SU829712A1 - Инструментальна сталь - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к металлургни , а конкретнее к инструментальнь:м стал м дл  гор чей обработки металлов, примен емых дл  т желонагруженных деталей (рабочие вставки , знаки, стержни, выталкиватели пресс-фррмы лить  под давлением сплавов на медной основе) .

Наиболее близкой к предлагаемой о технической сущности и достига емоу эффекту  вл етс  инструментальа  сталь i2 , содержаща , вес. %:

0,28-0,36

Углерод

0,5-1,0

Кремний

0,2-0,5

Марганец

3,8-4,2

Хром

1,7-2,1

Молибден

0,4-0,6

Ванадий

0,1-2,0

Ниобий

0,01-0,5

Церий

Остальное

Железо Поставленна  цель достигаетс  тем, что инструментальна  сталь дополнительно содержит вольфрам и азот при следующем соотношении компонентов, вес. %: 0,28-0,36 Углерод 0,30-1,00 Кремний 0,20-1,00 Марганец 2,50-3,10 1,20-1,65 Молибден 0., 40-1,10 Ванадий 0,01-0,10 1,20-2,00 Вольфрам 0,02-0,07 Остальное Железо Кроме того, отношение (Ел. э) суммы произведений содержаний хром вольфрама, молибдена и ванади  (вес на соответствующий коэффициент, к сумме содержаний углерода и азота составл ет 1,3:1,7. Коэффициент определ етс  как ча ное от делени  содержаний углерода и азота {ат. %) и карбидообразующего элемента в специальном карбиде (карбонитриде), образуемым последним в отожженной стали, и составл  ет дл  хрома 0,0815, вольфрама 0,0 молибдена-0,0623 и ванади  0,207. Приведенные значени  коэффициентов получены расчетным путем по да ным фазового состава предлагаемой стали и равн ютс  частному от деле ни  произведени  атомного веса углерода (и азота) на число их атомо на произведение атомного веса карбидообр .азующего элемента на число его атомов в молекуле специального карбида (или карбонитрида), образу емым последним в отожженной стали. Выплавку стали производ т в лабораторной открытой индукционной печи емкостью 50 кг и разливают в слитки массой 50 кг, которые после отжига кзпот на прутки сечением 35 (степень укова 12). Из полученных прутков изготавливают образцы дл  изучени  структуры и свойств стале Химический состав представлен в та Определ ют величину зерна аустен та при нагреве, твердость после зак ки и отпуска, теплостойкость, меканические свойства при раст жении и ударном изгибе, сопротивление рас пространенрво разгарных трещин. Оптимальные температуры закалки стали выбирают из условий обеспечени  наибольшей твердости после зака 12 С охлаждением в маоле при сохранении зерна аустенита не менее 10-го номера по шкале ГОСТ 5635-6ь. Теплостойкость -оценивают температурой дополнительного изотермического отпуска образцов 1515Ч5 мм, предварительно термически обработанных на HRC 4446 , продолжительностью 4 ч, обеспечивающего сохранение твердости не ниже HRC 40. Этот уровень твердости  вл етс  пределом, ниже которого т желонагруженные детали пресс-форм лить  под давлением сплавов на медной основе испытывают интенсивное см тие и износ от взаимодействи  с жидким расплавом. Прочность и пластичность при раст жении при комнатной и повышенной температурах определ ют на образцах рабочим диаметром 6 мм и расчетной длиной 30 мм (по ГОСТ 1497-73), ударную в зкость на образцах 101055 мм, с надрезом типа Менаже ( мм) (по ГОСТ-9454-60, 9456-60.). Поскольку дл  определени  сопротивлени  инструментальных сталей распространению разгарных трещин нет стандартной методики, то в работе эту характеристику оценивают двум  способами . В первом случае определ ют живучесть (N), т.е. количество циклов от момента возникновени  магистральной трещины до разрушени  образца при испытани х на малоцикловую усталость. Исполь.з-уют образцы диаметром 7,5 мм с надрезом глубиной 0,5 Mi и радиусом (г) у вершины, равным 0,5 и 1,0 мм. Нагрузка при изгибе с вращением на машине МУИ-6000 составл ет 55 кгс/мм (0,8(jQ). Частота нагруже и  80 циклов- в мин. Н вы-числ ют по формуле ,, где N,, 0,5 и Nk. - долговечность обf- -1 разцов с радиусом надреза 0,5 и 1,0мм соответственно. Точность определени  N +100 циклов . Во втором случае изучают сопротивление распространению разгарных трещин с использованием квазианалогового метода на установке ТКА-2 конструкции Куйбьш1евского политехнического института. Используют образцы 2 12-80 мм. Циклическое термосиловое нагружение исследуемого участка поверхности образца обеспечиваетс  периодическим контактированием его вы сокотемпературным нагревателем и одновременнйм приложением изгибающей . нагрузки, равной 75 кгс/мм . Максимальна  температура разогрева поверхности образца составл ет 65068Q°C , что соответствует услови м работы т желонагруженных деталей пресс-форм лить  под давлением сплавов на медной основе. Определ ют Hf- (2500), т.е. среднюю глубину трещин (мм) после 2500 циклов испытаний. Точность определени  НСР(2500)+0,008 мм при доверительной веро тности ,9.

