Мартенситностареющая сталь

 

МАРТЕНСИТНОСТАРЕЩАЯ СТАЛЬ, содержащая углерод, никель, марганец , алюминий, титан, кремний, церий, железо, отличающаяся тем, что, с целью повьшения обрабатываемости при сохранении термостойкости она дополнительно содержит кальций и магний при следующем соотношении компонентов, мас.%« 0,005-0,060 Углерод . 8-12 Никель 3-6 Марганец 0,05-0,30 Алюминий 1-2 Титан ш (Л 0,05-0,50 Кремний 0,005-0,050 Церий 0,005-0,080 Кальций 0,005-0,050 Магний Остальное Железо

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 С 22 С 38/14

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTGPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ф

° °

° °

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3737235/22-02 (22) 06.03.84 (46) 15.09.85 ° Бюл. 11= .34 (72) Н.А.Захарова, О.П.Жуков, А.Ф,Еднерал, M.Ä.Ïåðêàñ, И,IÎ.Панарина, В.B.Ðóñàíåíêî, Л,К.Михайлова, В.С.Смирный, В.Я.Капун, А.С.Соколов, К.П.Вербицкий, В.В.Копаница, Б.Н.Захарченко. и И.В.Патока (71) Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им.И.П.Бардина (53) 669.14.018.821-194(088.8) (56) Патент ClllA У 3365342, кл. 75-123, 1968.

Авторское свидетельство СССР

Ф 916578, кл. С 22 С 38/14, 1980.

„„SU„„1178792 (54) (57) МАРТЕНСИТНОСТАРЕКЩАЯ СТАЛЬ, содержащая углерод, никель, марганец, алюминий, титан, кремний, церий, железо, о т л и ч-а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения о6ра6атываемости при сохранении термостойкости, она дополнительно содержит кальций и магний при следующем соотношении компонентов, мас.Х<

Углерод 0 005-0,060

Никель 8-1 2.

Марганец 3-6

Алюминий 0,05-0,30

Титан 1-2

Кремний 0,05-0,50

Церий 0,005-0,050

Кальций 0,005-0,080

Магний 0,005-0,050

Железо Остальное

1178792

Изобретение относится к металлургии, а именно к мартенситностареющим сталям, используемым для изготовления пресс-форм, работающих под давлением при литье цветных металлов. 5

Целью изобретения является повышение обрабатываемости стали при сохранении термостойкости, Пределы содержания легирующих элементов определяется характером их 10 влияния на структуру и свойства стали, Никель вводится в сталь для получения структуры безуглеродистого мартенсита, имеющего высокую прочность и пластичность, Уменьшение содержания никеля менее 8 мас.X не приводит к образованию полностью мартенситной структуры. При концентрации никеля более 12 мас. . прочность матрицы снижается вследствие формирования в ур структуре данной стали стабилизированно.-о аустенита.

Марганец способствует повышению пластичности в горячем состоянии и уменьшению вязкости в неупроч- 2S ненном состоянии,.что повышает обрабатываемость. Увеличение содержания марганца более 6 мас.7 приводит к охрупчиванию из-за выделения дисперсных частиц по границам зерен ° При содержании менее 3 мас.7 не оказывает существенного влияния.

Титан вводится в сталь как основ-ной упрочнитель. Уменьшение содержания титана менее 1,0 мас,X в отсут— ствие других упрочнителей, слабо

35 упрочняет сталь. Увеличение содержания титана более 2,0 мас.7. приводит к снижению пластичности вследствие преимущественного выделения интерметаллгцной фазы Io границам зерен.

Кремний способствует раскислению с-.али, введение его в количестве более 0,5 мас.7. понижает пластичность после упрочнений. Уменьшение содержания менее 0,05 мас.X недостаточно полно раскисляет сталь.

Алюминий способствует рафинированию стали, введение его в количестве более 0,3 мас.X приводит к образованию избыточной интерметаллидной фазы, изоморфной матрице, что снижает пластичность стали. Уменьшение содержания менее 0,05 мас.7 недостаточно полно рафинирует металл. 55

Церий вводится в сталь как рафинирующая добавка, измельчающая. зерно, повышающая литейные свойства металла и термостойкость стали при эксплуатации.. Введение церия в количестве более 0,05 мас.7. приводит к падению пластичности из-за выделения его по границам зерен, в количестве менее 0,005 мас.7 — рафинирующего влияния на сталь не оказывает.

Содержание углерода от 0,005 мас.7 определяется его наличием в технически чистых шихтовых материалах, применяемых при выплавке.

Увеличение содержания углерода более 0,06 мас, . ведет к падению пластичности после старения.

Кальций способствует раскислению стали и улучшенИю обрабатываемости в неупрочненном состоянии. Введение его в количестве более 0,08 мас.X охрупчивает сталь в упрочненном состоянии .(после старения). Уменьшение содержания менее 0,005 мас.7 ,недостаточно раскисляет сталь и недостаточно улучшает обрабатываемость.

Магний вводится в сталь для улучшения обрабатываемости, обусловленной уменьшением вязкости в неупрочненном состоянии, и для улучшения горячей деформируемости. Введение его в количестве более 0,05 мас./ снижает механические свойства. Уменьшение содержания менее 0,005 мас,X недостаточно улучшает обрабатываемость и горячую деформируемость.

Для получения оптимального сочетания прочности и пластичности соотношение никеля и марганца должно быть следующим: Ni + 27. Мн = 15-207..

Составы сталей приведены в табл. 1.

В табл. 2 приведены механические свойства исследованных сталей при комнатной температуре (числитель) и температуре 700 С (знаменатель), которая соответствует нагреву рабочей поверхности пресс-формы при заливке жидкой латуни.

В табл. 3 приведены результаты испытаний на термостойкость (Т = чисI ло циклов до разрушения, соответствует количеству годных деталей, полученных с пресс-формы) и механическую обрабатываемость.

Промышленные испытания показали, что при близких значениях механических свойств (при 700 С) и термостойкости обрабатываемость предлагаемой стали выше, чем известной стали: скорость подачи токарной и фрезерной ойработки в 1,5-2,0 раза выше; пропри слесарной обрана 40-607. выше; инструмента на 20-30Х.

Таблица 1

Состав

С Ni Mn Ti Si Al Се Са Mg Fe

Предлагаемая сталь

0,005 12,0 3,0 1,8 0,2 О, 15 0,01 0,005 0,01,Остальное

0,005 0,008 0,05 Остальное

0,05 0,08 0,005 Остальное

9,4 5,4 2,0 0,5 0,05

0,06

0,02 8,0 (,0 1,0 0 05 0,3

Известная сталь

0,02 18,0 0,7 1,6 0,3 0,2 0,02

Остальное д", ж М, Z

Состав 6, кГс/мм 4, .кГс/мм

21/56

52/87 .

18/50

49/88

19/60

48/85

10/50

45/85,Таблица .3

Состав г

3 ) 4

Показатели

Т вЂ” число циклов до разрушения

11500 11000

1 1500

12000

Токарная обработка при

300 об/мин со скоростью подачи, мм/мин

80

Фрезерная обработка при 560 об/мин со скоростью подачи, мм/мин

140

240

250

220

130/30

134/32

129/31

168/30

1178792

Ф изв одительность ботке (доводке) расход режущего

Содержание компонентов, мас.%

Г I II) ) I I

141/32

142/34

136/31

177/3i