Инструментальная сталь

 

t

0ПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ ( I I i))

<11,767228

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТИНвСТВУ (61) Дополнительное к авт, саид-ву (22) Заявлено 10. 07. 78 (21) 2639819/22-02 (51)М. Кл.

С 22 С 38/12.с присоединением заявки Но (23) Приоритет

Государственный комитет

СССР но деяам изобретений и открыт нй

Опубликовано 300980, Бюллетень М 36

Дата опубликования описания 021 080 (53) УДК 669.15-194 (088. 8) С. A. Картинин, Л. П. Копп, В. A. Ретровский, В. A. Галынин, P. С. Клебанов и В. Т. Якубов (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) ИНСТРУМЕНТАЛЬНАЯ СТАЛЬ

0,55-0,7 10

0,2 -0,6

0,3 -0,7

3,4 —,3,8

0,8 -1,2

0,35-0,45 15

0,08-0,25

Остальное (1) .

Изобретение относится к области металлургии, а именно к инструментальным сталям, и может быть использовано при выплавке стали для державок резцов, корпусов и хвостовиков режуще-5 го инструмента, применяемых при обработке резанием высокопрочных сталей.

Известна сталь, имеющая химический состав, вес.%

Углерод

Кремний

Марганец

Никель

Хром

Молибден

Ванадий

Железо

Недостатком этой стали является невозможность термической обработки 2() ее на предел текучестй более

150 кгс/мм, что не обеспечивает работоспособности державок резцов при механической обработке высокопрочных, сталей. 25

Известна .сталь, имеющая химический состав вес. Ъ

Углерод «0,58-0,66

Кремний 0,1 -0,25

Марганец 0,1 .-0,25

Хром 0,3 -0,5

Ванадий 0,08-0,16

Никель 1,6 -2, Церий 0,0005"0,001

Сера Не более 0,015

Фосфор Не более 0,015

Железо Остальное 12).

Эта сталь обеспечивает предел текучести 180 кгс/мм, что также недостаточно для обеспечения работоспособности инструмента при механической обработке высокопрочных сталей с пределом текучести 180 кгс/мм

Наиболее близка к пределагаемой по технической сущности и достигае;мому эффекту инструментальная сталь, содержащая, вес.Ъ

Углерод 0,58-0,66

Кремний 0;1 -0,25

Марганец 0,1 -0,25

Хром 0,3 -0,5

Ванадий 0,08-0,16

Никель 2,5 -4,0

Церий 0,0005-0,001

Сера Не более 0,015

Фосфор Не более 0,015

Железо Остальное 131 .

Эта сталь после закалки от 810 С и отпуска при 180 С имеет предел прочности 220:.270 кгс mn, предел текучес.

767228

Таблица 1

Компоненты, вес.З

Mn Si Ct Ni Мо Ч Се Са

Сталь С

Предлагаемая

0,005 Осталь5,25 0,40

0 58 0 5 0,10„ ное

0,6 0 0,18 0,51

6,00 0,10

То же

0,1

0,66 0,10 . 0,17

0,012

4,80 0,48 г60 0 11

0,05

0,72 0,10 0,55

0,75 0,10 0;23

5,00 0,70

0,021

Известная 0,60 0,10 0,11 0 45 3,05

0 11 0,0008,ти 150-180 кгс/м и ударную вязкость

4,2-4,8 кгс м/см

Недостатком стали является невозможность получения предела текучести более 180 кгс/мм, необходимого для беспечения работоспособности держаок при механической обработке высо.копрочных сталей с пределом текучести более 180 кгс/мм

Цель изобретения — првышение предела текучести стали.

Достигается это тем, что сталь, содержащая углерод, никель, кремний, марганец и железо дополнительно содержит молибден и кальций при следующем соотношении компонентов, вес.Ъ

Углерод 0,58-0,75 15

Никель 4,8 -6,0

Кремний 0,10-0,55

Марганец 0,10-0,25

Молибден 0,10-0,70

Кальций 0,005-0,1 20

Железо Остальное.

Введение в предлагаемую сталь кальция в пределах 0,005-0,1% споспобствует устранению неоднородности химического состава в пределах зерна, образованию более металлического характера межзеренных границ, вытесняет с границ зерен вредные примеси и затрудняет выделение карбидов в процессе термической обработки. Это позволяет добиться высокого сопротивления малым пластическим деформациям, Изготовление державок и образцов И .для определения механических свойств проводилось иа деформированного металла. Ковка заготовок проводилась в .интервале температур 1100-800 С д охлаждением в нагретой печи при @

600-650 С в течение 16 ч, далее на воздухе. Образцы в державки подверзатрудняет разупрочнение в процессе отпуска закаленной стали и способствует сохранению на достаточном уровне пластических свойств.

При введении в предлагаемую сталь более 0,7Ъ молибдена его положительное воздействие на повышение предела текучести стали и снижение чувствительности к концентраторам напряжений не проявляется. Поэтому верхний предел содержания молибдена следует ограничить 0,7%.

Предлагаемая сталь в указанных пределах содержания легирующих элементов обеспечивает следующие механические свойства: предел текучести 210230 кгс/mP; предел прочности 248275 кгс/мм ; относительное удлинение

6,5-10%; относительное сужение 2035%.

Указанные механические свойства, что подтверждается результатами опробования работы державок изготовленных из опытных плавок, обеспечивают работоспособность инструмента при механической обработке высокопрочных сталей с пределом текучести более

180 кгс/мм на более высоком уровне, чем известная сталь. Выплавка проводилась в 500-килограммовой индукционной печи с последующей разливкой на слитки развесом по 250 кг.