Результаты исследовани  свойств приведены в табл.-2.

Результаты исследовани  показывают , что предлагаема  сталь после закалки от оптимальной температуры (1060-1080 0) с охлаждением в масле и последующего отпуска на твердость НРС 44-46, обычно, рекомендуемуй дл  т желонагруженных деталей прессформ лить  под давлением сплавов на медной основе, превьшает известную сталь по уровню теплостойкости более чем на 20°С, а по сопротивлению распространению разгарных трещин - в 1,3 - 1,5 раза.

Производитс  опытно-промьшшенна плавка предлагаемой стали в дес титонной электродуговой печи. Церий вводитс  на штанге в виде ферроцери  в печь перез выпуском гтавки, а азот в виде азотированного феррованади  г Заданна  величина 2л.э/С+М легко обеспечиваетс  путем соответствующих корректирующих добавок углеродсодержшцих материалов и ферросплавов в период доводки.

o Металл разливают в изложницы дл  слитков массой 2,8 т, которые прокатывают на стане прутки (U 180 мм и стане 325 на прутки 0 250 м с высоким выходом годного

5 (72-75%). Как показывают результаты исследовани , качество меташла полностью соответствует требовани м ГОСТ 5950-75. Отмечаетс  также хорошее совпадение по уровню свойств

0 металла опытно-промьшиенной и лабораторной выплавки.

Из проката 0180 мм метод ом. ковки изготовл ют .рабочие вкладыши 120х -35-250 мм, а из проката 25 мм 5 стержни, которые после термической обработки по оптимальным режимам испытывают на стойкость при литье под давлением отливок. Средн   стойкость рабочих вкладьшгей и стержней из -предлагаемой стали в 1,6-1,8. раза выше по сравнению с известной. Экономический эффект от применени  1 т предлагаемой стали составит около 2500 р.

Таблица 1

Предлагаема  0,280,300,202,50 0,361-,001,003,10 0,320,550,502,70 0,290,630,482,95 0,290,540,552,75 0,300,620,602,83 0,320,670,562,80.

Известна 

0,32 0,78 0,41 4,10 Содержание серы и фосфора во всех плавках не более 0,03%.

Claims (2)

1. Nb 1,97 0,52 0,05.0,25 1,201,200,400,010,0201,74 2,001,651,100,100,0701,51 1;251,400,620,050,0501,30 1,721,510,780,060,0321,70 1,231,430,630,040,0381,48 1,621,450,690,060,0421,49 1,931,400,450,030,036|,51 Формула изобретени  1. Инструментальна  сталь, содержаща  углерод, кремний, марганец , хром, молибден, ванадий, церий и железо, отличающа  с   тем, что, с целью повы ни  теплостойкости и сопротивлени распространению разгарных трещин, она дополнительно содержит вольфр и азйт при следующем соотношении компонентов, вес. %: Углерод 0,28-0,36 Кремний 0,30-1,00 Марганец 0,20-1,00 Хром2,50-3,10 Молибден 1,20-1,65 Ванадий 0,40-1,10 Церий 0,01-0,10 12 Ш Вольфрам 1,20-2,00 Азот0,02-0,07 Железо Остальное 2. Сталь поп, 1, отличаю щ а   с   тем, что содержание углерода, азота, хрома, вольфрама, молибдена и ванади  удовлетвор ет соотношению ао, 0815%С г+0,0329%WH-0,0623%Mo+ %C+%N +0,207%V 1,3-1,7 Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 508560, кл. С 22 С 38/22, 1976.
2. 2.Авторское свидетельство СССР № 495387, кл. С 22 С 38/26, 1976.