Инструментальная сталь

 

ИНСТРУМЕНТАЛЬНАЯ СТАЛЬ, содержащая углерод, хром, молибден, ванадий, железо, отличающаяся тем, что, с целью повышения режущих свойств и улучшения технологичности при металлургическом переделе, она дополнительно содержит титан, бор и цирконий при следующем соотношении компонентов, мае.%: Углерод0,97-1,31 Хром3,7 -4,6 Молибден3,0-4,0 Ванадий1,0 -1,5 Титан0,7 -1,3 Цирконий0,001-0,100 БорО,0002-0,рОбС ЖелезоОстальное ё (Л с

СОЮЗ СОВ тСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„;SU,,1108127 А

3(5п С 22 С 38/32!

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ "

И ABTOPCHONAf С8ИДЕтяЛьСтву шения режущих свойств и улучшения технологичности при металлургическом переделе, она дополнительно содержит титан, бор и цирконий при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Углерод

Хром

Молибден

Ванадий

Титан

Цирконий

Бор

Железо

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ГО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3589510/22-02 (22) 12 ° 05 ° 83 (46) 15,08.84. Бюл. Р 30 (72) A.Ñ.Pÿçàíoâ, М.И.Кривошеев, A.Ä,Ãîðÿ÷eâ.и A.Ê.Áoéöåâ (53) 669 ° 14.018.252 ° 3-194 (088.8) (56) 1,ГОСТ 19265-73. Сталь РбМ5.

2.Авторское свидетельство СССР

В 665016, кл. С 22 С 38/24, 1976 ° (54)(57) ИНСТРУМЕНТАЛЬНАЯ СТАЛЬ, содержащая углерод, хром, молибден, ванадий, железо, о т л и ч а ю— щ а я с я тем, что, с целью повы0,97-1,31

3,7 -4,6

3,0-4,0

1,0 -1,5

0,7 — 1,3

0,001-0,100

0,0002-0,006С

Остальное

1108127

Изобретение относится к металлургии, в частности к инструментальным теплостойким сталям, используемым для изготовления режущего инструмента.

Известна быстрорежущая сталь 5

Р6М5 (1 3.

Недостатком известной стали является относительно высокое содержание дефицитных легирующих элементов.

Наиболее близкой к предлагаемой стали по технической сущности и достигаемому эффекту является инструментальная сталь (2) состава, мас.%:

Углерод 1,0-1,12 15

Молибден 4,7-5,8

Хром 3,6-4,4

Ванадий 1,2-1,7

Церий 0,05-0,15

Железо Остальное 20

Недостатками этой стали являются относительно невысокий уровень режущих свойств и низкая технологическая пластичность, что не позволяет изготавливать из нее крупногабаритный инструмент методом ковки.и.прокатки (слитки из данной стали отливаются массой не более 700 кг) ..

Цель изобретения — повышение режущих свойств и улучшение техноло- . гичности при металлургическом, переделе, указанная цель достигается тем, что инструментальная сталь, содержащая углерод, хром,. молибден, ванадий, железо, дополнительно содер- 35 жит титан, бор, цирконий, при следующем соотношении компонентов, мас.Ъ:

Углерод О, 97-1 31.

Хром 3,70-4,60 40

Молибден 3,0 †.4,0

Ванадий 1,0 -1.,50

Титан 0,70-1,30

Цирконий 0,001 Ор100

Бор 0,0002-0,006

Железо Остальное

Введение в состав стали титана приводит к образованию простых карбидов типа TiC c твердостью до

3200 НЧ, присутствующих в структуре сплава в виде самостоятельной фазовой сбставляющей.

Введение бора в сталь способствует повышению ее прокаливаемости, необходимый уровень которой в предлагаемой стали достигается при минимальном содержании этого элемента .

0,00023.

Бор, находясь в растворе, концентрируется по границам зерен, благодаря этому повышается склонность аустенита к переохлаждению, понижается

Карбиды титана мелкие (5-8 мкм) и равномерно распределены в матрице, что обеспечивает предлагаемой стали высокие режущие свойства.

Титан способствует измельчению зерна в стали в литом состоянии и снижает ее чувствительность к перегреву, вследствие того, что туго- 60 плавкие карбиды титаиа задерживают объединение (рост) зерен. Отсутствие

Развитой эвтектики в литом состоянии способствует повышению горячей пластичности при металлургическом переделе, что позволяет прокатывать слитки массой до 3,5 т.

Мелкие карбиды титана предотвращают рост зерна аустенита при температуре закалки до 1200-1250 С.

При этих температурах за счет растворения сложных карбидов хрома, ванадия и молибдена происходит дополнительное легирование аустенита, а при отпуске — вторичное твердение за счет выделения мелкодисперсных карбидных фаз.

