Штамповая сталь

 

ШТАМПОВАЯ СТАЛЬ, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, молибден, ванадий, железо, отличающаяся тем, что, с 1/елью повышения теплостойкости и износостойкости , она дополнительно содеркальций и алюмижит титан, никель, НИИ при следующем соотношении компонентов , мас.%: Углерод 0,25-0,50 Кремний 0,15-0,40 Марганец 0,15-0,40 Хром 0,80-1,80 Молибден 0,60-1,80 Ванадий 0,30-0,80 Титан 0,20-0,60 Никель 0,30-0,80 Кальций 0,005-0,05 Алюминий 0,04-0,80 Железо Остальное § СО с

„„SU„„1110817

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

ЗЛО С 22 С 38/50

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТО.РСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ кальций и алюмисоотношении компоГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ И306РЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3613501/22-02 (22) 01.07.83 (46) 30.08.84. Вюл. К - 32 (72) А.С. Рязанов, M.È. Кривошеев, А.Д. Горячев и В.Ф. Соболев (53) 669-. 14 .08 . 258- 194(088 8) (56) 1. Сталь 4Х5МФС. ГОСТ 5950-73.

2. Сталь 4ХМФС. ГОСТ 5950-73. (54)(57) ШТЛМПОВЛЯ СТАЛЬ, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, молибден, ванадий, железо, о .т л ичающая с я тем, что, с целью повышения теплостойкости и износостойкости, она дополнительно содержит титан, никель ний при следующем нентов, мас.7:

Углерод

Кремний

Марганец

Хром

Молибден

Ванадий

Титан

Никель

Кальций

Ллюминий

Железо

0,25-0,50

0,15-.0,40

О,!5-0,40

О, 80-1,80

0,60-1,80

0,30-0,80

0„20-0,60

0,30-0,80

0,005-0,05

0,04-0,80

Остальное

0137 Оь45 Углерод

0,5-0,8

Кремний

Марганец

Хром Молибден

Ванадий

0,5-0,8

1,5- 1,8

0,9-1,2

0,3-.0 5

Остальное

Железо

0,25-0,50

0,15-0,40

0,15"0,40

0,80-1,80 0 60-1,8О

0,30-0,80

0,20-0,60

0 30-О.,80

0,005-0,05

0,04-0,80

Остальное

Углерод

Кремний

Марганец

Хром

Молибден

Ванадий

Тита н

Никель

Кальций

Алюминий

Железо

Ф 1

Изобретение относится к металлургии, в частности к штамповым сталям для горячего деформирования °

Известна штамповая сталь 4Х5МФС (Я

Недостатком этой стали является относительно низкая износостойкость, Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является штамповая сталь

4ХМФС 5 23 состава, мас.7.:

Недостатками известной стали являются относительно низкие теплостойкость и износостойкость.

Целью изобретения является повышение теплостойкости и износостойкости штамповой стали.

Поставленная, цель достигается тем, что штамповая сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, молибден, ванадий, железо, дополнительно содержит титан, никель, кальций, алюминий.при следующем соотношении компонентов, мас. :.

Введение в сталь титана приводит к образованию труднорастворимых карбидов титана, что увеличивает устойчовсть ее против перегрева. Это дает возможность поднять температуру закалки до 1050 С. Закалка с 1050 С позволяет перевести в твердый раствор аустенита наряду с молибденом! 10817 2 практически весь ванадий и увели(, чить теплостойкость стали до 660 С.

Кроме того, наличие твердых карбидов титана повышает износостойкость стали.

Минимальное содержание титана в стали равно 0,207 и определяется необходимым уровнем устойчивости стали к перегреву. Увеличение содержания титана в стали сверх 0,607 приводит к ухудшению способности ее к механической обработке (резание, фреэерование, шлифование) и понижению ударной вязкости.

С целью сохранения прокаливаемос" ти предлагаемой стали на необходимом уровне, который снижается эа счет присутствия в ней карбидов титана и уменьшения содержания хрома, в сталь вводится никель в количестве не менее 0,307. Введение никеля в сталь более 0,807. значительно увеличивает количество остаточного аустенита после закалки, что понижает теплостой25

Введение в сталь кальция в количестве 0,005-0,057 обеспечивает необходимый уровень ударной вязкости, так как карбиды титана, присутствующие в стали, понижают его. Кальций

30 в указанных пределах оказывает модифицирующее и рафинирующее влияние, вызывая измельчение зерен и очищение их границ и, тем самым, повышает ударную вязкость стали. При увеличении

35 содержания кальция более 0,057 дальнейшего повышения ударной вязкости не наблюдается.

Присутствие в стали сильных нитридообразующих элементов — титана и

40 алюминия, позволяет повысить ее износостойкость в результате азотации.

Содержание алюминия ниже 0,047 не. .позволяет получить достаточно высоких свойств при азотации. По мере

45 увеличения содержания алюминия твердость и толщина аэотированного слоя повышается, что приводит к росту иэносостойкости. Введение алюминия в сталь более 0,87. нецелесообразно, так

50 как при этом азотированный слой становится хрупким.

