Нож для резки металла


 


Владельцы патента RU 2409695:

Закрытое акционерное общество "Механоремонтный комплекс" (RU)

Изобретение относится к металлургии, а именно к производству сталей, используемых для изготовления ножей агрегатов продольной резки листопрокатных цехов, работающих в условиях повышенного изнашивания в сочетании с ударными нагрузками. Нож изготовлен из легированной стали, содержащей углерод, кремний, марганец, хром, вольфрам, молибден, ванадий, серу, фосфор и железо при следующем соотношении компонентов, мас.%: углерод 0,57-0,67, кремний 0,70-1,00, марганец 0,40-0,70, хром 2,70-3,20, вольфрам 1,30-1,60, молибден 0,60-0,90, ванадий 0,50-0,90, сера не более 0,01, фосфор не более 0,01, железо - остальное. Сталь после закалки с температуры 920°С и последующего отпуска при температуре 300°С имеет однородную структуру с величиной зерна 2-4 балла, ударную вязкость 29 Дж/см2 и твердость 56-58 HRC. Повышается закаливаемость, механические свойства и износостойкость в условиях изнашивания с большими ударными нагрузками. 1 табл.

 

Изобретение относится к металлургии, а именно к производству сталей, используемых для изготовления ножей, работающих в условиях повышенного изнашивания в сочетании с ударными нагрузками, используемых в агрегатах продольной резки листопрокатных цехов.

В России ножи для холодной резки металла изготавливают из стали марки 6ХВ2С - инструментальной легированной стали с химическим составом по ГОСТ 5950-74, содержащей железо, углерод, кремний, марганец, хром и вольфрам. В процессе изготовления ножи подвергаются закалке с температуры 900-920°С, с последующим отпуском при температуре 360±10°С и имеют структуру основы металла - мартенсит отпуска, при этом недостаточно высокую ударную вязкость (19-29 Дж/см2) и твердость (53-56 HRC), играющую немаловажную роль в процессе резки металла.

Известны в металлургии стали, используемые для изготовления ножей холодной резки металлов. Среди таких сталей наиболее близкой к патенту на изобретение по технической сущности является сталь марки 5ХЗВЗМФС - инструментальной легированной стали с химическим составом по ГОСТ 5950-74, которая содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%:

Углерод 0,45-0,52
Кремний 0,50-0,80
Марганец 0,20-0,50
Хром 2,50-3,22
Вольфрам 3,00-3,60
Молибден 0,80-1,10
Ванадий 1,50-1,80
Ниобий 0,05-0.15
Сера не более 0,03
Фосфор не более 0,03
Железо остальное

К недостаткам известного состава относятся недостаточная закаливаемость на повышенную твердость и дороговизна, что не позволяет использовать сталь для изготовления ножей для резки металла.

Цель изобретения - получение ножа для резки металла из легированной стали, имеющей закаливаемость на высокую твердость, высокий уровень механических свойств и высокую стойкость в условиях повышенного износа рабочей кромки ножа и ударными нагрузками.

Для этого нож для резки металла изготавливают из легированной стали, содержащей углерод, кремний, марганец, хром, вольфрам, молибден, ванадий, серу, фосфор и железо, при следующем соотношении, мас.%:

Углерод 0,57-0,67
Кремний 0,70-1,00
Марганец 0,40-0,70
Хром 2,70-3,20
Вольфрам 1,30-1,60
Молибден 0,60-0,90
Ванадий 0,50-0,90
Сера не более 0,01
Фосфор не более 0,01
Железо остальное

и после закалки с температуры 920°С и последующего отпуска при температуре 300°С имеет однородную структуру с величиной зерна 2-4 балла, ударную вязкость 29 Дж/см2 и твердость 56-58 HRC.

Содержание углерода в стали должно быть достаточным для обеспечения закаливаемости на высокую твердость при сохранении ударной вязкости на уровне 30 Дж/см2. При содержании углерода более 0,67 мас.% наблюдается заметное снижение уровня вязкости. При проведении исследований на выплавленных сталях, выявлено оптимальное содержание углерода. Достигается максимальный уровень твердости при достаточной ударной вязкости.

