Штамповая сталь

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

Оп ИСАНИЕ

ИЗОЬВЕТЕН Ия

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

< >829713 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 06.08, 79 (21) 2805181/22-02 с присоединением заявки РЙ— (23) Приоритет— (51) NL. Кзт.

С 22 С 38/24

Гасударственный камнтет

СССР до делам изобретений н еткрытнй

Опубликовано 15.05.81. Бюллетень М (53) УДК 669.15-194 (088. 8) Дата опубликования описания 18. 05. 81

С.И. Тишаев, Н.В. Стаценко, Ю,M. Политаев, В.С. Виниченко, А.И. Хитрик, В.Н. Ковалев, В.Д. Стоценко, В.И. Усенко, А.А. Мяконьков и В.Я. Тарасов (72) Авторы изобретения

Укра (71) Заявитель

Известна штамповая жащая, вес. %:

Углерод

Хром

Вольфрам

Молибден

Ванадий

Кобальт сталь, содерО, 22-.0, 35

6,5-9,5

8-11

0,5-6,5

0,5-1

5,5-15,5

Изобретение относится к металлургии, а конкретнее к инструментальным сталям для горячего объемного деформирования, тяжелонагруженного штампового инструмента, эксплуатируемого в условиях динамического нагружения с удельными давлениями до 100 — 120 кГс/мм и повышенного разогрева поверхности гравюры до

750-800 С (рабсчие вставки, матрицы, пуансоны и выталкиватели штампов кривошипных горяче-штамповочных прессов, винтовых и гидровинтовых пресс,молотов при штамповке труднодеформи руемых сталей и сплавов).

Кремний 0,4-1,5

Железо Остальное

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому эффекту является штамповая сталь

5 г 2,содержащая, вес.%:

Углерод . 0,3-0,6

Кремний 0,3-1,5

Марганец 0,4-1,2

Хром 2,0-3,5

Вольфрам 2,5-4,0

Молибден 0,6-1,5

Ванадий 1,3-2,0

Ниобий 0,05-0,2

Никель 0,1-0,6

Железо Остальное

Основные недостатки этой стали— пониженная ударная вязкость и пластичность в интервале 20-350 С, что о делает невозможным. ее практическое применение дпя изготовления сложных тяжелонагруженных штампов горячей объемной штамповки, работаю—

25

Выплавку предлагаемой стали про-. изводят в лабораторной открытой индукционной печи емкостью 50 кг и разливают в слитки массой 50 кг, которые после отжига куют на прутки сечением

35 35 мм (степень укова 12). Из полученных прутков изготавливают образцы для изучения структуры и свойств сталей. Химический состав сталей представлен в табл, 1.

3 82971 щих в условиях динамического нагружения.

Цель изобретения — повышение пластичности и вязкости высокопрочной штамповой стали для горячего дефор5 мирования.

Поставленная цель достигается тем, что штамповая сталь дополнительно содержит церий и кальций при следующем сботношении компонентов, 10 а вес.Х:

Углерод 0,37-0 50

Кремний 0,30-1,0 ! марганец 0,30-1,00

Хром 2,50-3,40

Вольфрам I 20-2,О0

Молибден 1,20-2,00

Ванадий 1,20-1,80

Церий 0,01-0, 10

Кальций 0,0005-0,01

Железо Остальное

При этом отношение (Сл.э., С) суммы произведений содержаний хрома, вольфрама, молибдена и ванадия на соответствующий коэффициент к содержанию углерода составляет 1,3-1,7. Коэффициенты опреде ляются как частное от деленйя содержаний (7 ат) углерода и карбидообразующего элемента в специальном карбиде, образуемом последним в отожженной стали, и составляет: для хрома 0,08!5, вольфрама 0,0327, молибдена 0,0622 и ванадия 0,205.

Приведенные значения коэффициентов расчетным путем по данным фазового состава предлагаемой стали и равняются частному от деления произведения атомного веса углерода на число его атомов, на произведение 40 атомного веса карбидообразующего элемента, на число его атомов в молекуле специального карбида, образуемым последним в отожженной стали.

Определяют величину зерна аусте- 45 нита при нагреве, твердость после

3 4 закалки и отпуска, теплостойкость, механические свойства при растяжении и ударном изгибе, износостойкость.

Теплостойкость оценивается температурой дополнительного изотермического отпуска образцов 15 !5 15 мм, предварительно термически обработанных на HRC 48-50, продолжительностью 4 ч, обеспечивающего сохранение твердости не ниже HRC 40. Этот уровень твердости является пределом, ниже которого в тяжелонагруженных штампах наблюдается интенсивное развитие процессов смятия и износа, Прочность и пластичность при растяжении (при комнатной и повышенной температурах) определяют на образцах рабочим диаметром 6 мм и расчетной длиной 30 мм (по ГОСТ

1497-73), а ударную вязкость — на образцах 10 .10 55 мм с надрезом типа Менаже 4 =1 мм), по ГОСТ

9454-60, 9456-60.

Износостойкость излучается с помощью специальной установки на базе токарнозатылочного станка. В качестве второго материала трущейся пары используется твердый сплав

ВК-8. Удельное давление на образец

17,8 кГс/мм, температура: максимальная 600 С, минимальная 450 С, скорость вращения 1,2 об/мин. Износостойкость оценивается потерей веса образца.