Содержание молибдена в стали 0,607 и более обеспечивает необходимый уровень теплостойкости и прокаливаемости инструмента горячего деформирования. Повышение содержания молибдена сверх 1,807. приводит к значительному снижению ударной вязкости стали без

1110817!

Содержание компонентов, мас.7.

Плавка

С Si Мп Сг V

Предлагаемая

0,80 0,30

101

0,25

О, 15

0,15

105

0,39

0,30

1,20

0,71

0,32

1,80 0,80

Известная сталь 4ХМФС

0,40

0,50

108

0,40.0,40

0,62

110

0,65

1,70

0,42 существенного увеличения теплостойкости.

Минимальное количество хрома в предлагаемой стали, равное 0,807., обеспечивает достижение минимально 5 необходимой прокаливаемости стали и усиливает эффект вторичного твердения при отпуске за счет того, что хром способствует переходу ванадия и молибдена в твердый раствор при нагре-, ве под закалку. Это повышает теплостойкость стали. При увеличении содержания хрома выше 1 87 значительно возрастает скорость разупрочнения стали в процессе эксплуатации и увеличивается карбидная неоднородность, что понижает соответственно теплостойкость и ударную вязкость стали.

Введение в сталь 0,30% и более ванадия позволяет получить заданную теплостойкость стали. Увеличение содержания ванадия сверх 0,807 нецелесообразно, так как при оптимальных температурах закалки этой стали боль. ше ванадия в твердый раствор аустенита не переходит. Кроме того, наличие избыточных карбидов ванадия при содержании ванадия свыше 0,807 при- 30 водит к снижению ударной вязкости ста ли.

Содержание углерода 0,257 и более обеспечивает необходимую твердость стали после закалки и отпуска. Повы- З5 шение углерода сверх 0,507. приводит к значительному снижению ударной вязкости.

Э

Для сравнения свойств предлагаемой стали и прототипа в открытой индукционной печи с основным тиглем выплавлены плавки химического состава, приведенного в табл..1.

Иеханические свойства предлагае- мой и известной стали определяют при, 20 С после закалки и отпуска на твер.

Ю дость 46-47.ед. HRC.

Предел прочности и предел текучести определяют на образцах с отношением рабочего диаметра к рабочей длине 1:5 по ГОСТ 1497-73, ударную вязкость (а„) на образцах (10x10x55) с надрезом типа Менаже по ГОСТ 9456-60

Теплостойкость сталей оценивают температурой дополнительного отпуска (после закалки и отпуска на одинаковую твердость HRC 47-49) продолжительностью 4 ч, обеспечивающего сохранение твердости не ниже HRC 40.

Результаты испытаний приведены в табл. 2.

Из результатов сравнительных испытаний видно, что нижний уровень теплостойкости предлагаемой стали на 60 С.выше, чем теплостойкость стали 4ХМФС, при сохранении комплекса механических свойств. . Износостойкость сталей оценивают по интенсивности износа образцов на машине трения СМЦ-2. Результаты испытаний приведены в табл. 3.

Из результатов сравнительных испытаний на износостойкость видно, что нижний уровень износостойкости предлагаемой стали на 157. вышее, чем износостойкость стали 4ХИФС.

Таблица 1

1110817

Продолжение табл.1 г»

» В

Содержание компонентов, мас.Ж

Плавки

Са Al

Мо

0,30 0,005 0,04 Остальное

0,20 .

0,60

101

0,45 0,020 0,20 То же

0,36

0,95

105

0,80 0,05 0,80

0,60

1,80

208

Ф!

110

1i01

»»» «Ф»»

Таблица 2 о0,z кгс/мм . н, кгсмlмм

Режим термической обработки

Температура дополниПлавка тельного отпуска, С, 4 ч

Предлагаемая

101

Закалка с

1050 С, 660 40-40,5

4,4

161

142 масло, отпуск 630 С, 105

665 40-41

670 40-41

4,2.

1.65

147

145

4,0

108

2 ч

164

Иэвестная сталь 40ХИФС

151

600 40-41

110

135 4,2

Закалка с

920 С, масло, Ь отпуск 550 С, 2 ч

6, кгс /мм

Твердость

HRC. 1110817.Таблица 3

Интенсивность. износа мг/см м

Плавка

Режим термической обработки "

Твердость HRC

Ролик ВК-20 Колодка

Предлагаемая

Закалка с 1050 С, 105

108

Известная сталь

4,20 10

110

70

*) Результаты средние по 3 образцам.

**) Режим азотации: 520, С вЂ” 20 ч, степень диссоциации аммиака 407.

Составитель В. Брострем

Редактор Т. Колб Техред Т,Фанта Корректор О. Билак

Заказ 6267/22 Тираж 602 Подписное

ВНИИПИ 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 масло, отпуск

630 С, 2 ч

Закалка с 920 С, масло, отпуск

550 С, 2 ч

46-47

46-47

46-47

3,51 ° 10

3,47 10

3,37" 1О