Литейная штамповая сталь

 

i ц SI0849

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕ НИ Я

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 21.03.79 (21) 2738925/22-02 (51) M. K .

С 22С 38/50 с присоединением заявки №

Гасударственный комитет

СССР (23) Приоритет (43) Опубликовано 07.03.81. Бюллетень № 9 (45) Дата опубликования описания 07.03.81 (53) УДК 669.15-194 (088.8) по делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения Л. А. Позняк, С. Н. Примеров, А. И. Чернявский, Ю. Г. Конрад, А. А. Вихляев, А. А. Ридный, И. Я. Гришин, В. П. Ковалев, Ю. П. Алексеев, А. И. Карасенко, В. И. Каштанов, Г. А. Алфинцев, В. А. Макаровский, А. И. Чухлеб, )К. К. Оксенюк, Л, С. Пикус, М. Я. Леус, А. А. Чернов, Л. В. Пирогова и А. П. "Федоренко

/ Я (71) Заявитель (54) ЛИТЕЙНАЯ ШТАМПОВАЯ СТАЛЬ

Молибден

Ванадий

Никель

Медь

Железо

0,8 — 1,2

0,3 — 0,5

1,2 — 1,6

До 0,3

Остальное (2).

Изобретение относится к черной металлургии и литейному производству, в частности к изысканию высококачественных литейных сталей для горячего деформирования. 5

Известна штамповая сталь, предназначенная для крупных штампов и других инструментов горячего деформирования, содержащая, вес. %: углерод 0,46 — 0,55; марганец 0,4 — 0,7; кремний 0,8 — 1,1; хром 2,2 — 10

2,6; никель 0,8 — 1,8; молибден 0,8 — 1,2; ванадий 0,3 — 0,5; церий 0,001 — 0,2; цирконий

0,005 — 0,3; бор 0,0001 — 0,001; алюминий

0,005 — 1,0; титан 0,005 — 0,3; медь 0,01 — 0,4; железо остальное. После закалки от 980 С 15 и отпуска при 610 С (в сечении 400 мм) эта сталь имеет следующие механические свойства: предел прочности 143 кгс/мм, предел текучести 130 кгс/мм2, относительное удлинение 11%, относительное сужение 46%, 20 ударная вязкость 3,2 кгс м/см, твердость

HPC 44 (1).

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому эффекту является штамповая сталь, содержащая, 25 вес. %:

Углерод 0,46 — 0,53

Кремний 0,2 — 0,5

Марганец 0,4 — 0,7

Хром 1,5 — 2,0 30

Эта штамповая сталь благодаря рациональному легированию характеризуется высокой прокаливаемостью (500 мм), вязкостью и теплостойкостью. Уровень механических свойств этой стали соответствует рассмотренной выше стали при аналогичной термической обработке в одинаковом сечении. В сечении до 250 мм свойства стали составляют : предел прочности

175 кгс/мм ; предел текучести 160 кгс/ммз; удлинение и сужение 10 и 41% соответственно, ударная вязкость 4,5 кгс.м/см, твердость HPC 47 — 48. Сталь предназначена для изготовления кованых штамповых инструментов.

Существенными недостатками известной штамповой стали являются относительно невысокие литейные свойства, особенно жидкотекучесть и трещиноустойчивость отливок, а также теплостойкость, износостойкость и разгаростойкость, что в итоге снижает эксплуатационную стойкость изготовленных из нее литых штамповых инструментов.