8297!3 сЧ л О Q л И Ф о о с1 л ш - л л л л л л сь

Q ь

О о

« о л . сч о а о о о о л о о о о о о л л о о сч.а— л

Q о о а e, e Q сч сО сч .4 б с ) ОО л л л Ь л

Q Q сч — e e cO сч о сч л -- с сч

О л л л л л л

CV сч о б 10

Q Q и 1 vl л сч р < о а л

CV л

< 1 л л л л с 4 о а л сп л л л л л л

N с ) N с 1 сч сч о О О л л с4 см

О л с 1 о о сч а а о с Ъ Q iк а iО rO л л л. л л л л

О О О О О О

О\ л о с 4 л л о о о ev î en — Q с1 о w л со со л л л л л л л

О О О О О О

М с 1 л л о о л сч и л л л л . л

Q Q о о . о О л

1

Э (6

Гч

О)

Ц

Ц

Ql tk

B x

1Г

О с О о — о о о Q Q Q л л л л о о о о О о о с о с л л

Q o

S29713

8 л

cd

Я (4 а с 4 м с о о л л л л а а о с л л л о. сч л л н О О Ю л л сс1 Ю

IPI N л л

-1 г л л л

-б. м1 л о л л сч с ) в

)х о х

6 х

Е о

Х о сч с ) с 1 л

° л И ио

О О х о - аа

>х х (D а оо л л с0 е- оо о сч е о с1 с ъ л сч 1 с 1 с о

uD б по осо (, О W CO 1/

СО со. а с о л а

Я\ л м

00 с 1 л а

3 х

Я (3

v о . о о с ) л о с cv о . <" оо с1 О 1 О Г» О О О л л л л л л л л о о о о î î î о о о м о о

Г СО Л СО СО C "r» СО О О О О О О сО О

Ш

О

>х о

Cd

О

В х х

Ю

cd

Ф х

Э

5 и х о

Я о а. х

Формула изобретения

2. Сталь по п. 1, о т л и— ч а ю щ а я с я тем, что соотноше.ние суммы легирующих элементов к содержанию углерода удовлетворяет

4s -следующему соотношению:

06129 Ио + 0 9099 1 3. 1 7

9 9.119 313894, кл. С 22 С 38/30,.

:1971.

2. Авторское свидетельство СССР

1, Авторское свидетельство СССР . 9 250460, кл. С 22 С 38/48, 1970.

Составитель, С. Деркачева

Редактор Т. Гыршкан Техред Н.Келушак Корректор М. Демчик, Заказ 27.".8 26 Тираж 681 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35 Раушская наб. д. 4/5 1

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

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

9 82

В табл. 2 показаны механические свойства плавок.

Из табл. 2 видно, что предлагаемая сталь после закалки от оптимальной температуры (1110-1130 С) с охлаждением в масле и последующего отпуска на твердость HPC 48-50, обычно рекомендуемую для тяжелонагруженных штампов горячего объемного деформирования, имеет более высокие пластичность и ударную вязкость в !,3-1,4 раза и в 1,5-2,0 раза (соответственно) в интервале температур испытаний

20350оС по сравнению с известной сталью при примерно равных теплостайкости и износостойкости при повьппенных температурах.

Оптимальные значения (Я л. э. /С) находятся в пределах 1, 3-1, 7. Б этом случае достигается наилучшее сочетание вязкости, пластичности, теплостойкости и износостойкости при повышенных температурах. При меньших значениях Я л.э./С несколько снижаются теплостойкость и износостойкость стали, а при больших— вязкость и пластичность.

Произведена опытно-промышл иная плавка предлагаемой стали в десятитонной электродуговой печи, Церий вводится на штанге в виде ферроцерия в печь перед выпуском плавки, а кальций — в виде кускового силикокальция в ковш под струю металла. Заданная величина 5 л.э./С легко обеспечивается путем соответствующих корректирующих добавок, углеродсодержащих материалов и ферросплавов в период доводки. Металл разливается в изложницы для слитков массой 2,8 т, которые прокатываются на стане "950" на прутки диаметром !80 мм с высоким выхо;.;ом годного металла (72-74%).

Качество металла по результату исследований соответствует требованиям

2 0,0815% Cr + 0 0327% Ы + 0

% С

9713 10

ГОСТ 5950-73 и совпадает по уровню свойств опытно-нромьппленной и лабораторной выплавки.

Из прокатаф180 мм методом ковки изготовляют рабочие вставки

250 150 ° 80 мм, которые после термической обработки по оптимальным режимам испытываются на стойкость при горячей штамповке заготовок турбо10 лопаток из жаропрочного сплава на

КГШП усилием 1600 тс. Средняя стойкость вставок из предлагаемой стали в 1,5-1,7 раза выше стойкости вставок из известной стали.

15 Зкономический эффект от применения 1 т предлагаемой стали составит около 1200 руб.

1. Штамповая сталь, содержащая углерод9 кремний, марганец, хром, вольфрам, молибден, ванадий, железо, отличающаяся тем, что, с целью повьппения пластичности и вязкости, она дополнительно содержит церий и кальций при следующем соотношении компонентов, вес.%:

g0 Углерод 0,37-0,50

Кремний 0,30-1,00

Марганец 0,30-1,00

Хром 2,50-3,40

Вольфрам 1,20-2,00

Молибден 1,20-2,00

Ванадий 1,20-1,80

Церий 0,01-0,10

Кальций 0,0005-0,01

Железо Остальное