Сталь
Владельцы патента RU 2304631:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский государственный технический университет - УПИ" (RU)
Изобретение относится к металлургии, а именно к составу стали, используемой для изготовления прессового инструмента горячего деформирования или износостойкой наплавки его рабочей поверхности, работающего в условиях термоциклического термомеханического нагружения. Сталь содержит, вес.%: углерод 0,03-0,08, марганец 8,5-9,0, кремний 0,95-1,10, хром 4,40-4,70, вольфрам 8,50-9,0, титан 0,03-0,05, железо - остальное. Сталь имеет повышенную износостойкость и технологичность, обладает высокой устойчивостью против образования усталостных трещин в упрочненном состоянии.
Изобретение относится к металлургии, а именно к составу стали, используемой для износостойкой наплавки деталей прессового инструмента (пресс-втулки, пресс-шайбы) горячего деформирования, работающих в условиях термоциклического термомеханического нагружения.
Известна штамповая сталь (авторское свидетельство SU №346382, МПК С22С 39/14, опубл. 28.07.72), содержащая, вес.%:
| Углерод | 0,35-0,44 |
| Марганец | 0,15-0,40 |
| Кремний | 0,25-1,0 |
| Хром | 6,40-7,40 |
| Вольфрам | 3,40-4,20 |
| Ванадий | 0,10-0,60 |
| Сера | до 0,035 |
| Фосфор | до 0,035 |
| Железо | Остальное |
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является сталь (авторское свидетельство SU №350860, МПК С22С 39/54, опубл. 13.09.72), имеющая следующий химический состав, %:
| Углерод | 0,30-0,40 |
| Марганец | 0,20-0,50 |
| Кремний | 0,40-0,70 |
| Хром | 2,80-3,50 |
| Вольфрам | 2,80-3,50 |
| Ванадий | 0,80-1,0 |
| Железо | Остальное |
Вышеназванные стали из-за содержания в своем составе значительного количества углерода обладают невысокой износостойкостью в условиях циклически меняющихся рабочих температур, то есть склонны к образованию усталостных трещин; не являются высокотехнологичными материалами при сварке (наплавке), так как требуют предварительный, сопутствующий подогрев детали, на которую осуществляют наплавку, и замедленное охлаждение детали после сварки (наплавки). Наплавленный металл имеет высокую твердость, что затрудняет механическую обработку изделия.
Задачей изобретения является повышение износостойкости и технологичности стали.
Поставленная задача решается путем введения в сталь, содержащую углерод, марганец, кремний, хром, вольфрам и железо, титана при следующем соотношении компонентов, вес.%:
| Углерод | 0,03-0,08 |
| Марганец | 8,5-9,0 |
| Кремний | 0,95-1,10 |
| Хром | 4,40-4,70 |
| Вольфрам | 8,50-9,0 |
| Титан | 0,03-0,05 |
| Железо | Остальное |
Предлагаемая сталь отличается от известных тем, что для повышения износостойкости содержит меньшее количество углерода, большее количество вольфрама и марганца, не содержит ванадия и дополнительно содержит титан.
Для получения высоких эксплуатационных и технологических свойств содержание углерода в стали не должно превышать 0,08%, так как углерод в данном случае является вредной примесью.
Нижний предел содержания хрома 4,4% ограничивается получением необходимой окалиностойкости стали при работе в условиях высокой температуры. Верхний предел содержания хрома 4,7% ограничивается из-за образования в структуре феррита вместо мартенсита.
Нижний предел содержания вольфрама 8,5% ограничивается получением высокой жаростойкости (благодаря образованию его упрочняющих фаз). Верхний предел содержания вольфрама 9,0% ограничивается также из-за образования в структуре феррита вместо мартенсита.
Нижний предел содержания марганца 8,5% ограничивается из-за уменьшения прочности и пластичности стали. Верхний предел содержания марганца 9,0% ограничивается из-за образования в структуре аустенита вместо мартенсита.
Границы содержания кремния от 0,95 до 1,1% в данной стали оптимальны для получения высокой горячей твердости при достаточном уровне ее пластичности.
Данная сталь была получена с помощью электродуговой наплавки порошковой проволокой, она обладает высокой технологичностью при наплавке, то есть не требует предварительного подогрева и замедленного охлаждения, поэтому в наплавленном металле отсутствуют трещины, он имеет твердость 30-33 HRC, которая не представляет сложности при механической обработке после наплавки. Это стало возможным благодаря меньшему содержанию углерода по сравнению с вышеназванными сталями. Дополнительное введение в состав стали титана, как элемента-модификатора, позволило получить более мелкозернистую ее структуру и тем самым повысить пластичность в упрочненном состоянии по сравнению с вышеназванными сталями.
В процессе работы инструмента твердость наплавленного металла повышается до 45-47 HRC и повышается его износостойкость. Благодаря более высокой пластичности сталь обладает более высокой разгаростойкостью, то есть высокой устойчивостью против образования усталостных трещин в упрочненном состоянии.
Сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, вольфрам и железо, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит титан при следующем соотношении компонентов, вес.%:
| Углерод | 0,03-0,08 |
| Марганец | 8,5-9,0 |
| Кремний | 0,95-1,10 |
| Хром | 4,40-4,70 |
| Вольфрам | 8,50-9,0 |
| Титан | 0,03-0,05 |
| Железо | Остальное |
