Способ получения литой дисперсионно-твердеющей ферритокарбидной стали

Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению литой дисперсионно-твердеющей ферритокарбидной стали для изготовления литых штампов горячего деформирования, пресс-форм для литья под давлением, ковочных штампов для твердожидкой штамповки. Расплавляют сталь 35Л. В полученный расплав вводят ферротитан и ферроникель с обеспечением химического состава стали, содержащего, мас.%: углерод (С) 0,27-0,32, никель (Ni) 0,7-0,9 и титан (Ti) 5,8-6,2. Затем в расплав при температуре 1500-1520°С вводят отработанные твердосплавные металлокерамические вставки режущего инструмента из сплавов: типа Т5К6, Т15К6, Т5К10, Т21К8, ТТ7К12, ТТ8К6, ТТ10К9, ТТ20К9 и Т30К4, содержащих карбиды титана (TiC), тантала (ТаС), вольфрама (WC). Выдерживают расплав при данной температуре в течение 30 мин для обеспечения растворения входящей в твердосплавные вставки кобальтовой связки и равномерного распределения в расплаве карбидов. Осуществляют разливку полученного расплава в кокиль с последующим охлаждением с получением стальных отливок. Сталь отливок имеет следующий химический состав, мас.%: углерод (С) 0,27-0,32, титан (Ti) 5,8-6,2, никель (Ni) 0,7-0,9, кобальт (Со) 0,02, карбиды титана (TiC), тантала (ТаС), вольфрама (WC) 0,5-1,5%, железо (Fe) - остальное. Обеспечивается получения стали с мелкозернистой структурой и равномерным распределением карбидов в ферритной матрице без образования литейных трещин. 1 з.п. ф-лы.

 

Изобретение относится к области металлургии машиностроения, а именно к области получения и использования литейных материалов, может быть использовано при производстве литых штампов горячего деформирования, пресс-форм для литья под давлением, ковочных штампов для твердожидкой штамповки (штампы «Автофордж»), сплавов на основе меди и др.

Известны [1] теплостойкие штамповые стали мартенситного класса для горячего деформирования 3Х2В8Ф, 4Х4СВМФ (ДИ-22), 5Х3В3МФС (ДИ-23), 4Х5МФС и др.

Недостатком [1] штамповых сталей мартенситного класса является их применение при изготовлении пресс-инструмента только в кованом состоянии. Ограниченное применение [1] сталей мартенситного класса для изготовления литого пресс-инструмента связано с образованием литейных трещин в процессе кристаллизации отливок при ускоренном охлаждении. Кроме того, в процессе эксплуатации штампов горячего деформирования вследствие разогрева гравюры до высокой температуры (900°С) происходят полиморфные превращения α↔γ, что приводит к структурно-фазовому наклепу и снижению стойкости пресс-инструмента, изготовленного из сталей мартенситного класса.

Известен [2] опыт изготовления литых ковочных штампов для процесса твердожидкой штамповки бронз и латуней, штампы «Автофордж» на Литейном заводе ОАО «КАМАЗ» из стали 4Х3В2Ф2М2СХ.

Недостатком [2] является то, что штампы «Автофордж» (весом до 60 кг) получают путем литья в дорогостоящие цирконовые формы, изготовляемые по сложной технологии путем горячего отверждения с применением в качестве связки экологически вредных фенолформальдегидных смол. При этом медленное охлаждение при кристаллизации отливок приводит к образованию грубой литой структуры, что обусловливает пониженную работоспособность в сравнении с коваными штампами.

Перспективным способом получения высокостойкой литой пресс-оснастки с мелкозернистой структурой и отсутствием возможности структурно-фазового наклепа за счет исключения α↔γ превращения является применение сталей аустенитно-карбидного или ферритокарбидного класса.

Известна [3] аустенитно-карбидная сталь сложного химического состава 20Х20Н18ТЗЮФМБР, мас. %: углерод - 0,17-0,23; хром - 14,1-18,2; никель - 17,0-19,0; титан - 2,0-3,0; бор - 0,002-0,02; ванадий - 0,9-1,5; молибден - 0,8-0,9; алюминий - 1,2-1,5; ниобий - 0,1-0,15; церий - 0,04-0,05; железо - остальное.

Недостатком [3] являются большие экономические затраты, дефицитность легирующих элементов и технологические производственные сложности.