Концентрацию кремния приходится ограничивать из-за его охрупчивающего влияния на α-фазу: мартенсит и бейнит. Однако выявлено, что наиболее резкое падение ударной вязкости наблюдается при содержании кремния более 1%. Увеличение содержания кремния до 0,7-1% позволяет получить более высокую теплостойкость, так как ножи при работе разогреваются до значительных температур.

Марганец, значительно повышающий прокаливаемость, при содержании более 0,7% способствует укрупнению зерна, что понижает механические свойства, дополнительно увеличивает количество остаточного аустенита и усиливает опасность получения трещин.

Хром улучшает закаливаемость и прокаливаемость, повышает прочность и вязкость, способствуя сохранению более мелкого зерна. Высокое содержание хрома (выше 3,2%) нежелательно; тогда образуется карбид М7С3 и увеличивается количество карбидов, что ухудшает вязкость. Присутствие остаточного аустенита отрицательно влияет на износостойкость в условиях трения металла о металл, поэтому его содержание в структуре металла должно быть минимизировано.

При содержании вольфрама в стали свыше 2% часть его переходит в твердый раствор, увеличивается количество остаточного аустенита, который негативно влияет на износостойкость при трении металла о металл. В нашем случае значительное увеличение остаточного аустенита наблюдается уже при содержании вольфрама более 1,6%.

Таким образом, оптимальное содержание вольфрама в пределах 1,3-1,6% позволяет получить в стали необходимое для увеличения износостойкости количество твердых карбидов при минимальном отрицательном воздействии на механические свойства металла.

Ударная вязкость возрастает при введении молибдена, благодаря его влиянию на состояние пограничных слоев зерна при содержании до 0,9%. При его содержании более 1% ухудшается вязкость из-за появления карбидной фазы.

Ванадий при содержании 0,3-0,6% способствует сохранению мелкого зерна и увеличения износостойкости. При его большем содержании ухудшается вязкость из-за роста количества карбида МС. Значительное содержание карбида МС ухудшает шлифуемость и обрабатываемость. Увеличение содержания ванадия до 0,5-0,9% позволяет получить в структуре металла небольшое количество карбидной фазы, благодаря чему возрастает износостойкость без значительного падения ударной вязкости.

Содержание серы и фосфора (не более 0,01%) и серы (не более 0,01%) обеспечивается специальными мероприятиями при выплавке стали и последующим переплавом ЭШП. Содержание данных примесей в большем количестве способствует преждевременному выходу ножей из строя, работающих при повышенных температурах и удельных нагрузках.

Таким образом, выбрана сложнолегированная сталь, химический состав которой позволяет получить в ножевой стали оптимальные технологические свойства при резке в условиях повышенного износа рабочей кромки.

Пример. Выплавку предлагаемой марки стали проводили в промышленной пятитонной индукционной печи типа ДСП 17.12.05. В качестве шихты использовали низкоуглеродистую заготовку. После расплавления брали пробу и вводили легирующие элементы из расчета на нижний предел заданного химического состава.

Выпуск плавки производили в 150-килограммовый ковш. Разливку производили в изложницы из формовочной смеси.

Изготовленные из этой стали ножи подвергались закалке с температуры 920°С с последующим отпуском при температуре 300°С. Полученная структура однородна, величина зерна составляет 2-4 балла.

Ударная вязкость заявляемой стали осталась на уровне ударной вязкости стали 5ХЗВЗМФС, но превысила ее для стали 6ХВ2С на 10 ед. и составила 29 Дж/см2, а твердость увеличилась на 3-5 HRC и составила 56-58 HRC соответственно.

Результаты промышленных испытаний на агрегатах поперечной резки (АПР), агрегатах продольной резки (АПР) и др. показали увеличение стойкости ножей из заявляемой марки стали по сравнению с традиционно используемыми от 1,5 до 5,76 раз.

