Инструментальная сталь

Номер патента: 10629

Опубликовано: 30.06.2008

Автор: Федулов Владимир Николаевич

Скачать PDF файл.

Текст

Смотреть все

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Белорусский национальный технический университет(72) Автор Федулов Владимир Николаевич(73) Патентообладатель Белорусский национальный технический университет(57) Инструментальная сталь, содержащая углерод, марганец, кремний, хром, ванадий, молибден и железо, отличающаяся тем, что содержит компоненты в следующем соотношении, мас.углерод 0,60-0,70 марганец 0,6-0,9 кремний 0,8-1,1 хром 2,5-3,5 ванадий 0,1-0,2 молибден 0,5-0,9 железо остальное. Изобретение относится к области металлургии, в частности к инструментальным сталям, используемым для изготовления режущих частей штампов холодной вырубки изделий, работающих в условиях высоких скоростей с разогревом до 350 С и при наличии ударных нагрузок, а также для резки металлов в различном оборудовании, в том числе для рубки листового материала и прутков. Известна сталь 73 1 состава, мас.углерод - 0,65-0,75 марганец - 0,15-0,40 кремний - 0,15-0,35 хром - 3,2-3,8 остальное - железо. Данная сталь имеет низкую ударную вязкость при твердости 59 и выше, что приводит к выкрашиванию металла на режущих кромках инструмента в условиях эксплуатации,указанных выше, и выбраковке его из-за непригодности к дальнейшему использованию. Наиболее близкой к предполагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является сталь 6 Х 3 ФС 2 следующего состава (мас. ) углерод - 0,56-0,62 марганец - 0,15-0,40 кремний - 0,35-0,65 хром - 2,6-3,3 ванадий - 0,2-0,35 молибден 0,2-0,5 железо - остальное. Указанная сталь имеет более высокую ударную вязкость из-за введения в ее состав дополнительно ванадия и молибдена, что измельчает зерно, но обеспечивает твердость только в пределах 58-59 э, после отпуска при 170-180 С и к тому же при нагреве до 350400 С в ней развивается необратимая отпускная хрупкостьрода 3. 10629 1 2008.06.30 Задачей, решаемой изобретением, является повышение твердости и теплоустойчивости стали при нагреве до 350 С при одновременном сохранении ударной вязкости и исключении развития необратимой отпускной хрупкостирода, что необходимо для рабочих частей вырубных штампов автоматических высокоскоростных прессов, а также различного оборудования для рубки металлопроката в целях повышения производительности труда. Решение задачи достигается тем, что инструментальная сталь, содержащая углерод,марганец, кремний, хром, ванадий, молибден и железо, отличающаяся тем, что содержит компоненты в следующем соотношении, мас.углерод 0,60-0,70 марганец 0,6-0,9 кремний 0,8-1,1 хром 2,5-3,5 ванадий 0,1-0,2 молибден 0,5-0,9 железо остальное. По сравнению с прототипом повышение содержания молибдена (0,5-0,9 ), марганца(0,6-0,9 ), кремния (0,8-1,1 ) и углерода (0,60-0,70 ), а также установление предела введения ванадия (0,1-0,2 ) способствуют в целом повышению ударной вязкости стали,ее структурной теплоустойчивости и исключает в полной мере возникновению необратимой отпускной хрупкости. Совместное влияние хрома (2,5-3,5 ) и ванадия (0,1-0,2 ) в известной степени сохраняет мелкое зерно в стали в процессе ее передела. Кремний-твердого раствора в мартенсите и бейните и способствует повышению отпускоустойчивости структуры. Марганец при его содержании в составе эвтектоидной стали до 0,6-0,9 повышает количество остаточного аустенита в структуре в результате закалки и уменьшает объемные изменения в результате повышения температуры нагрева до 950 С, которая позволяет выполнить основные требования к структуре хромистых сталей сокращение доли и размеров избыточных карбидов в основном в виде МС (а не М 7 С 3 или М 6 С, которые при большом содержании резко снижают ударную вязкость), чему одновременно содействует ограничение по содержанию в составе хрома. Содержание в составе стали молибдена в количестве 0,5-0,9 , благодаря его положительному влиянию на состояние приграничных слоев зерна, значительно повышает вязкость структуры из-за подавления образования карбидов хрома на стыке зерен во время отпуска и одновременно способствует повышению теплоустойчивости составляющих компонентов структуры наряду с наличием в составе стали ванадия и хрома. Для получения необходимых свойств термоупрочненной стали допускается в ее составе наличие следующих примесей никель - не более 0,25 ,медь - не более 0,25 , сера и фосфор - не более 0,25 каждого. В общем случае закалка с температуры нагрева 950 С в масло новой стали обеспечивает получение твердости в пределах 59-60 после отпуска при 180 С, 2 ч, ударную вязкость - 0,30-0,40 МДж/м 2 и твердость после отпуска при 350 С в пределах 56-57 ,а ударную вязкость - 0,35-0,42 МДж/м 2. В табл. 1 приведены примеры конкретного выполнения заявляемой инструментальной стали, аналога и прототипа, а также сталей, по химическому составу выходящих за рамки заявляемого. В табл. 2 приведены результаты определения механических свойств (твердость, ударная вязкость) и теплостойкости после нагрева при 350 С в течение 2 ч. Для новой стали характерно значительное повышение твердости при сохранении ударной вязкости на уровне прототипа и значительно выше аналога (после отпуска при 180 С), а также значительный выигрыш в свойствах после дополнительного нагрева при 350 С в течение 2 ч, в частности и сохранение высокой ударной вязкости в сочетании с необходимой твердостью по сравнению с прототипом и аналогом. Одновременно рабочие части высокоскоростных штампов по вырубке деталей из латунной ленты (марка Л 63) по 2 10629 1 2008.06.30 казали более высокую (в 1,3-1,5 раза) по сравнению с такими же, но изготовленными из стали аналога и прототипа. Таблица 1 Химический состав сталей Таблица 2 Механические свойства сталей у образцов размерами 15050150 мм Значения механических свойств после термического упрочнения 950 С, 1,5 ч, маслоотпуск 180 С, 2,5 ч Ударная вязкость,Твердость,МДж/м 2 58-59 0,10-0,14 Теплостойкость после дополнительного нагрева 350 С, 2 ч Твердость,ударная вязкость, МДж/м 2 57 0,100,13 56 0,100,23 56,557 0,350,38 57 0,360,4 57 0,320,36 56 0,140,28 5657 0,380,42 Таким образом показано, что механические и эксплуатационные свойства стали предлагаемого химического состава выше, чем у аналога и прототипа. Использование предполагаемого состава штамповой стали позволяет решить поставленную цель в полном объеме. 3 Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4

МПК / Метки

МПК: C22C 38/24

Метки: сталь, инструментальная

Код ссылки

<a href="http://bypatents.com/4-10629-instrumentalnaya-stal.html" rel="bookmark" title="База патентов Беларуси">Инструментальная сталь</a>

Похожие патенты