Наиболее близким по существу заявляемого изобретения, прототипом, является экономно-легированная суспензионная литая дисперсионно-твердеющая ферритокарбидная штамповая сталь [4], сталь содержит, вес. %: углерод 0,27-0,32, титан 5,8-6,2, никель 0,5-0,9, карбид титана (TiC) 0,5-1,5, железо остальное, а также может содержать следов до 0,05% марганца, 0,15-0,17% кремния и ≈ 0,03% серы и фосфора. Карбид титана вводится в виде порошка с размером частиц до 10 мкм в ковш или в струю расплава в процессе заливки стали в охлаждаемую металлическую форму-кокиль. Титан вводится в предлагаемую сталь в количестве 4 мас. % для создания ферритной матрицы, которая образуется в системе Fe-Ti при указанном количестве Ti [5]. Порядка 1 мас. % идет на создание TiC, а 0,8 - с целью формирования фазы типа Ni3Ti.

Недостатком [4] является необходимость применения дорогостоящих порошковых карбидов TiC.

Задачей заявляемого изобретения является разработка способа получения литой дисперсионно-твердеющей ферритокарбидной стали путем утилизации отработанных твердосплавных металлокерамических вставок режущего инструмента из сплавов типа: Т5К6, Т15К6, Т5К10, Т21К8, ТТ7К12, ТТ8К6, ТТ10К9, ТТ20К9 и Т30К4, содержащих карбиды титана (TiC), тантала (ТаС), вольфрама (WC).

Задачу достигают тем, что при данном способе заявляемая литая дисперсионно-твердеющая ферритокарбидная сталь может быть получена, например, следующим путем.

После расплавления стали 35Л в расплав вводятся ферротитан и ферроникель с обеспечением химического состава стали, содержащего, мас. %: углерод (С) 0,27-0,32; никель (Ni) 0,7-0,9 и титан (Ti) 5,8-6,2. Затем в расплав при температуре 1500-1520°С вводят отработанные твердосплавные металлокерамические вставки режущего инструмента из сплавов типа: Т5К6, Т15К6, Т5К10, Т21К8, ТТ7К12, ТТ8К6, ТТ10К9, ТТ20К9, и Т30К4, содержащих карбиды титана (TiC), тантала (ТаС), вольфрама (WC) с последующей выдержкой при данной температуре в течение 30 мин, обеспечивающей растворение входящей в твердосплавные вставки кобальтовой связки и равномерное распределение в расплаве карбидов. После чего осуществляют разливку полученного расплава в кокиль с последующим охлаждением с получением стальных отливок, при этом сталь отливок имеет следующий химический состав, мас. %:

углерод (С) 0,27-0,32;

титан (Ti) 5,8-6,2;

никель (Ni) 0,7-0,9;

кобальт (Со) 0,02;

карбиды: титана (TiC), тантала (ТаС), вольфрама (WC) 0,5-1,5%;

железо (Fe) - остальное.

За счет ускоренного охлаждения отливок при заливке полученного расплава стали в кокиль образуется мелкозернистая структура с равномерным распределением карбидов в ферритной матрице без образования литейных трещин.

Наличие в сплаве Ni позволяет применять режимы дисперсионного твердения с образованием мелкодисперсных частиц типа Ni3Ti, обеспечивающих дополнительное повышение твердости и сопротивление абразивному износу пресс-оснастки.

Предлагаемое изобретение удовлетворяет критериям новизны, так как при определении уровня техники не обнаружены средства, которым присущи признаки, идентичные (совпадающие по исполняемой ими функции и форме выполнения этих признаков) всем признакам, перечисленным в формуле изобретения, включая характеристику назначения.

Заявляемый способ имеет изобретательский уровень, поскольку не выявлены технические решения, имеющие признаки, совпадающие с отличительными признаками данного изобретения, и не установлена известность влияния отличительных признаков на указанный технический результат.

Заявленное техническое решение можно реализовать для производства литых штампов горячего деформирования, пресс-форм для литья под давлением, ковочных штампов для твердожидкой штамповки (штампы «Автофордж») сплавов на основе меди и др., при этом решается экологическая задача - утилизации твердосплавных металлокерамических вставок режущего инструмента. Это соответствует критерию «промышленная применимость», предъявляемому к изобретениям.

