,5 3,4-6,1 0,7-1,3 0,3-1,2 0,1-0,5

   0,02-0,15 Остальное