810849

0,8 — 1,2

0,3 — 0,5

0,1 — 0,3

0,01 — 0,05

0,01 — 0,1

0,005 — 0,08

Таблица 1

Химические составы онытных сталей

Химический состав, у

Сталь алюмикальций РЗ!И кремний марганец хром никель молибден ванадий медь титан углерод ний

Известная штамповая сталь

1 0,51 0,42 0,53 1,7 1,4 0,9 0,36 0,1

Предлагаемая сталь

1,5

1,3

1,2

1,4

1,6

0,9

0,8

1,0

1,2

1,1

0,42

0,30

0,50

0,47

0,34

0,02

0,03

0,05

0,01

0,03

0,03

0,1

0,06

0,005

0,04

0,33

0,40

0,62

0,55

0,70

0,2

0,3

0,1

0,2

0,2

0,04

0,01

0,G8

0,03

О,1

0,08

0,007

0,04

0,02

0,005

1,6

1,5

2,0

1,7

1,8

0,20

0,33

0,50

0,46

0,37

0,37

0,41

0,45

0,35

0,32

Цель изобретения — повышение литейных свойств, теплостойкости, износостойкости, разгаростойкости стали и эксплуатационной стойкости изготовленных из нее литых штамповых инструментов. 5

Для достижения поставленной цели литейная штамповая сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, никель, молибден, ванадий, медь и железо, дополнительно содержит алюминий, титан, каль- 10 ций и редкоземельные металлы, при следующем соотношении компонентов, вес. %:

Углерод 0,32 — 0,45

Кремний 0,2 — 0,5

Марганец 0,4 — 0,7 15

Хром 1,5 — 2,0

Никель 1,2 в 1,6

Приведенные в табл. 2 результаты свидетельствуют, что предлагаемая сталь превосходит известную как по уровню литейных свойств, так и по техническим характери- 20 стикам. Так, жидкотекучесть стали и трещиноустойчивость отливок выше известной на 25 — 40% и 10 — 15% соответственно. Методика исследований приведена в акте испытаний (акт испытаний прилагается) . 25

Аналогично литейным свойствам, механические свойства предлагаемой стали составов № 2 — 6 также превосходят известную сталь в литом термообработанном состоянии и практически достигают уровня свойств ста- 30 ли в кованом состоянии, которые приведены выше в табл. 2.

Результаты испытаний на теплостойкость, износостойкость, разгаростойкость и эксплуатационную стойкость опытных штампо- 35 вых сталей приведены в табл. 3.

Как видно из табл. 3, предлагаемая сталь превосходит известную сталь в литом варианте по всему комплексу исследуемых свойств — теплостойкости, износостойко- 40 сти, разгаростойкости, т. е. основным свойством, определяющим качество и долговечМолибден

Ванадий

Медь

Алюминий

Титан

Кальций

Редкоземельные металлы 0,005 — 0,1 железо Остальное

В табл. 1 приведены химические анализы различных составов штамповой стали, которую выплавляли в 300-килограммовых индукционных печах методом переплава.

При фрикционной разливке расплав обрабатывали различными добавками лигатуры, содержащей алюминий, титан, кальций, РЗМ и никель. ность штамповых инструментов. Эти факторы предопределяют преимущество предлагаемой литейной штамповой стали по сравнению с известной сталью. Так, теплостойкость, износостойкость и разгаростойкость повышаются собственно на 8 — 10%, 28 — 33% и 24 — 33% по сравнению с известной сталью в литом варианте изготовления.

Еще более существенно износостойкость и разгаростойкость превышают свои показатели в кованой стали (выше на 50 — 55%, 49 — 58% соответственно), хотя по теплостойкости она несколько уступает известной стали.

Эксплуатационные испытания литых вставок, изготовленных из опытных сталей, проводили на штампах горизонтально ковочных машин. При этом литые вставки испытывали вместе с коваными отдельно, комплектами и на разных ручьях штампов.

Из табл. 3 следует, что вставки, отлитые из предлагаемой стали, отштамповали до выхода из строя 12,2 — 13,6 тыс. болтов, в то время как литые вставки из известной стали отштамповали 11 тыс. болтов. Следовательно, предлагаемая литейная штампо810849

40%. Срок слуяоы кованых вставок из известной стали составил всего лишь 8,8 тыс. штакпповок.