Использованные источники

1. Л.А. Позняк, Ю.М. Скрынченко, С.И. Тишаев - Штамповые стали. - М.: Металлургия, 1980 - 240 с.

2. АС №1108126 СССР, МКИ С22С 38/26. Штамповал сталь. Авторы: М.С. Колесников, Э.Н. Корниенко, Л.А. Алабин и др. Опубликовано 15.04.84. Бюл. №30.

3. АС №1724723 СССР, МКИ С22С 38/26. Штамповал сталь. Авторы: М.С. Колесников, Л.В. Трошина и др. Опубликовано 03.02.91. Бюл. №26.

4. Патент "Суспензионная литая дисперсионно-твердеющая сталь" №2487958 С2 МП К С22С 38/14, С22С 33/04. Авторы: И.О. Леушин, Э.В. Панфилов, М.С. Колесников, В.И. Астащенко, Р.А. Бикулов, С.В. Калистов, Н.В. Саламашкина. Заявка №2011109290/02 от 11.03.2011. Опубликовано 20.07.2013. Бюл. №20.

5. Хансен М., Андерко К. Структура двойных сплавов. - М.: Металлургиздат, 1962 - 574 с.

1. Способ получения литой дисперсионно-твердеющей ферритокарбидной стали, включающий расплавление стали 35Л, введение в полученный расплав ферротитана и ферроникеля с обеспечением химического состава стали, содержащего, мас.%: углерод (С) 0,27-0,32, никель (Ni) 0,7-0,9 и титан (Ti) 5,8-6,2, затем в расплав при температуре 1500-1520°С вводят отработанные твердосплавные металлокерамические вставки режущего инструмента из сплавов, содержащих карбиды титана (TiC), тантала (ТаС) и вольфрама (WC), с последующей выдержкой при данной температуре в течение 30 мин, обеспечивающей растворение входящей в твердосплавные вставки кобальтовой связки и равномерное распределение в расплаве карбидов, после чего осуществляют разливку полученного расплава в кокиль с последующим охлаждением с получением стальных отливок, при этом сталь отливок имеет следующий химический состав, мас.%:
углерод (С) 0,27-0,32;
титан (Ti) 5,8-6,2;
никель (Ni) 0,7-0,9;
кобальт (Со) 0,02;
карбиды: титана (TiC), тантала (ТаС), вольфрама (WC) 0,5-1,5%;
железо (Fe) - остальное.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в расплав вводят отработанные твердосплавные металлокерамические вставки режущего инструмента из сплавов типа Т5К6, Т15К6, Т5К10, Т21К8, ТТ7К12, ТТ8К6, ТТ10К9, ТТ20К9 и Т30К4.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области металлургии. Для повышения пластичности и прочности с обеспечением равномерного относительного удлинения и пригодности для отбортовки отверстий получают лист из двухфазной стали, содержащей, мас.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к стали, используемой для изготовления ударопоглощающих элементов автомобиля. Сталь имеет химический состав, мас.%: C: больше чем 0,05 и до 0,2, Mn: от 1 до 3, Si: больше чем 0,5 и до 1,8, Al: от 0,01 до 0,5, N: от 0,001 до 0,015, Ti или суммарное содержание ванадия и титана: больше чем 0,1 и до 0,25, Cr: от 0 до 0,25, Mo: от 0 до 0,35, остальное железо и примеси.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к стальному материалу, используемому для изготовления ударопоглощающих элементов. Материал содержит, в мас.%: C больше чем 0,05 до 0,18, Mn 1-3, Si больше чем 0,5 до 1,8, Al 0,01-0,5, N 0,001-0,015, одно или оба из V и Ti: в сумме 0,01-0,3, Cr 0-0,25, Mo 0-0,35, остальное - Fe и примеси.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к присадочным материалам для электродуговой и лазерной сварки, и может быть использовано для соединения деталей из аустенитной и ферритной сталей.

Изобретение относится к области металлургии. Техническим результатом изобретения является создание высокопрочного стального листа, имеющего относительно небольшую плоскостную анизотропию пластичности и обладающего трещиностойкостью при штамповке.

Изобретение относится к термообработке стального рельса. Способ получения заэвтектоидного стального рельса с закаленной головкой включает этап закалки головки стального рельса, имеющего состав стали, содержащей, вес.%: 0,86-1,00 углерода, 0,40-0,75 марганца, 0,40-1,00 кремния, 0,05-0,15 ванадия, 0,015-0,030 титана и азот в количестве, достаточном для реакции с титаном с образованием нитрида титана.