Цех Агрегат Материал Стойкость за 2006 г., т Увеличение в стойкости, раз
ЛПЦ-5 АПР-2,3 6ХВ2С 3791 1,5
Заявляемая 5682
АПР-4,5 6ХВ2С 4550 1,75
Заявляемая 7968
ЛПЦ-3 АПП Х12М 217 1,6
Заявляемая 344
ЦП АП Х12М 148 3,5
Заявляемая 517
АНГЦ Х12М 1250 5,76
Заявляемая 7200
ЛПЦ-4 АПР 6ХВ2С 7500 резов 2
Заявляемая 15547резов

Ножи, изготовленные из стали 6ХВ2С, выходили из строя в 30% по причине выкрошки, а в 80% - по причине износа, а ножи из заявляемой марки стали вышли из строя в 100% по причине износа.

Нож для резки металла из легированной стали, содержащей углерод, кремний, марганец, хром, вольфрам, молибден, ванадий, серу, фосфор и железо, отличающийся тем, что он изготовлен из стали, содержащей указанные компоненты при следующем соотношении, мас.%:

углерод 0,57-0,67
кремний 0,70-1,00
марганец 0,40-0,70
хром 2,70-3,20
вольфрам 1,30-1,60
молибден 0,60-0,90
ванадий 0,50-0,90
сера не более 0,01
фосфор не более 0,01
железо остальное,

и после закалки с температуры 920°С и последующего отпуска при температуре 300°С имеет однородную структуру с величиной зерна 2-4 балла, ударную вязкость 29 Дж/см2 и твердость 56-58 HRC.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к металлургии стали и может быть использовано при производстве подката для получения холоднодеформированного арматурного периодического профиля.
Изобретение относится к черной металлургии, а именно к производству инструментальной коррозионно-стойкой стали, имеющей повышенную твердость и используемой в качестве ножевой стали.
Изобретение относится к области металлургии стали, а именно к углеродистым сталям, используемым для производства арматурной проволоки. .
Изобретение относится к черной металлургии, а именно к составам группы сталей, применяемых для изготовления пары трения железнодорожное колесо - железнодорожный рельс при движении колес до 500 км/час.
Изобретение относится к черной металлургии, в частности к стали, используемой для изготовления железнодорожных рельсов, предназначенных для высокоскоростного движения в условиях Сибири и Крайнего Севера.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при изготовлении колес экскаваторов и тележек. .

Изобретение относится к области металлургии. .
Изобретение относится к черной металлургии, а именно к стали, используемой для производства монорельсов шахтных монорельсовых дорог. .
Изобретение относится к области металлургии, в частности к производству трубной заготовки диаметром от 100 до 180 мм, предназначенной для производства бесшовных труб различного назначения.

Изобретение относится к производству стали, предназначенной для изготовления формовочных инструментов для формования пластмасс. .
Изобретение относится к черной металлургии, а именно к стали, используемой для изготовления остряковых рельсов

Изобретение относится к области металлургии, а именно к составу конструкционной стали, используемой для изготовления железнодорожных бандажей
Сплав // 2417271
Изобретение относится к области черной металлургии, а именно к составам сплавов на основе железа, используемых для изготовления изделий, работающих в условиях повышенных ударных нагрузок

Изобретение относится к порошковой металлургии, а именно, к составу легированной стали для изготовления инструментов и конструкционных элементов

Изобретение относится к области металлургии, а именно к теплостойкой стали, применяемой для изготовления инструмента экструзионного прессования легких металлов

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к порошковой стали для холодной обработки металлов
Сталь // 2445393
Изобретение относится к области черной металлургии, а именно к составам сталей, которые могут быть использованы в автомобильной промышленности
Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к составам сталей, которые могут быть использованы в машиностроении

Изобретение относится к области металлургии, а именно к рельсам из высокопрочной перлитной стали, используемым для обычных и тяжелогрузных железнодорожных путей

Изобретение относится к способу изготовления полуфабриката, в частности стальной ленты с двухфазной структурой и с пределом прочности на растяжение от 500 до 1000 МПа
Наверх