Способ получения литой дисперсионно-твердеющей ферритокарбидной стали


 


Владельцы патента RU 2605017:

федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский (Приволжский) федеральный университет" (ФГАОУВПО КФУ) (RU)

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 способам изготовления полосы или листам из электротехнической стали с неориентированной зернистой структурой. Способ включает этапы: a) создание горячекатаной полосы или листа из стали, которая содержит, в мас.%: 1,0-4,5 Si, до 2,0 Al, до 1,0 Mn, до 0,01 C, до 0,01 N, до 0,012 S, 0,1-0,5 Ti, 0,1-0,3 Р, железо и неизбежные примеси - остальное, причем для отношения %Ti/%Р выполняется неравенство 1,0≤%Ti/%Р≤2,0, где %Ti - процентное содержание Ti, в мас.% и %Р - процентное содержание Р, в мас.%, b) холодную прокатку горячекатаной полосы или листа с получением холоднокатаной полосы или листа, c) заключительный обжиг холоднокатаной полосы или листа, во время которого холоднокатаную полосу или лист пропускают через печь непрерывного отжига для двухступенчатого кратковременного обжига, при котором холоднокатаную полосу или лист: d.1) сначала обжигают на первой ступени обжига в течение 1-100 с при температуре обжига, по меньшей мере, 900°C и не более 1150°C. Затем d.2) обжигают на второй ступени обжига в течение 30-120 с при температуре обжига 500-850°C. Технический результат заключается в повышении прочности листа или полосы с одновременными низкими гистерезисными потерями при высоких частотах. 1 з.п. ф-лы, 8 табл.
Наверх