Сплав на основе железа
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Рц 810846
Союз Советских
Социалистических
Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 10.04.79 (21) 2784170/22-02 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 07.03.81. Бюллетень № 9 (45) Дата опубликования описания 07.03.81 (51) М.К .
С 22С 37/10
Государственный комитет
СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 669.13.018.2 (088.8) (72) Авторы изобретения
° т .;!- лф
Г. И. Сильман, М. С. Фрольцов, А. А. Жуков, А. И. Сысоев и Ю. В. Жаворонков
Брянский технологический институт и Брянский завод ирригационных машин (71) Заявители (54) СПЛАВ HA ОСНОВЕ ЖЕЛЕЗА
2,05 — 2,15
2,0 — 2,5
2,5 — 3,0
6,5 — 8,0
7,5 — 8,5
До 0,4
До 04
До 0,4
Остальное (2) Изобретение относится к металлургии, конкретнее к изготовлению сплавов для режущих, давильных и мерительных инструментов.
Известна быстрорежущая сталь следующего химического состава, вес. О/О:
Углерод 0,8 — 0,9
Хром 3,8 — 4,3
Вольфрам 6 — 7
Молибден 4,8 — 5,3 10
Кобальт 4,8 — 5,3
Ванадий 1,7 — 2,2
Азот 0,04 — 0,09
Цирконий 0,11 — 0,12
Железо Остальное (1) 15
Недостатком известного сплава является его дороговизна из-за присутствия дорогостоящих металлов.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому ре- 20 зультату является сплав следующего химического состава, вес. о/О:
Углерод
Вольфрам
Молибден 25
Хром
Ванадий
Кремний
Марганец
Никель 30
Железо
Данная сталь после горячей прокатки и отжига имеет следующие механические свойства:
Прочность на изгиб, кгс/мм2 200 — 280
Ударная вязкость, кгс м/смз 1,4 — 1,6
Твердость после закалки от 1210 †12 С и отпуска при 560 †5 С три раза по одному часу, HRC 65 — 67
Теплостойкость, С 635
Известная сталь предназначена для изготовления режущих инструментов, обрабатывающих углеродистые и легированные стали на обычных скоростях резания.
Недостатком известного сплава является низкий выход годного (70 о/о ), вызванный наличием трещин в сердцевине и раскалыванием заготовок из-за неоднородности строения, что проявляется при горячей пластической деформации, и, наконец, наличие дорогостоящего дефицитного вольфрама.
Все это повышает стоимость стали до
4000 руб. за одну тонну в зависимости от профиля проката.
Целью изобретения является получение высоких быстрорежущих свойств и снижение стоимости сплава.
Данная цель достигается тем, что сплав. включающий углерод, молибден, хром, ванадий, кремний, марганец и железо, содер810846
Марганец 0,4 — 2,0 железо Остальное
В качестве примесей в сплаве могут присутствовать сера (до 0,05 вес. %) и фос5 фор (до 0,1 вес. % ) . Химический состав и механические свойства приведены в табл.
1 и 2. жит компоненты, ношении, вес. %:
Углерод
Молибден
Хром
Ванадий
Кремний
1,6 — 2,4
0,8 — 3,5
8,1 — 9,5
6,0 — 7,8
1,6 — 3,2
Таблица 1
Номер плавки
560
Мо
Мп
540
Сг
520
500
60 — 62
5!3 — 61
59 — 61
8,1
8,1
9,5
8,2
8,3
8,1
2,20
2,48
2,79
2,59
3,24
2,40
1,60
2,34
2,30
2,42
3,20
3,20
0,80
3,50
1,05
1,27
1,99
1,20
1,30
1,28
0,42
62 — 65
60 — 61
62 — 65
60 — 63
63 — 67
61 — 63
62 — 64
63 — 65
60 — Gl
61 — 63
60 — 62
62 — 64
60 — 62
60 — 62
7,8
6,0
7,2
7,3
7,3
7,2
6,8
62 — 64
59 — 61
59 — 63
60 — 62
2,40
1,60
1,96
2,04
2,28
2,04
2,03
59 — 60
59 — 62
59 — 60
60 — 62
60 — 61
60 — 62
5Э вЂ” 61
Таблица 2
Свойства
Вид термической обработки
Ия, кгсм/см визг кгс/мм
HRC кгс/мм
55 — 65
60 — 70
Отжиг при 900 С
0,5 — 0,8
0,4 — 0,5
80 — 100
100 — 110
28 — 32
62 — 64
Все плавки указанного химического состава проводились в открытых индукционных печах в основных тиглях на стальном металлоломе. Жидкий металл разливался в сырые песчано-глинистые формы. Отливаемые заготовки имели форму сечением 22Х
Х14 мм, 18Х18 мм, длиной 125 мм, После удаления литниковой системы 15 стержни отжигались по режиму, нагрев до
900 — 950 С с выдержкой 2 — 2,5 ч, охлаждение с печью до 600 С, окончательное охлаждение до комнатной температуры на спокойном воздухе. После отжига твер- 20 дость не более НВ 300.
