Быстрорежущая сталь

Быстрорежущая сталь

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

БЫСТРОРЕЖУЩАЯ СТАЛЬ, содержащая углерод, кремний, марганец, вольфрам, молибден, хром, ванадий, железо, отличающаяся тем, что, с целью повышения прочности , ударной вязкости жидкотекучести , она дополнительно, содержит азот цирконий, магний, медь при следующем соотношении компонентов, мас.%: 0,9-1,2 Углерод 0,3-0,4 Кремний 0,25-0,35 Марганец 5,5-6,5 Вольфрам 5,0-5,5 Молибден 3,6-4,4 Хром 2,6-3,4 Ванадий 0,05-0,12 Азот 0,15-0,35 Цирконий 0 015-0,05 Магний 1,35-1,65 Медь Остальное Железо

(l9) (И) СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

3(5)) С 22 С 38 28

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA

H ABTOPCH0MV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21 ) 3482317/22-02 (2?) 10.08. 82 (46 ) 23. 12. 83. Вюл. 9 47 (72 ) В. И. Сапон, С. Е. Кондратюк, Л,A.Ñoêèðêo, В.И.Кондратьев, Л.И.Сурина, А.Д.Штокман, 13. Н.Тарабанов, В. Ф. Паляничка и А. Ф. Москаленко (71) Институт проблем литья АН Украин ской CCP (53) 669.14.018.252.3-194(088.8) (56 ) 1. Сталь Р18 Р12, ГОСТ 19265-73

2. Сталь Р6М5, ГОСТ 19265-73. (54 ) (57 ) ВЬ1СТРОРЕЖУЩАЯ СТАЛЬ, содержацая углерод, кремний, марганец, вольфрам, молибден, хром, ванадий, железо, о т л и ч а ю ш а я с я тем, что, с целью повышения прочности, ударной вязкости жидкотекучести, она дополнительно, содержит азот цирконий, магний, медь при следующем соотношении компонентов, мас.Ъ:

Углерод 0,9-1,2

Кремний 0,3-0i4

Иарганец 0 25-0 35

Вольфрам 5,5-6,5

Молибден 5,0-5,5

Хром 3,6-4,4

Ванадий 2,6-3,4

Азот 0 05-0,12

Цирконий 0,15-0,35

Магнии 0,.015-0,05

Медь 1, 35-1 65

Железо Остальное

1062297

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к сталям, используемым для получения литого инструмента различного назначения, Иэвестьы быстрорежущие стали Р18, Р12 P).

Однако при применении их в литом состоянии стали обладают низкими прочностными свойствами.

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаеЪюму эффекту является быстрорежущая сталь Р6М5 (2) состава, мас.В:

0,8-0,88

0,3-0,4

0 25-0 35

5,5-6,5

5 0-5,5

3,8-4,4

1,7-2,1

Остальное

Углерод

Кремний

Марганец

Вольфрам

Молибден

Хром

Ванадий

Железо

20

Однако использовать известную сталь для получения литого инстру. мента не представляется возмох<ным, 25 так как механические свойства, в частности прочность и ударная вязкость, в литом состоянии имеют низкие значения и не удовлетворяют условиям эксплуатации рех<ущего инструмента. Кроме того, сталь обладает пониженными литейными характеристиками — х<идкотекучестью, что затрудняет изготовление инструмента методами литья.

Целью изобретения является повышение прочности, ударной вязкости, >кидкотекучести стали.

Эта цель достигается тем, что быстрорежущая сталь, . содержащая углерод, кремний, марганец, вольфрам, 40 молибден, хром, ванадий, железо, дополнительно содержит азот, цирконий, магний, медь при следующем соотношении компонентов, мас.%:

50

Содержание углерода в пределах

0,9-1,2% способствует повышению прочности и твердости, что ведет к 60

I повышению стойкости инструмента, а также повышается ее технологичность при литье — жидкотекучесть.

Количество углерода менее 0,9% нежелательно, так как влечет неоправ- 65

Углерод

Кремний

Марганец

Вольфрам

Молибден

Хром

Ванадий

Азот

Цирконий

Магний

Медь

Железо

0,9-1,2

0,3-0,4

0,25-0,35

5,5-6 5

5,0-5,5

3,6-4,4

2,6-3,4

0,05-0,12

0 15-0 35

0,015-0,05

1,35-1,65

Остальное данное снижение режущей способностй стали. Введение углерода свыше 1,20% приводит к резному повышению хрупкости инструмента.