Настоящее изобретение относится к области металлургии, а именно к металлу сварного шва. Металл сварного шва, сформированный дуговой сваркой в среде защитного газа с использованием присадочной проволоки с флюсовым сердечником, содержит, в мас.%: C от 0,02 до 0,12; Si от 0,10 до 2,00; Mn от 0,90 до 2,5; Ni от 0,20 до 3,5; Ti от 0,040 до 0,15; N 0,015 или меньше; O от 0,030 до 0,10; и железо и неизбежные примеси - остальное, в котором частицы остаточного аустенита присутствуют с плотностью 2500 частиц или больше на квадратный миллиметр и с объемной долей 4,0% или больше.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к высокопрочному стальному листу, используемому в автомобилестроении. Лист выполнен из стали, содержащей, мас.%: С от 0,075 до 0,3, Si от 0,3 до 2,5, Mn от 1,3 до 3,5, Р от 0,001 до 0,05, S от 0,0001 до 0,005, Al от 0,001 до 0,05, Ti от 0,001 до 0,015, N от 0,0001 до 0,005, О от 0,0001 до 0,003, железо и неизбежные примеси - остальное.
Изобретение относится к области металлургии. Для обеспечения удлинения, соответствующего пределу текучести, в стали создают холоднокатаный стальной лист с повышенной стойкостью к старению, получают холоднокатаный стальной лист состава, мас.%: C 0,01-0,05, Si 0,2 или менее, Mn 0,5 или менее, P 0,03 или менее, S 0,02 или менее, N 0,01 или менее, Al 0,01-0,1 и остальное Fe и неизбежные примеси, причем содержание растворенного углерода 10 мас.ч./млн или менее, содержание растворенного алюминия 50 мас.ч./млн или более и, по меньшей мере, 40% выделений цементита присутствует на межзеренных границах феррита.

Изобретение относится к сварной стальной детали и способу ее изготовления. Заготовка детали получена сваркой встык, по меньшей мере, одного первого и одного второго листа.
Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при выплавке ферросплава, используемого для изготовления нержавеющей стали. Хромитовый концентрат подают совместно с никельсодержащим сырьевым материалом, так что посредством подаваемого количества никельсодержащего сырьевого материала достигают требуемой степени восстановления металлических компонентов ферросплава, при этом по меньшей мере одну часть никельсодержащего сырьевого материала подают в плавильную печь в составе гранул, получаемых из хромитового концентрата, и по меньшей мере одну часть никельсодержащего сырьевого материала предварительно обрабатывают отдельно от гранул хромитового концентрата перед подачей в плавильную печь.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при производстве низкоуглеродистых сортов феррохрома. В способе используют шихту в виде гомогенезированной смеси измельченных материалов при соотношении (%): хромового концентрата, извести и ферросилиция 75% (45-44):(40-44):(15-12) соответственно, производят выпуск феррохрома из электропечи при содержании углерода 0,08-0,20% и его вакуум-кислородное обезуглероживание в ковше до содержания углерода 0,03-0,01%.

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано в производстве богатых ванадийсодержащих шлаков и товарного феррованадия. В способе осуществляют заливку ванадиевого низкокремнистого чугуна в дуговую сталеплавильную печь, нагревают чугун до температуры деванадации 1421-1470°C, по результатам анализа шлака производят постепенную порционную присадку окалины в количестве 4-8% от массы чугуна и соды (Na2 CO3) в количестве 7-10% от массы шлака, дополнительно вводят углерод с поддержанием в шлаке содержания FeO 10-15% и соотношения (Na2O)/(V2O5) в пределах 0,3-0,5 и при достижении в шлаке отношения V/Fe=1,3-2,3 процесс деванадации чугуна заканчивают, выпускают шлак, содержащий 27-32% V2O5, при этом в процессе деванадации до самого выпуска осуществляют непрерывное глубинное перемешивание металла аргоном или азотом через дно или через погружные фурмы с удельной интенсивностью 0,01-0,03 м3/(т·мин).

Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению конструкционных аустенитных сталей для изготовления хладостойких высокопрочных сварных конструкций, используемых при транспортировке сжиженных газов.
Изобретение относится к электродной пасте неметаллического типа для получения самоспекающихся электродов Седерберга, которые не являются источником реакции углеродного восстановления, для электротермического производства в печи с погруженной дугой ферросплавов.