Химический состав опытных плавок представлен в табл. 1. гались закалке в масле от 810 С и о отпуску при 180-200оC.

Механические свойства металла, определенные по ГОСТ 1497-73, представлены в табл. 2, а результаты опытной проверки работоспособности державок расточных резцов приведены в табл.3.

767228

Таблица 2 предлагаемая

1 210,0

248,0

214,5 257,0

262,2

220,0

230,0

273,0

233,0 -275,0

Т а б л и ц а 3

Результаты сравнительных испытаний державок расточных резцов, оснащенных эльбором — P

0,15 6,6

0,3- 13,2 выкрашивание

0,03 0,05 100

0,03 0,05 200

Сталь 32 извест- 32 ная

0,5- 3,3 выкрашиванне

0,55- 3,3 выкрашиванне

32 0,06 0,05 100

32 0.06 0,10 100

6, 6 Конус" ность в

13,2 .пределах

20,8 0,05 мм а =827,4 -5 мкм

32 0,03 0 05 100

Предлагаемая сталь

32 0,03 0,05 500 0,10 34,0

9,2 35,0

8,2 30,5

7,4 28,0

7,0 22,5

6,5 20,0

Известная 170 5 228,0 8,8 36,0

32 0,03 0,05 200 0,05

3/32 0,03 0,05 300 0,05

32 0,03 0,05 400 0,07

Вибрации, конусность на длине

100 мм—

0,15 мм

Rg

20.мкм

Вибрации, конусность на длине

100 мм

0,20 мм

Rg = 40-20 мкм

767228

Продолжение табл

Предла- 32 гаемая сталь 32

32

0,М, О, 05 100 3,3

0,06 0,05 200 0,05 6,6

0,06

0,05 0 05 9,9

0,06

400 0,10 13,2

0 05

32 0,06 0,05

500 О,12 16,5

0,115 О;05 100

117

32 0,115 0,05 200 0,05 3.4

32 0,115 0,05 300 0,07 5,1

О,"-15 0,05 400- 0,10

6,8

8,5

0 115 0 05 500 0,12

32 Оч115 Ов05 600 Ок15, 10к2

0,245 0,05 100 0,8

0 05

Конусность на длине

100 мм

0,15

0,245 0,05 200 1,6

Обрабатываемый материал: сталь

ЯЯС =,55-56. о о.

Геометрия резцов: $ = -5 ; Ж = 10 Р 30 для сравнительных испытаний были изготовлены державки расточных рез- 40 цов диаметром. 15 мм и длиной рабочей части 100 мм с механическим креплением эльбора - Р. Державки изготавливались из предлагаемой стали с Ъ ), Ъ 210 кгс/мм и из известной стали, принятой в качестве прототипа.

Испытание резцов проводилось при растачивании отверстий диаметром 1820 мм и длиной 100 мм в высокопрочной стали с пределом текучести boд=

180 - 190 кгс/мм,. HRC 55 — 56.

Режим растачивания: Ч = 32 м/мин, S = 0,03 - 0,245 мм/об., t = 0,05 мм.

Работа без охлаждения.

Результаты испытаний показали, что резцы, изготовленнце из известной: стали работают с вибрациями, что приводит к выкрашиванию режущих кромок, резцов и их низкой стойкости Т, 15 мин.

Обрабатываемые ими отверстия имеют конусность до 0,20 мм на 100 мм дли- d0 ны, что вызвано-отжимом державки изза недостаточного сопротивления малым пластическим деформациям (низкий предел текучести). Это приводит к наличию остаточных. деформаций державок. шероховатость поверхности при изготовлении державок из известной стали

Rz = 40 — 20 мкм по ГОСТ 2789-73.

Резцы, изготовленные из предлагаемой стали, работают беэ вибрации, их стойкость составляет 16-30 мин, конусность до 0,05 мм на 100 мм длины, а шероховатость поверхности Rz

8 — 5 Мкм. по ГОСТ 2789-73. Испытания показали, что резцы, у которых державки изготовлены из предлагаемой стали, сохраняют работоспособность без вибраций дри подаче до 0,245 мм/об.

Положительный эффект от использования предлагаемой стали заключается в том, что улучшается качество механической обработки труднообрабатываемых высокопрочных сталей и увеличивается производительность при механической обработке.

Экономический эффект при механической обработке высокопрочной стали .с твердостью HRC = 55 — 56 при использовании державки из новой стали составляет 2488,45 руб.

Произвбдительность труда станочника возрастает в 2 раза эа счет соращения машинного времени (увеличеие подачи с S = 0,03 до 0,06.мм/об. при растачивании) и повышения стойкосl ,ти резцов на 25%.

767228

Йолибден

Кальций

Железо

0,10-0,70

0,005-0;1

Остальное.

Составитель С. Деркачева

Редакто A. Соловьева Техред И.Рейвес. Корректо iO, Иакаренко

Заказ 7142/25 Тираж 694

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва, Ж-35, Раушская иаб, д. 4. 5

Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Формула изобретения

Инструментальная сталь, содержащая углерод, никель, кремний, марга- нец и железо, а т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения пре дела текучести, она дополнительно содержит молибден и кальций, при следующем соотношении ком*онентов, вес.Ъ

Углерод 0,58-0,75

Никель 4,8 -6,0 Кремний 0,10-0,55

Марганец 0,10-0,25

Источники информацйи, прйнятые во внимание при экспертизе

1. Патент ФРГ Р 1213622, кл. 40 в 39/20, 1964.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 392138, кл. С 22 С 38/46, 1971.

3. Авторское свидетельство СССР

Р 382741, кл. С 22 С 38/46, 1971.