Инструментальная сталь

 

Qll NCAHNK

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Сощиапистическии

Республик

«ii908918 (6! ) Дополнительное к авт. свид-ву (22)Заявлено 13,02. 80 (21) (51) М. Кл.

С 22 С 38/34 с присоединением заявки ¹

3Ъеударстееииый комитет

СССР (23) Приоритет—

Опубликовано 28.02.82. Бюллетень Ф 8

Дата опубликования описания 28.02.82

an делан изобретеиий и открытий (53) УДК 669,15-194 (088. 8) т

М.В.Ситкевич, Е.И.Бельский и Н.С.Трайма

Белорусский ордена Трудового Красного Знамени» / политехнический институт (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) ИНСТРУМЕНТАЛЬНАЯ СТАЛЬ

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при изготовлении инструмента, работающего в условиях интенсивного истира— ния.

Известна инструментальная сталь (11, содержащая, вес.7.:

Углерод 0,15 — 0,5

Кремний 1,0 — 3,0

Марганец 41,2

Хром 0,5 — 3,0

Молибден 0,01 — 1,5

Ванадий 0,01 — 1,0

Алюминий 1,0 — 1,7

Железо Остальное

Кроме того, сталь может содержать один из элементов:

Вольфрам <0,5

Цирконий <0,5

Ниобий <0,5

Однако при использовании стали с нижними пределами содержания углерода, хрома, молибдена, ванадия данный материал не может быть применен для изготовления инструмента, так как низкое содержание углерода и карбидообразующих элементов не обеспечит необходимого уровня механических свойств. При максимальном

5 же содержании хрома, молибдена, ванадия затрудняется диффузия бора в железо при борировании стали, в результате чего сталь имеет низкую износостойкость.

Цель изобретения — повышение износостойкости стали после борирования .

Поставленная цель достигается тем, что сталь, содержащая угле" род, марганец, кремний, хром, молибден, ванадий, алюминий, железо, дополнительно содержит медь при следующем соотношении компонентов, вес.X:

Углерод 0,4 — 0,6

Марганец 0,4 — 0,6

Кремний 1,6- 2,3

Хром 2,0 — ?,5

Молибден 0,4 — 0,7

908913

Ванадий 0,3 — 0,6

Алюминий 0,7 — ),2

Медь 0,3 — 190

Железо Остальное

Наличие в стали меди снижает 5 хрупкость борированного слоя.

Предлагаемая сталь после окончательной термической обработки, включающей закалку 1000 C и отпуск

600 С в течение 1,5-2 ч имеет следую- 10 щие показатели механических свойств:

Предел прочности кгс/мм )74 — )78

Относительное удлинение Ф,% 7,0 — 7,2

Т а б л и ц а 1

Состав, вес.%

Si Cr Mo V AI Cu Fe

Сталь

Мп

1,6

2,0

2 0,5 0,5

3 0,6 0,6

0,5 1,0

2,0

2,2

2,3

2,5

2,0

3,0

Известная

1,5 1,0 1,0 тава: В4С 60%, BgOy5%, NaF 5%, каолина 30% при 950оС в течение 4ч.

Износные испытания проводят при

ЭЯ скорости скольжения 0,42 м/с и удельном давлении 150 кгс/см

Результаты испытаний представлены в табл.2.

Для исследования взяты образцы из известной стали следующего состава, вес.%: С 0,5; Si 2; Nn I;

Мо 1,5; Cr 3; А) 1; V ); Fe — остальное.

Диффузионное борирование образцов проводят в смеси следующего сосТаблица. 2

Показатель

Износ борированных сталей на пути трения

1 км, г/см

Путь трения до раз" рушения борированного слоя км

Износ неборированных сталей

Толщина борированного хрупкости борироваиного слоя на пути трения 1 км, г/см слоя, мкм

Предлагаемая

0,008

0,009

0,008

0,685

0,720

0,858

0,049

0,050

0,049

9,0

8,8

8,3

Известная

0,350

О, 325

О, 310

165

135

О, 315

6,0

0,059

1,505

0,013

Предлагаемая 1 0,4 0,4

Ударная вязкость 3,9 — 4,0

Твердость HRC 46 — 48

Пример . Проводят исследование борированных сталей. Стали выплавляют в индукционной печи с кислой футеровкой по общепринятой технологии с использованием широко применяемых шихтовых материалов.

Иэ выплавляемых сталей изготавливают образцы, которые подвергают химическому анализу и испытанию механических свойств.

Химический состав опытных плавок сталей с различным содержанием легирующих элементов приведен в табл.) 0,4 0,3 0,7 0,3 Остальное

0,5 0,5 1,0 0,5 То же

0,7 0,6 1,2 ),О

Износ борированных сталей на пути трения

10 км г/см

908918

Составитель Т. Платицина

Редактор Н.Ковалева Техред И. Гайду Корректор М.Пожо

Заказ 763/33 Тираж 657 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ЛПП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Представленные в табл.2 данные говорят о том, что толщина борированного слоя у известной стали с верхними пределами карбидообразующих элементов С, У, Мо значительно 5 меньше, чем у предлагаемой. В связи с этим у известной стали значительно сокращается путь трения, а следовательно, и время до полного разрушения износостойкого борированного слоя. При этом уменьшение износостойкости известной стали более чем в 2 раза) особенно заметно сказывается при длительных износных испытаниях 1на пути трения 10 км и более),когда износ захватывает слои большие, чем борированные. В тех случаях, когда износ происходит в пределах борированного слоя (путь трения 1 км) износостойкость пред-- 20 лагаемых сталей в 1,2 раза выше, за счет уменьшения доли хрупкого выкрашивания боридов в процессе трения. Износостойкость же неборированных закаленных образцов более чем в 5 раз ниже, чем.борированных.

Формула изобретения

Инструментальная сталь, содержа- . щая углерод, марганец, кремний, хром, молибден, ванадий, алюминий, железо, отличающаяся тем, что, с целью повышения износостойкости стали после борирования, она дополнительно содержит медь при следующем соотношении компонентов,вес.X:

Углерод 0,4 — 0,6

Марганец 0,4 — 0,6

Кремний 1;6- 2,3

Хром 2,0 — 2 5

Молибден 0,4 — 0,7

Ванадий 0,3- 0,6

Алюминий 0,7 — 1,2

Медь 0,3 — 1,0

Железо Остальное

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Японии Ф 14885, кл. 10У172, опублик. 1966.