Сталь

 

Изобретение относится к металлургии, в частности к составу стали, которая может быть использована для изготовления штампов диаметром 285 мм и высотой до 240 мм холодного деформирования при прессовании цилиндрических деталей типа стакана из высокопрочной стали. Цель изобретения - повышение твердости, предела текучести при сжатии, износостойкости, ударной вязкости, предела усталостной прочности после действия циклических нагрузок сжатия, снижение критической температуры хрупкости до -16,5°С. Сталь дополнительно содержит индий, нитриды галлия, бориды гафния, цинк, рений при следующем соотношении компонентов, мас.%: углерод 0,68-0,88

кремний 0,70-0,95

марганец 0,42-0,62

хром 3,15-3,92

молибден 0,71-1,1

ванадий 0,74-1,0

кальций 0,005-0,010

титан 0,25-0,35

азот 0,02-0,04

алюминий 0,04-0,06

индий 0,06-0,11

нитриды галлия 0,10-0,20

бориды гафния 0,07-0,16

цинк 0,08-0,15

рений 1,4-1,9

железо остальное. 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„,SU ÄÄ 1548250 (51) ф С 22 С 38/28

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Сп, 4h

Q6

Ю

Q1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ .И OTHpbfTHAM

ПРИ ГННТ СССР (21) 4458918/23-02 (22) 11.07.88 (46) 07.03.90. Бюл. и 9 (72). А.Г.Глазистов (53) 669 . 14 .О. 18,254-194 (088.8) (56) Заявка Японии Р 59-80754, кл. С 22 С 38/24, 38/28, 27. 10.82 °

Авторское свидетельство СССР

У 1388456, кл. С 22 С 38/34, 1988. (54) СТАЛЬ (57) Изобретение относится к металлургии, в частности к составу стали, которая может быть использована для изготовления штампов диаметром 285 мм и высотой до 240 мм холодного дефор . мнрования при прессовании цилиндрических деталей типа стакана из высокопрочной стали. Цель изобретения - повышение твердости, предела

Изобретение относится к металлургии, в частности к составу стали, которая может быть использована для изготовления штампов диаметром 285 мм и высотой до 240 мм холодного деформирования при прессовании цилиндрических деталей типа стакана из высокопрочной стали.

Цель изобретения - повышение твердости предела- текучести при сжатии, износостойкости, ударной вязкости, предела усталостной прочности после действия1,циклических нагрузок сжатия, снижение критической температуры хрупкости до -16i5 C.

Химический состав предлагаемой и известной стали приведен в табл.1, а их.механические свойства — в

2 текучести при сжатии, износостойкости, ударной вязкости, предела усталостной прочности после действия циклических нагрузок сжатия, снижение критической температуры хрупкости до

-16,5 С. Сталь дополнительно содержит индий, нитриды галлия, бо риды гафния, цинк, рений при следующем соотношений компонентов, мас.%: углероц 0,68-0,88; кремний

0,70-0,95; марганец 0,42-0,62; хром

3, 15-3,92; молибден 0,71-1, 1; ванадий 0,74-1,0; кальций 0,005-0,010; титан 0,25-0,35; азот 0,02-0,04; алюминий 0 04 0 06; индий 0,06-0,11; нитриды галлия О, 10-0,20; бориды гафния 0,07-0, 16, цинк 0,08-0, 15, ре ний 1,4-1,9, железо остальное.

2 табл. табл.2. Данные о механических свойствах получены как среднее значение результатов десяти испытаний. Образцы для определения свойств вырезают электроэрозионным способом с поверхности (с поверхности, где должна быть приложена циклическая нагрузка сжатия при эксплуатации инструмента) заготовок диаметром 285 мм и высотой

240 мм, прошедших закалку от тем— о пературы аустенитизации 890 С с выдержкой 3 ч и охлаждение в масле с о последующим отпуском при 200 С продолжительностью 6 ч, а затем охлаждение .на воздухе.

Образцы для определения усталостной прочности, критической температуры хрупкости после термического

1548250

35 упрочнения и действия циклических нагрузок сжатия, вырезают электроэрозионным способом с поверхности (с поверхности, где быпа приложена циклическая нагрузка сжатия прн эксплуатации инструмента).штампа диаметром 285 мм и высотой 240 мм, прошедшего. закалку от температуры. аустенизации 890 С с выдержкой 3 ч и охлаждение в масле (и отпуск), отпуск при 200 С продолжительностью

6 ч, охлаждение на воздухе с последую,щим циклированием (действием циклических нагрузок сжатия), Циклирование штампов производят на гидравлическом прессе путем циклического на1 гружения сжатия прй нормальном на,пряжении 155 кгс/мм в количестве 2200 циклов. Обшая продолжительность

;,одного цикла 31 с: время для дос :тижения напряжения 155 кгс/мм сос тавляет 8 с, активное время нажатия 4,5 с, время на перемещение штока пресса для производства следующе- 25 го цикла 18, 5 с. Усилие пресса замеряют манометром, время определяют секундомером. Нормальное напряжение, равное 155 кгс/мм, — это минимальное напряжение, необходимое для прессования деталей, а число циклов, равное 2200, - зто средняя стойкость штампов до разрушения, изготовленных из известной стали., Образцы шлифуют до параметра шероховатости R = 0,32 мкм. !

