Инструментальная сталь

 

ИНСРРУМЕНГАЛЬНАЯ СТАЛЬ, содержащая углерод, кремний, марга1СЕСОШЙ1М« |3 ЯЛТБШЮ « ТБ«И1ИЧШ{ДЯ . вналноткул нец, хром, железо, отличающаяся тем, что, с целью повышения механических свойств, а также степени чистоты поверхности и .:бильности размеров за счет уменьшения карбидной неоднородности и количества остаточного аустенита, она дополнительно содержит ванадий при следующем соотношении компонентов , мас.%: Углерод1,15-1,25 Кремний0,36-0,6 Марганец0,3-0,6 Хром1,3-1,65 Ванадий0,1-0,3 ЖелезоОстальное г

(1% (11) СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

3(511 С 22 С 38/24

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГГИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ВСЕ".:ОЪв1 А

2 )1.лыц110.

- твкнн гщ,д» )

ÉÉÛ Ì0ò Ö

3. (21) 3549181/22-02 (22) 26 ° 10.82 (46) 15.02.84. Бюл. 9 6 (72) С.И.Тишаев, Р.A.Зыкова, М.М.Клюев, Ю.N.Ïîëèòàåâ, Ю.Ф .Головин, В.Я; Ганчо,. С.П.Белый, И.A.Ïîñïåëîâ, .

И.Ю.Васильчишина и N.Ñ. Чекалкин (71) Уральский научно-исследовательский институт специальных сталей, сплавов и ферросплавов (53) 669.14. 018.252.2-194(088.8) (56) 1.. Сталь 12Х1. IOCI 5950-73. (54)(57) ИНСТРУМЕНТAJIbHAH CrAJIb, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, железо, о т л и ч а юi» а я с я тем, что, с целью повышения механических свойств, а также степени чистоты поверхности и ста- бильности размеров за счет уменьшения карбидной неоднородности и количества остаточного аустенита, она дополнительно содержит ванадий при следующем соотношении компонентов, мас.%: углерод 1 с15-1 г25

Кремний .. О, 36- 0,6

Марганец 0,3-0,6

Хром 1,3-1,65

Ванадий 0,1-0,3

Железо Остальное

1073320

Ванадий в сочетании с кремнием способствует интенсификации распада твердого раствора при отпуске с.сохранением большей дисперсности

Изобретение относится к металлургии, в частности к инструментальным сталям для режущего и измерительного инструмента.

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому эффекту является инструментальная сталь 12Х1 состава, вес.Ъ:

Углерод 1,15-1,25

Кремний 0,15-0,35

Иарганец 0,3-0,6 10

Хром 1,3-1,65

Железо Остальное (1 .

Недостатком этой стали является наличие грубой карбидной сетки и повышенное количество остаточного аустенита после термической обработки, а также относительно низкие механические свойства. Вследствие этого для инструментов из известной стали трудно получить высокую чистоту поверхности и обеспечить стабильность размеров.

Цель изобретения - повышение механических свойств, а также чистоты поверхности и стабильности размеров за счет уменьшения карбидной неоднородности и количества остаточного аустенита.

Поставленная цель достигается тем, что инструментальная сталь, содержащая углерод, кремний, марга- З0 нец, хром, железо, дополнительно содержит ванадий при следующем соотношении компонентов, мас.Ъ:

Углерод 1,15-1,25

Кремний О, 36-0,60 35

Марганец 0,30-0,60

Хром 1,30-1,65

Эанадий 0,10-0,30

Железо Остальное

Ванадий, находясь в твердом раст- 40 воре, задерживает выделение карбидной сетки в прокате при охлаждении после ковки (прокатки), в результате чего балл ее снижается. Кроме того, ванадий, замедляя рост зерна аустенита при рекристаллизации после 45 пластической деформации способствует уменьшению размеров ячеек выделяющейся карбидной сетки, чем уменьшает ее вредное влияние на свойства. стали.