Таблица 2 вая сталь по эксплуатационной стойкости превосходит известную сталь — литой вариант на 15 — 20% и козаный вариант на 35—

Литейные и механические свойства опытных сталей.Чеханические свойства

Повышен„е свойств, Опытная сталь, )ЦЪ предел твердость, HRC жидкотекучесть прочности, кгc мм

Известная сталь в кованом состоянии

4,5 47 — 48

175 160 10

Известная сталь в литом состоянии

153 6

165

42 — 44

3,0

Предлагаемая сталь

154

153

158

155

4,2

П р н м е ч а н и е. Термическая обработка образцов из опытных сталей состоит из: нормализации при 830=C, высокого отпуска при 700 С, закалки от 980=С в масле и отпуска при 600 С. Твердость HRC 47 — 48.

Таблица 3

Эксплуатационные свойства опытных сталей

Твердость (HRC) при температурах

; спыташиt, С

Повышение свойств, ( О

Опытная сталь, износостойкость разгаростойкость

600

02 о

Изв-стная сталь в кованом состоян:.It!

4!1

42

S,S

Известная сталь в л«том состоян««I

36 22

42

11,0

Предлагаемая сталь

44

58

41

41

50

П р и м е ч а н и е. Методика исследован.и1 пр.|ведена в а!сТс испытаний, 2

4

28

2

4

6 трещиноустойчивость

12

13

173

168

172

170 предел текучест:I, к гс, мм относитель- относ |тельное ное удлинение, сужен:.е, я и о,а

8

9 удельная вязкость, кгс м см !

3,8

3,7

3,6

3,9

Эксплуатационнаяя стойкость, тыс. штамповок

1.1, 5

12,3

12, )

1 ., 2

1,6

47 — 48

46 — 47

46 — 47

45 — 46

45 — 46

810849

Составитель С. Деркачева

Техред А. Камышникова

Корректоры: P. Беркович и О. Тюрина

Редактор С. Титова

Заказ 373/10 Изд. № 238 Тираж 694 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

Особенно важным является стабильность в эксплуатационной стойкости литых вставок. Если срок службы кованых вставок из известной стали колеблется в широких пределах от 05 до 8,8 тыс. штамповок, то, как 5 показали испытания, срок службы литых вставок находится практически на постоянном уровне. Этот фактор обеспечивает высокую ритмичность работы штампов, позволяет производить их смену во время пере- 10 рывов и при этом существенно увеличить производительность труда.

Ожидаемый экономический эффект от внедрения предлагаемой литейной штампо- 15 вой стали составит только по вставкам на штампах около 100 тыс. руб. в год. Основными статьями экономической эффективности кроме повышения производительности труда и срока службы литых вставок за 20 счет повышения теплостойкости, износостойкости и разгаростойкости, являются снижение их себестоимости на 20 — 30% по сравнению с коваными, изготовленными в результате сложной механической обработ- 25 ки, а также снижение расхода металла, что имеет большое народнохозяйственное значение. В частности, производительность труда увеличивается на 13 — 20%, срок службы литых вставок — на 15 — 20%, теп- 30 лостойкость — на 8 — 10%, износостойкость и разгаростойкость увеличивается соответственно на 28 — 33% и 24 — 33%.

Формула изобретения

Литейная штамповая сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, никель, молибден, ванадий, медь и железо, отлич а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения литейных свойств, теплостойкости, износостойкости, разгаростойкости и эксплуатационной стойкости, изготовленных из нее литых штамповых инструментов, она дополнительно содержит алюминий, титан, кальций и редкоземельные металлы при следующем соотношении компонентов, вес, %:

Углерод 0,32 — 0,45

Кремний 0,2 — 0,5

Марганец 0,4 — 0,7

Хром 1,5 — 2,0

Никель 1,2 в 1,6

Молибден 0,8 — 1,2

Ванадий 0,3 — 0,5

Медь 0,1 — 0,3

Алюминий 0,01 — 0,05

Титан 0,01 — 0,1

Кальций 0,005 — 0,08

Редкоземельные металлы 0,005 — 0,1

Железо Остальное

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 554309, кл. С 22С 38/54, 1977.

2. ГОСТ 5950 — 73, сталь марки 5Х2МНФ (прототип).