Испытания для определения предела текучести при сжатии проводят на образцах диаметром 5 мм и высотой

8 мм при скорости нагружения, 40

1,2 мм/мин с записью диаграммы нагружеиия.

Твердость замеряют на образцах размером 15 х 15 х 15 мм на приборе

Роквелла, температура испытания 45

200С.

Испытания на износ проводят при 20 С в абразивной массе зерна электрокорунда белого твердостью т

2500 даН/мм2 и крупностью 430 мкм при малой частоте вращения абразивного резервуара 9,4 об/мин. Размеры образцов: диаметр 28 мм, высота

23 мм. Глубина слоя зерна в резервуаре 70 мм, глубина погружения нижнего торца образца 60 мм. Иинимальное расстояние боковой поверхности образца от боковой поверхности абразивного резервуара 10 мм,. длительность испытания 80 мин. Износостойкость (износ) определяют по потере массы образцов: взвешивание образцов производят на аналитических весах.

Во всех приведенных исследованиях верхние и нижние торцы образцов прикрывают шайбами соответствующих размеров, которые не изнашивались. Для определения ударной вязкости применяют образцы I типа при U-виде концентратора (К = 1 + 0,07 мм). Испытания проводят на копре с запасом работы маятника 147 Дж при 20 С, Усталостную прочность оценивают по пределу выносливости гладких образцов диаметром 10 мм (Т тип). Испытания проводят при 20 С на машине

У10 в режиме чистого изгиба при базе 10 циклов и частоте нагружения

3000 циклов в минуту.

Для оценки критической температуры хрупкости готовят образцы для определения ударной вязкости I типа при U-виде концентратора (à — 1 + 0,07 мм). Проводят испытания на ударный изгиб при 40, 20, О, 20, 40, 60, 80 и 100 С и строят график: ударная вязкость (кДж/м ) — температура испытания (С).

Критическую температуру хрупкости определяют из графика ударная вязкость (кДж/м ) — температура исо пытания (С) по уровню ударной вязкости, равной 400 кДж/м . Охлаждение образцов для определения ударной вязкости производят в течение

15 мин в спирте с добавкой жидкого азота. Нагрев образцов до положительных температур производят в горячей воде в течение 15 мин.

Применение предлагаемой стали обеспечит повышение эксплуатационных и механических характеристик штампов холодного деформирования: снижается количество штампов, вышедших из строя из-за их разрушения, смятия и износа гравюры штампового инструмента.

Формула изобретения

Сталь, содержащая углерод, .кремний, марганец, хром, молибден, ванадий, кальций, титан, азот, алюминий, железо, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что, с целью повышения твердости, предела текучести ири сжа-, тии, износостойкости, ударной вязкости, предела усталостной прочности после действия циклических нагрузок

0,68-0,88

0,70-0,95

0,42-0,62

3, 15-3,92

О, 71-1. 1

t ° 0éè ц ° 1

Содериание элементов, иас.X где- Крен- иар- Хром Нолиб- Ьааа- Кале- Титан йииод ннй ганец ден йнй ций ю>и>>й

Соста стали

О, 1О 0,07 0,0d 1,4 Остальное

0,15 О,1!5 0,115 1,65

020 016 015 19

1 0>6d 0,70 0,42 3 15 0,71 0,74 0 005 0 25 0,02 О ° 04 0 ° 06

О, 085

0,11

0,0075 0,30 0>03 О ° 05

0,010 0,35 0,04 0,06

0,004 0>375 0,02 0,6

2 0,7Â

3 o,ed

4 0 SS (невестина!3

3,535 0>905 0,07

3 ° 92 1,1 1,О

4,55 1,9 1,О

0,52.

0,62

0,425

0,825

0,95

1,65

Таблица 2

Соств с тали

Ударная вязкОсть

KCU 150/

/2/10, 3Цж/ 2

Критическая температура хрупкости, С верость

RC редел екуче и прн жвтии

ИПв

ЭНОСО» тойкость едел уствти, ИПа потеря. массы), r цнк- После. ова- 2200 циклов

200

До циклнр ввния

-25

-19

-9,5

647 604

684 628

722 687

493 297

1 62,4

2 63,2

3 64,1

4 61,8 (известный) 2687 11, 1

2752 10,5

2812 9,6

2410 14,6

894

827

786

573

-16,5

-10, 7

»1,4

«.9

° >

Составитель Е.Рысакова

"Редактор И>Дербак ТехредЛ.Сердюкова Корректор И.Эрдейи.3аказ 115 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и откры к ытиям и и ГКНТ СССР

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

Тираж 482

Производственно-издательский комбинат Патент, . р г.ужго од ул. Гагарина, 101

1548250 сжатия, снижения критической температуры хрупкости до -16,5 С, она дополнительно содержит индий, нитри- ды галлия, бориды гафния, цинк, рений при следующем соотношении компонентов, мас.7:

Углерод

Кремний

Иарганец 10

Хром

Молибден

Ванадий

Кал ьций

Титан

Азот

Алюминий

Индий

Нитриды галлия

Бориды гафния

Цинк

Рений

Железо

0,74-1,0

0,005-0,010

0,25-0,35

0,02-0,04

0,04-0,06

0,06-0, ll

О, 10-0, 20

0,07-0, 16

0,08-0, 15

1,4-1,9

Остальное