Заготовки обрабатывались строганием до формы цельных проходных прямых правых резцов размером 20Х12Х120 мм и 16Х
Х16Х80 мм, а головки резцов фрезерова- 25 лись до заданной геометрии, Подготовленные резцы подвергались термической обработке по режиму: закалка с 1150 — 1170 С в индустриальном масле; однократный отпуск при 500 †5 С в течение часа. 30
Прочность и ударная вязкость приведены для сплавов в отожженном состоянии.
Таблица 3
Номер сплава
60
60 — 70
80 — 85
55 — 65
60 — 65
60 — 65
55 — 65
55 — 65
100 †1
95 — 106
96 — 100
100 †1
90 — 105
90 — 105
90 — 105
55 — 60
115 †1
P 18 взятые в следующем соотСодержание элементов, мас. у, Закалка от 1150 С и однократный отпуск при 500"С
Твердость НКС после закалки с 1150- С и отпуска при температуре, С
Результаты испытаний литых резцов из этих сплавов в сопоставлении с резцами из быстрорежущей стали Р18 и Р6М5 приведены в табл. 3, 4.
Время работы резцов до переточки, мин, при скорости резания, м/мин
810846
Таблица 4
Время работы резцов до переточки, м н при ско- 5 рости резания
80 м, мин
Твер дость резца
HRC
Номер опыта
Материал резца
63
63
64
Сплав № 3 (табл. 1) 72
81
83
Средний показатель
62
47
69
72
Р6М5
63
63
64
64
25
64 59
Средний показатель
СССР
СССР
Резцы испытывались при точении заготовок из стали 45 при подаче 0,13 мм/об., глубине резания 0,25 мм и скоростях резания 20 и 60 м/мин без использования ох- 35 лаждающей жидкости. Резцы из сплава № 4 (см. табл. № 1) испытывались также в сопоставлении с резцами из быстрорежущих сталей Р6М5 и Р12К9 (табл. 3). Испытания проводились на шестишпиндельном ав- 40 томате 1Л240-б при изготовлении специального болта из калиброванного шестигранника (сталь 40Х) с размером под ключ
30 мм.
Из приведенных данных видно, что стой- 45 кость литых резцов из описываемого сплава при резании стали 45 находится на уровне стали Р18 при повышенных скоростях резания (около 60 м/мин) и на 10 — 15% уступает ей при небольших скоростях 50 (-20 м/мин). При резании стали 40х стойкость резцов из описываемого сплава находится на уровне быстрорежущей стали
РбМ5 и составляет 82 — 86% от стойкости резцов из стали Р12К9. оо
Заготовки из описываемого сплава удовлетворительно обрабатываются резанием, имеют более низкую температуру нагрева под закалку (1150 †11 С вместо 1210—
1230 С для известного сплава). Технология выплавки не меняется по сравнению с прототипом.
Для обеспечения достаточной прочности и вязкости и удовлетворительных режущих свойств литого инструмента (без горячей пластической деформации) содержания ванадия и углерода должны находиться в следующем соотношении:
% V) 2,5+2,1 - % С.
При соблюдении этого соотношения в структуре сплава кристаллизуются первичный аустенит и эвтектпка, состоящая из аустеннта н карбидов ванадия. Прочный карбидный скелет эвтектических колоний обеспечивает повышенные прочностные и режущие свойства сплава без сильного снижения вязкости. При отступлении от сбалансированного соотношения между содержаниями ванадия и углерода в сторону дефицита по ванадшо кристаллизуется еще один вид эвтектнки, состоящий из аустенита, карбида 4Сз и карбида ванадия.
При этом свойства сплава (особенно его ударная вязкость) ухудшаются и сплав может оказываться непригодным для изготовления литого инструмента.
Формула изобретения
1. Сплав на основе железа, содержащий углерод, молибден, хром, ванадий, кремний н марганец, отличающийся тем, что, с целью снижения стоимости сплава при сохранении высоких быстрорежущих свойств, он содержит компоненты B следующем соотношении, вес. %:
Углерод 1,6 — 2,4
Молибден 0,8 — 3,5
Хром 8,1 — 9,5
Ванадий 6,0 — 7,8
Кремний 1,6 — 3,2
Марганец 0,4 — 2,0 железо Остальное
2. Сплав на основе железа, о тл н ч а юшийся тем, что содержание ванадия и углерода удовлетворяет соотношению
% V)2,5+21 % С.
Источники информации, принятые во внима.ше прн экспертизе
1. Лвторское свидетельство
¹ 558063, кл. С 22С 38/30, 1975.
2. Л "iîpñêîå свидетельство № 322-!01, кл. С 22С 39/52, 1970.
