Быстрорежущая сталь

 

Изобретение относится к металлургии, в частности к литой быстрорежущей стали. С целью повышения ударной вязкости, стойкости и теплостойкости, сталь дополнительно содержит барий, магний, кальций при следующем соотношении компонентов, мас.%: углерод 0,81-0,89; хром 3,7-4,3; вольфрам 5,1-6.2; молибден 4,7-5,6; ванаг дий 1,72-2,05; кремний 0,3-6,7; марганец 0,1-0,4; никель 0,1-0,4; титан 0,02-0,08; барий 0,002-0,08; кальций 0,004-0,06; магний 0,003-0,04; железо - остальное. 3 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИ АЛ ИСТИЧ Е СКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 С 22 С 38/50

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ4ЕТЕЛЬСТВУ (21) 4917230/02 (22) 05.03.91 (46) 15.01.93, Бюл. N 2 (71) Белорусский политехнический институт (72) Ф.И.Рудницкий, Ю.П.Хараев, Е,И.Бельский, P.Ë.Tîôïåíåö, B.Â,Äóáëåíñêèé и

В. В, Ф ил ипович (56) Авторское свидетельство СССР

N 1122743, кл. С 22 С 38/50, 1982, (54) БЫСТРОРЕЖУЩАЯ СТАЛЪ (57) Изобретение относится к металлургии, в частности к литой быстрорежущей стали.

Изобретение относится к инструментальному производству и может быть использовано в механических цехах промышленных предприятий.

Известна сталь Р6М5К5 (ГОСТ 1926573), следующего состава, мас.%:

Углерод 0,80 — 0,88

Хром 3,8-4,3

Вольфрам . 6,0-7,0 . Молибден 4,8-5,8

Ванадий 1,7-2,2

Кремний 0,4

Марганец 0,4

Кобальт 4,8-5,3

Никель 0,4

Железо Остальное

Данная сталь относится к группе сталей повышенной теплостойкости, Благодаря присутствию в ее составе такого элемента, как кобальт, она имеет высокие показатели твердости и теплостойкости, что дает возможность применять ее для обработки высокопрочных сталей и сплавов, Однако из-за повышенной хрупкости применение, Я,ы 1788074 А1

С целью повышения ударной вязкости, стойкости и теплостойкости, сталь дополнительно содержит барий, магний, кальций при следующем соотношении компонентов, мас.%: углерод 0,81-0,89; хром 3,7-4,3; вольфрам 5,1 — 6.2; молибден 4,7 — 5,6; ванадий 1,72-2,05; кремний 0,3-0,7; марганец

0,1 — 0,4; никель 0,1 — 0,4; титан 0,02 — 0,08; барий 0,002 — 0,08; кальций 0,004 — 0,06; магний

0,003-0,04; железо — остальное, 3 табл, стали Р6М5К5 ограничено, особенно для изготовления литого инструмента, Известна быстрорежущая сталь Р6М5 (ГОСТ 19265-73), содержащая следующие элементы, мас.% .

Углерод . 0 80 — 0 88

Хром 3,8-4,4

Вольфрам 5,5-6,5

Молибден

Ванадий 1,7 — 2,1

Кремний < 0,4, QO

Марганец 0,4 00

Никель 0 4, С)

Железо Остальное

Данная сталь не содержит кобальта, ф способствующего охрупчиванию, и наиболее широко используется в деформированном состоянии для изготовления режущего инструмента самого различного назначеЪ ния, Однако в литом состоянии и эта сталь из-за неудовлетворительной ударной вязкости может быть использована лишь для изготовления инструмента, эксплуатируемого в условиях минимальных динамических воздействий.

1788074

Известна также быстрорежущая сталь, обладающая более высокой ударной вязкостью и содер>кащая следующие элементы, мас,%:

Углерод 0,85 — 0,88

Хром 3,5-4,2

Вольфрам 5,0-6,0

Молибден . 5,0-5,3

Ванадий 1,6-2,0

Кремний 0,2 — 0,3

Марганец, .:. 0,3-0,4

Никель - = 0,2-0,4

Титан 0,05 — 0,15

Висмут .. 0,002-0,005

Железо Остальное

Данная сталь вследствие наличия в ее составе титана и висмута обладает относительно высокими значениями ударной вязкости, Недостатком этой стали является пойиженная теплостойкость- и невысокие режущие свойства, что-не даат возможность применять ее для изгбтовления литого инструмента, обрабатывающего вйсокопрочные стали и сплавы.

Целью изобретения является повышение теплостойкости и режущих свойств ли=: той быстрорежущей стали при сохранении на высоком. уровне ударной вязкости для повышения эксплуатационной надежности литого металлорежущего инструмента и расширения области его применения.

Поставленная цель достигается тем, что сталь, содержащая углерод, хром, вольфрам, молибден, ванадий, кремний, марганец, никель, фосфор, серу, железо, титан, дополнительно содержит барий, кальций, магний при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Углерод 0,81 — 0,89

Хром 3,7-4,3

Вольфрам 5,1-6,2

Молибден 4,7 — 5,6

Ванадий 1,72-2,05

Кремний 0,3 — 0,7

Марганец 0,1-0,4

Никель 0,1 — 0,4

Титан 0,02 — 0,08

Барий 0,002-0,08

Кальций 0,004 — 0,06

Магний 0,003 — 0,04

Железо Остальное

Присутствующий в стали титан способ -ствует иэмельченйю зерен твердого раствора вследствие образования тугоплавких карбидов и карбонитридов титана, которые первые выделяются из жидкости в процессе кристаллизаций и служат дополнительными центрами образования кристаллов, Барий и магний являются. сильными поверхностноактивными элементами, располагаются на

15 переводу в устойчивую глобулярную форму.

