Инструментальная сталь

(71) Заявитель Белорусский национальный технический университет (ВУ)(72) Авторы Федулов Владимир Николаевич Ливенцев Владимир Евгень(73) Патентообладатель Белорусский национальный технический университетИнструментальная сталь, содержащая углерод, марганец, кремний, хром, молибден,ванадий, алюминий и железо, отличающаяся тем, что содержит компоненты в следующем соотношении, мас.Изобретение относится к области металлургии, в частности к инструментальным сталям, используемым для изготовления рабочих частей щтампов холодной обработки металлов, работающих в условиях высокой ударной нагрузки режущих кромок и разогрева их до температуры 400 С и выще.Известна инструментальная сталь 75 ХСМФ 1 состава, мас. углерод 0,72-0,80,кремний О,8 О-1,20, марганец не более 0,30, хром 1,20-1,50, молибден О,20-0,3 О, ванадий О,10-0,20, железо - остальное.Указанная сталь при высокой прокаливаемости характеризуется весьма низкой ударной вязкостью после отпуска при температуре 150-250 С, что приводит к выкращиванию кромок режущей части и поэтому нащла применение только при изготовлении рабочих валков листовых станов, когда для термоупрочнения применяют закалку и высокий отпуск (до 700 С).Наиболее близкой к предполагаемому изобретению по технической сущности и дос тигаемому эффекту является инструментальная сталь 7 Х 2 СМФ 2 состава, мас. углерод 0,70-О,80, кремний О,70-1,00, марганец 0,6 О-1,О 0, хром 1,7-2,2, молибден 0,35-0,60, ва 00 0007 01 2000.12.00надий 0,15-0,30, алюминий (остаточный) - до 0,02 , остальное - железо. Наличие остаточного алюминия в составе стали в количестве 0,02 в виде оксидов и нитридов определяется тем, что технология выплавки любой качественной стали предполагает ее раскисление алюминием.Данная сталь также используется для изготовления валков листовых станов холодной прокатки и также отличается высокой прокаливаемостью и низкой ударной вязкостью после закалки с 900 С в масло и отпуска при 150-250 С, особенно в литом состоянии, а также пониженной износостойкостью за счет выкрашивания кромок режущей части инструмента.Задачей, решаемой предполагаемым изобретением, является повышение ударной вязкости инструментальной стали при одновременном увеличении уровня износостойкости рабочих частей штампов холодной обработки металлов.Решение задачи достигается тем, что инструментальная сталь, содержашая углерод,марганец, кремний, хром, молибден, ванадий, алюминий и железо, отличаюшаяся тем, что содержит компоненты в следуюшем соотношении, мас.Механические свойства сталей у образцов И 0 0 0 2 5 ммЗначения механических свойств после термического упрочнения 1000 С, 0,5 ч,масло отпуск в течение 3 чНе Отпуск 150 С Отпуск 250 С 550 С, 4 Ч Ударная вязТвердость, Твердость, Ударная вяз- Т НЕС нкс шт 2 нкс кость МДж/м 2 Верджтъ ЭЭ зСнижение содержания молибдена (0,15-0,20 ) и ванадия (0,08-0,15 ) вместо соответственно 0,35-О,6 О и 0,15-0,30 и увеличение до О,75-О,85 углерода обусловлено тем, что для термического упрочнения по схеме закалка с 950 С в масло низкий отпуск при 150-250 С (прототип использовался при упрочнении с высоким отпуском, когда повышенное содержание молибдена и ванадия обеспечивают вторичное твердение при нагреве 560-580 С 3) - одновременное повышение содержания хрома (3-4,5 ) и указанное содержание молибдена и ванадия обеспечивают получение в результате нагрева под закалку достаточного количества первичных карбидов в структуре новой стали (износостойкость) и высокой легированности мартенсита отпуска, фиксируемого в структуре собственно при закалке в масло и отпуске при 150-250 С в течение 2-3 ч, или троостита, образовавшегося в структуре стали во время несколько менее интенсивного охлаждения от температуры закалки до комнатной температуры 4 и отпуска при 150-250 С (троостит отпуска).В то же время повышение содержания кремния в составе стали, во-первых, повышает пластичность мартенсита или троостита отпуска, а во-вторых, обеспечивает устойчивость структуры (мартенсит (троостит) карбиды) в результате разогрева рабочих частей штампов при холодной деформации (теплостойкость).Введение алюминия в количестве 0,04-0,08 обеспечивает измельчение микрозерна в структуре стали непосредственно при затвердевании слитка, т.к. взаимодействует с азотом в стали и, образуя большое количество дисперсных частиц, выступает в роли зародышей зерен. Измельчение зерна, в свою очередь, способствует повышению износостойкости и теплостойкости стали 5.В обшей сложности проведенных количественных и технических манипуляций с составом новой стали и в результате проведенных исследований с аналогом 1, прототипом 2, новой сталью (3.4,5) и сталями (6,7) по составу, выходяшими за рамки заявляемого(табл. 1 и 2) было установлено, что новая сталь превосходит остальные по твердости,ударной вязкости (1,3-1,5 раза) и теплостойкости при 550 в течение 2 ч (на 4 ед. НКСЭ).Таким образом комплекс механических свойств новой стали, заявляемой в качестве предполагаемого изобретения, обеспечил повышение срока эксплуатации вырубных штампов для вырубки фигурных заготовок из листа толшиной 0,25 мм меди М 1 по сравнению с прототипом в 1,65 раза, а из листа 0,8 мм стали 08 кп - в 2 раза.Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.