Штамповая сталь

 

ШТАМПОВАЛ СТАЛЬ, содержащая углерод, кремний, марганец, хроМг никель, молибден, ванадий, алюминий, железо, отличаюцаяс я тем. что, с целью повышения теплостойкости и износостойкости, она дополнительно содержит вольфрам, церий, бор, висмут при следу101ц«4 соотношении компонентов , мас.%: 0, Углерод 0,15-0,35 Кремний 1,3 -1,6 Марганец 1,3- 1,6 Хрсм 1,7-2,1 Никель 0,15-0,3 Молибден 0,1 -0,25 Ванадий 0,1 -0,25 Алюминий 0,05-0,3 Вольфрам 0,1 -0,15 Церий 0,01-0,1 Бор 0,001-0,01 Висмут Остальное Железо СО

09} аВ

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

M51} С 22 С 38 54

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

AO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3604038/22-02 (22) 22 ° 03.83 (46) 23 ° 06.84 Бюл. В 23 (72) Е.И.Бельский, В.Ф.Соболев, В.А.Стасюлевич, Н.С.Траймак,А.С.Чаус и Н.A.Êàøóáà (71) Белорусский ордена Трудового

Красного Знамени политехнический институт (53) 669.14.018.258-194 (088.8) (56) 1.Сталь 5Х2ИНФ, ГОСТ 5950-73 °

2.Авторское свидетельство СССР

Ю 810849, кл. С 22 С 38/50, 1981. (54)(57) ШТАИПОВАЯ СТАЛЬ, Содержащая углерод, кремний, марганец, хром никель, молибден, ванадий, алюминий, железо, отличающаяся тем, что, с целью пов}шения теплостойкости и износостойкости, она дополнительно содержит воль4}рам, церий, бор, висмут при следующем соотношении компонентов, Mac.%:

Углерод 0,43-0,48

Кремний 0,15-0,35

Иарганец 1 3 -1,6

Хром 1., 3- 1,6

Никель 1,7 -2,1

Иолибден 0 15-0,3

Ванадий 0,1 -0,25

Алюминий 0,1 -0,25

ВольФрам 0 05-0,3

Церий 0,1 -0,15

Бор . 0,01-0,1

Висмут 0,001-0,01 Я

Железо Остальное

1098976

Изобретение относится к металлургии, в частности к высококачественным литейным сталям для горячештампового инструмента.

Известна штамповая сталь марки

5Х2МНФ для штампов и других инструментов горячего деформирования (1) .

Недостатками данной штамповой стали являются относительно невысокие литейные и эксплуатационные свойства. 10

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является штамповая сталь E2j состава, мас.Ъ:

Углерод 0,32-0,45 15

Кремний 0,2 -0,5

Марганец 0,4 -0,7

Хром 1,5 -2,0

Никель 1,2 -1,6

Молибден 0,8 -1,2

Ванадий 0,3 -0,5

Медь 0i1 -0,3

Алюминий 0,01-0,05

Титан 0,01-0,1

Кальций 0,005-0,08

Редкоземельные металлы

Железо

Благоприятное влияние висмута связано с уменьшением первичного дендритного зерна, с измельчением выде;лений первичной карбидной фазы, что

5 является следствием оказываемого им . значительного модифицирующего эффекта, как сильного поверхностноактивного элемента.

Увеличение содержания марганца и никеля в стали способствует повышению прокаливаемости и ударной вяэкос. ти стали. Снижение содержания таких элементов в стали, как хром, молибден и ванадий благоприятно отражается на степень дендритной ликвации, 35 что также способствует повышению прочностных и пластических. свойств.

Сталь выплавляют в индукционной печи с кислой огнеупорной футеровкой. В качестве основы шихты приняты отходы проката стали 5 ХНМ. Раскисление проводят ферромарганцем, ферросилицием и алюминием. Легирующие элементы в расчетных количествах вводят в. печь перед разливкой в

4с виде ферросплавов, вольфрам — в виде порошкообразного карбида вольфрама фракции 350-500 мкм непосредственно перед раскислением, а алюминий (металлический) — в ковш. Образцы отливают в подогретые графитовые кокили.

В табл. 1 приведены химические составы различных вариантов предлагаемой стали. После выбивки отливки подвергают иэотермическому отжигу и затем из них вырезают образцы для исследования свойств. Термическую обработку образцов из стали проводят по следующему режиму: нормализация 850 С, высокотемпературный отпуск 650 С, закалка 930 С, отпуск 600oC HRC 45-47.

Результаты исследования свойств термообработанных образцов представлены в табл. 2.. Исследование тепло65 стойкости проводят измерением твер0 005-0,1

Остальное

Недостатками известной стали являются относительно низкие теплостой кость и износостойкость.