Мелкое зерно позволяет сохранить на высоком уровне прочность при изгибе (около 300 кг/мм ) и ударную вязкость (около 3 кгм/см ).

Минимальное содержание титана в стали равно 0,7%. Оно определяется необходимым уровнем устойчивос. ти стали к перегреву и количеством карбидов, обеспечивающих режущие и механические характеристики материала.

С увеличением содержания титана в стали количество TiC возрастает, и при содержании его более 1,3Ъ карбиды его располагаются не только внутри зерна, но и по границам, образуя сплошную сетку. При этом происходит не только увеличение карбидной фазы, но и укрупнение самих карбидов, что отрицательно сказывается на режущих и механических свойствах стали, затрудняется механическая обработка (шлифование, резание, фрезование и т.д.) ..

По этой причине содержание титана ограничено (1,3Ъ) . Выбранный интервал 0,7-1,3% обеспечивает в стали оптимальное сочетание всех свойств и хорошую обрабатываемость ее давлением при металлургическом переделе.

Введение в состав стали циркония в количестве 0,001% и выше способствует повышению .пластических свойств, так как благоприятно влияет íà распределение сульфидных включений и придает им более круглую форму.

При введении его менее 0,0013 пластические свойства стали не улучшаются. Положительное влияние циркония сказывается до 0,1Ъ. С дальнейшим увеличением его содержания уровень пластических свойств стали не повышается, поэтому верхний предел его ограничен значением 0,1%.

1108127

11-10

Содержание компонентов, мас.%

)1)()! I II I

Плавки

С Si Nn Cr Мо Ч Ti Zr В Ce Fe

Описываемая сталь

1 0 15 3,70 3,00 1,00 0,70

0,001 0,0002 — Остальное

2 1,31 0,50 0,50 4,60 4,00 1,50 1,30

3 1,24 0,35 0,40 4,10 3,48 1,32 0,90

Известная сталь

0,100 0,006

0,056 0,004

0,10

4 1,10 0,21 0,34 3 85 5,23 1,45

Т а б л и ц а

Максимальное относительное обжатие до появления — 100% надрывов или разрушений при температурах, Е= Н 100%

850 С

Плавка

78

74

79

76 критическая скорость закалки и увеличивается прокаливаемость стали, Предлагаемая сталь после термической обработки по оптимальному режиму (закалка с температуры 1200 С и трехкратный отпуск при 550-560ОС) имеет следующие механические свойства:

Твердость, HRC 62-64

Прочность при изгибе, кгс/мм 280-300

Ударная вязкость, кгс. м/см

Балл зерна

Красностойкость, HRC (620 С, 4 ч) 57-58

Химический состав исследованных плавок описываемой и известной сталей представлен в табл. 1.

Испытания резанием проводились на токарно-винторезном станке модели 1А62 с бесступенчатым регулированием чисел оборотов при точении стали 1Х18Н9Т без применения. смазочноохлаждающей жидкости с режимами резания Ч = 15м/мин, S = 0,11 мм/об;

1 мм.

Геометрия заточки резцов: т = 10 о - 8о; Ч = 45; Ч = 15 ; jh= Q °

В качестве критерия износа принимался износ по задней грани равный 0,5 мм.

Испытано по 3 резца каждого состава.

Усредненные данные по стойкости (Т) предлагаемой стали (плавки 1-3. и известной (4) следующие, мин:

1 205

2 230

3 215

4 185

Результаты сравнительных испытаний показали, что нижний уровень режущих свойств предлагаемой стали на 20% выше, чем у известной.

Испытания технологической пластичности проводились методом прокатки на клин литых образцов, выплавленных в индукционной печи. Размеры образцов 34 34 250 мм.

Образцы прокатывались с изменением относительного обжатия по длине от 0 до 70-80% на стане ДУО-200.

Скорость прокатки 0,23 м/с. Перед прокаткой образцы нагревались в силитовой электропечи до температуры

850, 1050, 1200 и 1150 С.

Температура металла в печи фиксировалась с помощью хромельалюмеле- вой термопары, заделанной в образец.

При каждой температуре прокатывалось по 3 образца.

Результаты испытаний представлены в табл, 2 °

Годовой экономический эффект от внедрения предлагаемой стали составляет 27 тыс.руб..

Т а б л и ц а 1

1050 С 1150 С 1200 С

1108127

Продолжение табл. 2

Максимальное относительное обжатие до появлениями надрывов или разрушений при температурах, f = †„,100%

Плавка

1 l I

1050 С 1150ОC 1200 С

850 С

80

77

63

77

П р и м е ч а н и е: Во всех образцах разрушений нет.

Заказ 5841/19 Тираж 603 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП .Патент ., г.ужгород,.ул.Проектная,4

Составитель В.Брострем

Редактор Л.Авраменко Техред М. Кузьма Корректор A. Ильин