Изобретение относится к металлургии, в частности к переработке отвальных никельсодержащих шлаков. Способ получения ферроникеля из отвальных печных шлаков с низким до 0,02-0,03 мас.

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к производству ферросиликомарганца в руднотермических электропечах. Шихта в своем составе содержит, мас.%: марганцевое сырье 55-60, флюс 20-25, тощий уголь 15-20, шлак от производства технического кремния или шлак высококремнистого ферросилиция остальное.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к производству ферросплавов. В способе перед загрузкой шихтовой смеси на подину печи задают смесь периклазового порошка и борной кислоты, взятых в соотношении 1:(0,01-0,05) и в количестве 0,06-0,30 от массы выплавляемого сплава, при этом восстановительный период плавки проводят при содержании алюминия в жидком полупродукте 5-15%, а соотношение пентоксида ванадия и извести в шихтовой смеси вначале на восстановительном периоде плавки составляет 1:(0,15-0,30), затем на рафинировочном периоде 1:(0,31-0,40), при этом рафинировочная смесь дополнительно содержит алюминий в количестве 0,02-0,10 от массы пентоксида ванадия.
Изобретение относится к переработке шлаков при выполнении доменной плавки титаномагнетитовых концентратов. В шлаковую чашу доменной печи подают полученный в процессе доменной плавки титаномагнетитовых концентратов жидкий горячий доменный шлак, содержащий двуокись титана TiO2 и глинозем Al2O3, подают восстановитель и флюс, из полученного расплава проводят восстановление железа, титана и кремния и сливают шлак.

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при производстве ферромолибдена с содержанием меди 0,5% из низкосортного молибденита с высоким содержанием меди.

Изобретение относится к алюминотермическому получению ферротитана, содержащего 28-40 мас.% титана. Шихта содержит концентрат ильменитовый, содержащий 59-65 мас.% TiO2, дробленый электропечной титаносодержащий шлак, содержащий 54-59 мас.% TiO2, дробленый шлак производства ферротитана, содержащий 17-21 мас.% TiO2, алюминий вторичный, известь с содержанием углерода не более 0,3%, окалину железную, ферросилиций 65%-ный и стальной лом. Плавку в электропечи шихты ведут при соотношении концентрата ильменитового, дробленого электропечного титаносодержащего шлака и дробленого шлака производства ферротитана, равном (9,4-10,5):(1,4-1,6):1, при соотношении извести с содержанием углерода не более 0,3 мас.% к титаносодержащему сырью, равном 1:(3,7-4,0), и к алюминию, равном 1:(2,0-2,3). Обеспечивается получение ферротитана с низким содержанием фосфора и вредных примесных элементов, а также повышение извлечения титана из сырья в сплав. 2 н.п. ф-лы, 2 табл., 2 пр.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению литой дисперсионно-твердеющей ферритокарбидной стали для изготовления литых штампов горячего деформирования, пресс-форм для литья под давлением, ковочных штампов для твердожидкой штамповки. Расплавляют сталь 35Л. В полученный расплав вводят ферротитан и ферроникель с обеспечением химического состава стали, содержащего, мас.: углерод 0,27-0,32, никель 0,7-0,9 и титан 5,8-6,2. Затем в расплав при температуре 1500-1520°С вводят отработанные твердосплавные металлокерамические вставки режущего инструмента из сплавов: типа Т5К6, Т15К6, Т5К10, Т21К8, ТТ7К12, ТТ8К6, ТТ10К9, ТТ20К9 и Т30К4, содержащих карбиды титана, тантала, вольфрама. Выдерживают расплав при данной температуре в течение 30 мин для обеспечения растворения входящей в твердосплавные вставки кобальтовой связки и равномерного распределения в расплаве карбидов. Осуществляют разливку полученного расплава в кокиль с последующим охлаждением с получением стальных отливок. Сталь отливок имеет следующий химический состав, мас.: углерод 0,27-0,32, титан 5,8-6,2, никель 0,7-0,9, кобальт 0,02, карбиды титана, тантала, вольфрама 0,5-1,5, железо - остальное. Обеспечивается получения стали с мелкозернистой структурой и равномерным распределением карбидов в ферритной матрице без образования литейных трещин. 1 з.п. ф-лы.

Наверх