Инструментальная сталь

Скачать PDF файл.

Текст

Смотреть все

(71) Заявитель Белорусский национальный технический университет(72) Авторы Федулов Владимир Николаевич Ливенцев Владимир Евгеньевич(73) Патентообладатель Белорусский национальный технический университет(57) Инструментальная сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, молибден, ванадий, алюминий и железо, отличающаяся тем, что она содержит компоненты в следующем соотношении, мас.углерод 0,76-0,83 кремний 0,80-1,20 марганец 0,45-0,80 молибден 0,75-1,20 ванадий 0,06-0,12 алюминий 0,01-0,04 железо остальное. Изобретение относится к области металлургии, в частности к инструментальным сталям, используемым для изготовления рабочих частей штампов холодной обработки металлов, а также другого инструмента, работающего в условиях резки металлов по механизму сдвига или точения. Известна инструментальная сталь У 8 А 1 состава (мас. ) углерод 0,76-0,83, марганец - 0,17-0,28, кремний - 0,17-0,33, сера - не более 0,018, фосфор - не более 0,25, хром - не более 0,20, никель - не более 0,20, медь - не более 0,20, железо - остальное. Данная сталь имеет низкую прокаливаемость, несмотря на сложный вид охлаждения вода-масло при закалке, а также низкий уровень износостойкости и ударной вязкости. Наиболее близкой к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является инструментальная сталь 78 ГМФС 2 состава (мас. ) углерод 0,70-0,85, марганец - 0,30-0,56, кремний - 0,50-0,80, молибден - 0,20-0,50, ванадий - 0,02-0,12,железо - остальное. Указанная сталь после закалки по схеме вода-масло и отпуска имеет достаточно высокий уровень механических свойств и прокаливаемости. Однако при закалке в масло, что необходимо для инструмента с различными по толщине сечениями (от 5 до 100 мм) или фигурного вида, прокаливаемость этой стали резко снижается (табл. 1, 2), что приводит к 7513 1 2005.12.30 снижению стойкости инструмента, а применение закалки по схеме вода-масло часто приводит к образованию трещин на поверхности тонких сечений, что является недопустимым дефектом. Задачей, решаемой предлагаемым изобретением, является значительное повышение прокаливаемости стали при одновременном улучшении общего комплекса механических свойств и износостойкости инструмента. Решение задачи достигается тем, что инструментальная сталь, содержащая углерод,кремний, марганец, молибден, ванадий, алюминий и железо, отличающаяся тем, что она содержит компоненты в следующем соотношении, мас.углерод 0,76-0,83,кремний 0,80-1,20,марганец 0,45-0,80,молибден 0,75-1,20,ванадий 0,06-0,12,алюминий 0,01-0,04,железо остальное. Увеличение содержания кремния и молибдена в составе стали способствует получению после прокатки структуры, состоящей из легированного перлита и равномерно распределенных первичных карбидов, легированных молибденом, ванадием и кремнием. При нагреве под закалку до температуры 920 С и выдержке в течение 0,5-1 ч первичные карбиды частично (до 70 ) растворяются в аустените, формируя равновесную для этой температуры нагрева структуру, состоящую из аустенита (90-95 ) и первичных карбидов (5-10 )(состав карбидов типа е 3 Мо 3 С с присутствием ванадия и кремния), весьма износостойких. При последующем охлаждении в масло скорость охлаждения в сечениях от 5 до 100 мм обеспечивает интенсивный переход легированного кремнием и молибденом аустенита с образованием однородной структуры, состоящей из мартенсита или троостита, где феррит выполняют роль матричного компонента, а мелкие, равномерно распределенные в нем вторичные карбиды типа М 2 С и Ме 7 С 3 3, легированные молибденом и кремнием, имеют высокую твердость и износостойкость. Вся структура стали после закалки, состоящая из троостита или мартенсита и первичных карбидов обеспечивает получение структуры стали, отвечающей требованиям, предъявляемым к механическим свойствам деталей режущих частей инструмента. Последующий отпуск при температуре 150-250 С способствует снятию напряжений и стабилизации структуры, повышению ее пластичности и фактической пригодности к работе инструмента. В таблице 1 приведены составы апробированных сталей при проведенных исследованиях, а в таблице 2 - результаты испытаний этих сталей. Таблица 1 Химический состав испытанных сталейп.п. 1. Аналог 2. Прототип 3 4 5 6 7 7513 1 2005.12.30 Таблица 2 Механические свойства сталей после термического упрочнения(920 С, маслоотпуск, 3 часа) в заготовках 151560 мм (в числителе)и 135125 мм (в знаменателе). Замер твердости на поверхности Значение механических свойств После отпуска 150 С После отпуска 250 С Твердость, э КС, МДж/м 2 Твердость, э КС, МДж/м 2 0,400,43 0,600,63 37 34 0,800,85 0,780,86 2426 2224 0,260,30 0,320,36 4950 4748 0,400,53 0,480,56 3443 3340 0,180,21 0,25 6364 60 0,220,25 0,250,27 6061 5859 0,180,23 60 0,230,25 63 0,25 59,560 0,23 60 0,180,20 0,200,23 63 60 0,22 0,21 60 60 0,150,18 0,250,28 6364 59 0,25 0,250,30 59 5758 0,150,18 0,15 6263 5960 0,18 0,150,18 59 5859 Видно, что дополнительное легирование молибденом и кремнием стали с содержащими примесями сера - не более 0,020, фосфор - не более 0,025, хром - не более 0,25, никель- не более 0,25, медь - не более 0,25, взятой в качестве прототипа, позволило значительно повысить прокаливаемость и износостойкость новой стали при сохранении остальных характеристик механических свойств (твердость, ударная вязкость). Инструмент, изготовленный из новой стали, в результате проведенных испытаний показал стойкость при вырубке в штампе заготовок из листа толщиной 1,2 мм стали 08 кп в 1,5 раза выше, чем инструмент, изготовленный из стали - прототипа. Одновременно, снизился на 15-20 брак при проведении закалки инструмента из-за изменения режима охлаждения вода-маслона масло. Источники информации 1. Марочник стали и сплавов // Под редакцией Сорокина В.Г. - М. Машиностроение,1989. - С. 366-368. 2. Патент 2041968, 1 // Бюл.24, 2000. 3. Ю.А. Геллер. Инструментальные стали. - . Металлургия, 1983. - С. 152-163. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.

МПК / Метки

МПК: C22C 38/06, C22C 38/12, C22C 38/02, C22C 38/04

Метки: инструментальная, сталь

Код ссылки

<a href="http://bypatents.com/3-7513-instrumentalnaya-stal.html" rel="bookmark" title="База патентов Беларуси">Инструментальная сталь</a>

Похожие патенты