Находясь в. составе легированного цементита отожженного металла, ванадий затрудняет его растворение при нагреве под закалку, чем, с одной стороны, обеспечивает повышение мартенситной точки и, следовательно, умень-55 шение количества остаточного аустенита, с другой обеспечивает сохранение более дисперсной структуры и повышение механических свойств в готовом инструменте. 60

4-6

Перлит, балл

Твердость в состоянии поставки, НВ 207

Твердость после закалки, HRC

Твердость после закалки с отпуском, HRC 66,5-67, 5

Предел прочности при изгибе, ИПа

Прогиб при разрушении, испытание на изгиб), мм 0,75-0,90

Ударная вязкость, Дж/cM2 - 30-35

Предлагаемая сталь имеет заметно меньшую карбидную сетку, меньшее количество остаточного аустенита и более высокие механические свойства (предел прочности и прогиб при изгибе, ударную вязкость), по сравнению со стандартной маркой 12Х1.

Внедрение предлагаемой стали позволит увеличить процент плавок

1-ой категории (балл карбидной сет66-67,5

2300-2450 выделяющихся частиц, что приводит к повышению твердости.

Кремний к тому же способствует повышению прокаливаемости стали.

Пределы содержания кремния и ванадия установлены экспериментальным путем.

При содержании ванадия меньше 0,10% и кремния 0,36% существенного снижения балла карбидной сетки, повышения механических свойств и уменьшения остаточного аустенита не наблюдалось. При содержании же ванадия больше О,ЗВ и кремния 0,60% в стали возможно образование карбидов QC и ухудшение шлифуемости.

В лабораторной открытой индукционной печи были выплавлены опытные составы предлагаемой стали, разлиты в слитки массой 50 кг и прокованы на квадратные прутки сечением

35Х35 мм. Исследуют свойства смесей, содержащих 0-0,3% ванадия.и кремний в пределах 0,35-0,60В.

В табл. 1 представлены опытные составы предлагаемой и известной стали, в табл. 2 — структурные и механические свойства предлагаемой и известной стали.

Результаты исследования структуры и свойств опытных плавок (табл. 1 и 2) показали, что предлагаемая сталь после закалки от оптимальной температуры (860 С) с охлаждением в масле и последующего отпуска при обычно рекомендуемой температуре

130 С получает следующий уровень о качественных . харак терис тик:

Карбидная неоднородность, балл 3

Карбидная сетка, балл 2-3

Остаточный аустенит, % 8-10

1073320 ки:(3) и количество отходов, используемых при производстве этой стали на металлургических заводах, повысить долговечность измерительного инструмента за счет уменьшения выхода иэ строя инструмента по раэ»; мерам.

Ожидаемый эконбмический эффект только на одном инструментальном заводе составит 15 тыс. руб. в год.

Т аблица 1

Содержание элементов, мас.%

Плавка,Р

Предлагаемая сталь

0,36

1,15

0,30

0,10 Остальное

0,30

0,36

1,19

0,58

1,53

0,21

1,.18 О, 36

0,57

1, 6 О

0,30

1,21

0,48,0,45

1,45

0,20

1,19 0,52

0,30

0,59

1,,50

0,30

1,25

0,60

0,60

1,65

Известная сталь

0,60

1,25

0,36

1,45

Т аблица 2

Структурные характеристики

Плав ка, Р

Карбидная неоднородность, балл

Перлит, балл

Предлагаемая сталь

Известная сталь

Карбидная сетка, балл

Количество остаточного аустенита, %

1073320

Продолжение табл. 2

Плавка, Механические свойства

Механические свойства

Испытания на изгиб

Твердость

Предлагаемая сталь.66 5 2300

179 г,80

67,0

66,0

67,5

0,80

187

66,5 245Г

0,86

179

65,5

2350

0,75

170

66,5.

66,5

66,5

0,90

66,5 2450

67,5 2400

179

0,85

67,0

207

35, Известная сталь . 7 179

О, 65.

66,5 2000

66,5

20 е

" температура .закалки ф60 с (закалочная среда - масло). температура отпуска 130 — 2 ч.

Составитель В. Брострем

Редактор М. Циткина ТехредЛ.Иикеш Корректор А. Тяско

Заказ 276/25 Тираж 603 Подписное

ВНИЙПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

В состо- После янин пос- закал тавки, ки, НВ 8RC осле акалки тпуском, RC

Предел Прогиб при прочнос- разрушении, ти, МПа мм

Ударная вязкость

Дж/см .