Инструментальная сталь

(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, марганец, кремний, молибден, ванадий и железо, отличающаяся тем, что она содержит компоненты в следующем соотношении,мас.углерод 0,35-0,45 марганец 0,70-1,00 кремний 1,80-3,00 молибден 2,00-4,00 ванадий 0,35-0,50 железо остальное. Изобретение относится к области металлургии, в частности к инструментальным сталям, используемым для изготовления рабочих частей пресс-форм литья под давлением алюминиевых сплавов. Известна сталь 60 С 2 А 1 состава (мас. ) углерод - 0,58-0,63, марганец - 0,60-0,90,кремний - 1,50-2,00, хром - не более 0,30, никель - не более 0,25, медь - не более 0,20, сера- не более 0,025, фосфор - не более 0,025, остальное - железо. Данная сталь имеет низкую прокаливаемость в больших сечениях и низкую теплостойкость при температуре выше 300 С. Наиболее близкой к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является 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, остальное железо. Указанная сталь обладает недостаточной прокаливаемостью, а теплостойкость ее начинает снижаться при температуре 450 С. Задачей, решаемой предлагаемым изобретением является дальнейшее повышение прокаливаемости и повышение теплостойкости и разгаростойкости при температуре до 620 С, что необходимо для рабочих частей пресс-форм литья под давлением алюминиевых сплавов. 7512 1 2005.12.30 Решение задачи достигается тем, что инструментальная сталь, содержащая углерод,марганец, кремний, молибден, ванадий и железо, отличающаяся тем, что она содержит компоненты в следующем соотношении, мас.углерод 0,35-0,45,марганец 0,70-1,00,кремний 1,80-3,00,молибден 2,00-4,00,ванадий 0,35-0,50,железо остальное. По сравнению с прототипом снижение содержания углерода, увеличение содержания молибдена, повышение содержания кремния и ванадия способствует повышению теплостойкости стали, так как она в сталях с карбидным упрочнением определяется 3 главным образом свойствами перлитной основы. Одновременно повышение температуры нагрева под закалку до температуры 1020 С вместо 860 С позволяют заметно снизить в структуре количество первичных карбидов типа М 6 С, так как карбиды, содержащие молибден и кремний являются растворимыми при нагреве выше температуры нагрева АС 3, что в целом способствует повышению разгаростойкости уменьшение количества первичных карбидов в структуре стали снижает вероятность возникновения термических напряжений между основой стали и карбидными включениями и соответственно уменьшается возможность появления разгарных трещин при контакте жидкого алюминия с поверхностью рабочих частей. Ванадий также способствует измельчению структуры и совместно с кремнием обеспечивают повышение вязкости и пластичности стали 4, а также обеспечивают устойчивость вторичных карбидов в перлите. Содержание кремния в стали в пределах 1,80-3,00 значительно уменьшает возможность химического взаимодействия стали с алюминием, что уменьшает вероятность размыва поверхности рабочих частей прессформ при литье под давлением алюминиевых сплавов и увеличивает теплостойкостьраствора 5. Для получения необходимых свойств допускается наличие следующих примесей хром не более 0,25 , никель не более 0,25 , медь не более 0,20 , сера и фосфор соответственно не более 0,25 . В общем случае закалка с температуры 1020 С в масло новой стали обеспечивает получение твердости в пределах 57-59 э, а проведение отпуска при температуре 550580 С в течение 1 ч обеспечивает твердость стали 50-52 э. В таблице 1 приведены примеры конкретного выполнения заявляемой инструментальной стали, аналога и прототипа, а также сталей, по химическому составу выходящих за рамки заявляемого. В таблице 2 приведены результаты определения механических свойств (твердость, ударная вязкость) и теплостойкости после нагрева при 620 С в течение 4 ч. Таблица 1 Химический состав сталейп.п. 1 аналог 2 прототип 3 4 5 6 7 7512 1 2005.12.30 Таблица 2 Механические свойства сталей у образцов 151560 мм (в числителе) и 135125 мм (в знаменателе) Значение механических свойств после термического упрочнения 1020 С,маслоотпуск 560 С, 1 ч. После дополнительной После термического упрочнения выдержки 620 С, 4 ч 2 Твердость, э Для новой стали характерна значительное повышение твердости при сохранении ударной вязкости после проведения термического упрочнения по режиму закалка (1020 С, 1 ч) в маслоотпуск (560 С, 1 ч), по сравнению с аналогом и прототипом. Одновременно рабочие части прессформы для литья алюминиевых сплавов из новой стали при проведении сравнительных испытаний со сталью 4 Х 5 МФС показали стойкость в 1,5 раза выше. Таким образом, показано, что механические и эксплуатационные свойства стали предлагаемого состава выше, чем у аналога и прототипа, а также у большинства сталей, используемых для изготовления рабочих частей прессформ литья алюминиевых сплавов. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.