Наличие карбидов (карбонитридов) титана вающих эффектов, оказывают в сочетании

20 барий, кальций и магний. При совместном

25 режущих свойств инструмента, ..Пример..Стали выплавляли в индук40 проходили термообработку по следующему

50 ных сталей представлены в табл.2,3.

Теплостойкость определяли измерением твердости (HRC) после дополнительного

35 границе образующийся кристалл — жидкость и препятствуют росту кристаллов твердого раствора и первичных карбидов.

Кальций является универсальным модифицирующим элементом, т.е, оказывает как инокулирующее, так и поверхностно-активное влияние на процесс кристаллизации, Магний распределяется в структуре литой стали преимущественно по границам зерен.

Кальций присутствует как по границам зерен, так и внутри них, Барий, кальций и магний оказывают сильное рафинирующее влияние на сталь, уменьшая количество неметаллических включений и способствуя их способствует повышению износостойкости стали; Такое же влияние, но за счет смазывведении барий, кальций, магний и титан повышают легирован ность твердого раствора стали (табл.1), что способствует значительному улучшению теплостойкости и ционной электрической печи с кислой футеровкой. Раскисление проводили ферромарганцем, ферросилицием и алюминием, Необходимые легирующие элементы вводили в печь перед разливкой в виде ферросплавов, барий в виде.ферробария, магний и кальций в виде лигатуры ЖКМК-5 вводились непосредственно в ковш под струю металла, Стали заливали в песчаные жидкостекольные формы, После выбивки отливки подвергали изотермическому отжигу и затем из них вырезали образцы для исследования свойств. Данные образцы режиму: температура нагрева под закалку

1220 С, охлаждение в соляной ванне при

600 С, далее на воздухе. Отпуск при температуре 560 С три раза по одному часу, Образцы из базовой стали (Р6М5) и стали прототипа подвергали аналогичной термообработке.

Химический состав и результаты исследования образцов предложенных и известнагрева при 620 С в течение 4 ч, Ударную вязкость определяли на образцах без надреза размерами 10х10х55 мм на маятниковом копре с энергией удара

50 кДж.

Стойкостные испытания инструмента иэ известных и предлагаемой сталей производили при фрезеровании (встречном) усту1788074

15

Таблица 1

Химический состав твердого раствора исследуемых сталей

Таоли на

Хинический с ст о ав известных и преплагзенон сталеи

Сталь

С олернание легируощих эленентов иас.2 э ! ! I 1."::.:1:."

С Cr

1-! 1.

Но

Предлагаемая

3

5

Известная (прототип)

Базовый состав

0,81 3,7

0,85 4,0

0,89 4,3

0,80 3,7

0,89 4,4

5,1 4,7

5,9 4,8

6,2 5,6

5,0 4,8

6,4 5,5

0,02

0,06

0,08

0,01

0 13

1,72 0,3

1,96 0,5

2,05 0,7

1,71 0,2

2,12 0,8

0,01 ост.

О, 01 ест, 0,03 ост.

0,01 ост.

0,03 ост, 0,10

0,20

0,40

0,16

0,42

0,10

0,32

0,40

0,14 р,44

0,002 0,004

0,01 0,02

0,0S 0,06

0,001 0,002

0,11 0,09

0,003 0,01

0,009; 0,02

0,04 0,03

0,001 0,01

0,08 0,03

5,8 5,7 1,86 0,25

0,86 3,9

0,02 . 0,02 ост.

Ог34 0,31 0,11 0,0040,03 0 02 ост.

0,84 4,2 5,6 5,1 1,91 0,32

0,36 0,30

I па при следующих режимах обработки: скорость резания 50 м/мин; подача 0,21 мм/зуб, Исследования показали, что предлагаемая сталь превосходит известную (прототип) по стойкости в 1,3-1,6 раза, теплостойкости при практически равной ударной вязкости.

Формула изобретения

Быстрорежущая сталь, содержащая углерод, хром, вольфрам, молибден, ванадий, кремний, марганец, никель, титан, железо, отличающаяся тем,что,сцелью повышения ударной вязкости, стойкости и теплостойкости, она дополнительно содержит барий. магний и кальций при следую-, щем соотношении компонентов, мас,%:

Углерод 0,81 — 0,89

Хром 3,7-4,3

Вольфрам 5,1 — 6,2

Молибден 4,7-5,6

Ванадий 1,72-2,05

Кремний 0,3-0,7

Марганец 0,1 — 0,4

Никель 0,1 — 0,4

Титан 0,02-0,08

Барий 0,002 — 0,08

Кальций 0,004-0,06

Магний 0,003 — 0,04

Железо Остальное

1788074

Таблица 3

Свойства известных и предлагаемой сталей

Составитель Ф.Рудницкий

Техред М.Моргентал Корректор И.Шмакова

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 52 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, )К-35. Раушская наб., 4/5.