Целью изобретения является повышение теплостойкости и износостойкости.

Для достижения цели штамповая сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, никель, молибден, ванадий, алюминий, железо, дополнительно содержит вольфрам, церий, бор, висмут при следующем соотношении компонентов, мас.%: Углерод 0,43-0,48

Кремний 0,15-0,35

Марганец 1,3 -1,6

Хром .1,3 -1,6

Никель 1,7 -2,1

Молибден 0,15-0,3

Ванадий 0,1 -0 25

Алюминий 0,1 -0,25

Вольфрам 0,05-0,3, Церий 0,1 -0,15

Бор 0,01-0,1

Висмут О,О01-О,О1

Железо Остальное

При введении в сталь вольфрама виде порошка карбида вольфрама в в количестве 0,1-1,0Ъ в стали усваивается до 0,05-0,3% вольфрама. Частицы карбида вольфрама, являясь искусственными центрами кристаллизации, измельчают дендритную структуру литой стали, уменьшают степень дендритной ликвидации остальных легирующих элементов вследствие увеличения скорости кристаллизации, что благоприятно сказывается на прочности и ударной вязкости.Растворяясь в твердом раст воре, вольфрам обеспечивает повышение теплостойкости.

Введение бора в сталь в указанных пределах приводит к образованию сложных карбидов типа М /С, В / наряду с карбидами M С и NC.

Увеличение содержания в стали алюминия в указанных пределах повышает износостойкость стали благодаря возрастанию доли окислительных процессов при трении.

Введение церия позволяет уменьшить количество неметаллических включений и придать им глобулярную форму. Церий совместно с бором в оптимальных количествах способствует дроблению дендритной структуры, измельчает зерно, что увеличивает ударную вязкость стали.

1098976 исследуемой структуры со стандартной шкалой (ГОСТ 5950-73) .

Химический состав стали, %

) сг ) w

Сталь

Известная"

0,37

0,20

0,40

1,6

1,6

0,9

Предлагаемая

0,43

0,45

0 25

1,3

1,4

0,21

0,05

),8

1,7

Ot15 1,5

1,3

0,1

О, 15.

0,48

0,35

0,28

1,6

1,5

0,2

0,25

1,9

0,44

l,4

1,5

0,3

2,1

0,3

0,46

Ot21

l,6

1,3

0,15

1,9

0,28

Продолжение табл. 1

Химический состав стали, Ъ

) в! ) Сталь в те

V Cu Аl Се

Известная%

Остальное

0,42

Ot02

0,3

Предлагаемая! !»

0,01

0,005

0,12. 0,10

0,10

0,23

«! !»

0,007 0,06

0,10

° !

0,09

0,001

0,008

0,15

0,21

0,1

0,13

0,13

0,15

0,25! !»

0,04

0,01

0,14

Кроме того, известная сталь содержит! мас.%з титан 0,051 .кальций 0,005;

РЗМ 0,06. дости HRC после дополнительного нагрева при 550-650ОC. Износостойкость определяют по изменению массы образцов в условиях сухого трения скольжения прн скорости скольжения

0,4 м/с и давлениях 4,5 и 15 МПа на пути трения 1000 м,контртело— сталь 25ХГТ. Бал зерна устанавливают путем определения среднего .размера зерна и сравнения

0,12

0,25

0,15

Приведенные в табл. 2 результаты исследований свидетельствуют, что предлагаемая сталь, не уступая известной по прочности, превосходит ее по ударной вязкости в 1,2 раза, по теплостойкости на 2-4 HRC, по износостойкости — на 27-35%;

Таблица 1

1098976.Таблица 2

Механические свойства

i" - 1

Плавка стали

I s>

МПа..ь„

ИПа 8,Ъ

Известная

{литое состояние) 1720

3,9

1580

45-46

40

Предлагаемая

1570

1650

3,9

1650

4,0

1710

1610

4,0

46-47

3,9

1750

1600

39

1630

1720

46-4./

4,0

ПРодолжение табл. 2

Изноуостойкость

rfGM км, при давлении МПа.Плавка стали

550

4 5 15

Известная (литое состояние) 0,021 0,2/

8-9

46 42

Предлагаемая

9-10 0 015 0 21

46.

38

9-10

45

46

46

Корректор И.Муска

Тираж 603 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета CCCP по делам изобретений н открытий

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

Заказ 4324/23 филиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная,4

Эксплуатационные свойства

° Ю

Твердость после отпуска при -температуре, ос 44 42

45 41

42 40

45, 41

43 40

Составитель В.Брострем

Редактор Н.Джуган Техред А.Ач

9-10

9-10

9-10

46-47

45-46

45-46

0,017 0,17

0,014 0,19

0 016 0,23

0,015 0,18