При установленном количестве углерола 0,9-1,20% в сплав введено 2,63,4Ъ ванадия, что приводит к увеличению в стали более компактного по объему карбида ванадия, а следовательно, к уменьшению объема карбидной фазы и повышению прочности и ударной вязкости инструмента. Кроме того, часть ванадия образует нитриды, которые повышают механические ><арактеристики сплава, а именно прочность, ударную вязкость и твердость.

Азот образует иэносостойкие нитриды и карбонитриды ванадия, равномерно расположенные в матрице сплава„ которые являются упрочняющими фазами, что ведет к повышению твердости стали после литья на 2-3 ед. HRC, а такх<е уменьшению склонности к перегреву при закалке. Кроме того, часть азота идет на образование нитрида циркония, являющейся ультрадисперсной упрочняющей фазой, которая, в отличие от карбонитридов ванадия, не растворяются в стали при температурах закалки 1220-1230 С, Содержание азота менее 0,05Ъ не приводит к образованию упрочняющих нитридных фаз и поэтому не оказывает существенного влияния на повышение механических свс>йств сплава. Содержание его сверх

0,12Ъ приводит к охрупчиванию сплава.

Цирконий вводится в сплав с целью измельчения дендритной структуры сплава, устранения карбидной сетки,. повышения прочности и ударной вязкос ти, а так;-.:е способствует коалесценции неметаллических включений, образует сложное дисперсное соединение сульфидо:в, оксикарбонитридов, которые модифицируют структуру, что положительно сказывается на стойкости инструмента, повышают жидкотекучесть стали. Содержание циркония в стали менее 0,15% не оказывает заметного влияния на свойства стали, в то же время концентрация циркония сверх

0,358 снижает прочность и ударную вязкость сплава.

Медь является технологической добавкой, вводимой в сплав с целью повышения его жидкотекучести при литье и увеличению сопротивления статическому изгибу, положительно влияющему на стойкость инструыента.

Концентрация меди в сплаве менее

1,35Ъ недостаточно повышает жидкотекучесть сплава, содержание свыше

1,65% приводит к образованию в структуре сплава значительного количества аустенита, снижающего твердость стали. Причем содержание меди в пределак

1,35-1,65Ъ обуславливает эффективное

1062297

500-600ОС, закалка с 1220-1230 С (масло), отпуск 3-х кратный 5605 80 ОС

Химический состав стали, ее литейные и механические свойства приведены в таблице и подтверждаются актом и спит аний.

Предлагаемая сталь имеет в 1,52 раза более высокую прочность и ударную вязкость, на 15-20% более высокую жидкотекучесть, чем известная сталь Р6М5.

Ожидаемый экономический эффект за счет увеличения срока службы инструмента в 1,5 раза и уменьшения трудо-. затрат на его изготовление в 2-.2,5 раза по предварительным расчетам составит 107 тыс. руб. в год.

Сталь Плавка

Химический состав мас. % ч Si

Мп

Мо Cr

Известная 1

1 9 0 38 0 40

0,86 5,9 5 3

3,8

Предлагаемая 2

5,5

Ое30 О/25

0,90

2,6

3,6

5,0

0,28

0,31

0,33

2,8

g,92

3,8

5 0

5,7

0,29

2,8

0,97 . 5,9

3,9

5,1

2,9

5,2

5,9

1,01

3 9

3,0

4,1

5,2

6,1

1,08

3,0

4,1

5,2

1,12

6,2

3,2

4,2

1,15

5,4

6,2

3,3

4,2

1,18 6,4

5,4

3,4

4,4

5,5

6 5

1,20

10 влияние циркония на свойства сплава.

Введение в сплав магния в количестве 0,015-0,05% способствует сфероидизации образующихся нитридных фаэ и их равномерному распределению по всему объему сплава, что влечет повышение ударной вязкости стали.

Содержание магния ниже 0,015% не оказывает существенного влияния на его модифицирующее действие. 10

Введение магния свыше 0,05% связано со значительными технологическими трудностями.

Сталь подвергается термической обработке по следующему режиму: от- 1S жиг при 860-800 C в течение 3-4 ч, охлаждение до 740"760ОC и выдержка

4-5 ч, затем охлаждение в печи до

0,33 0,29

0,35 0,31

0,37 0,32

0,37 0,33

0,39 0,34

О, 40 0,36

1062297

Продолжение таблицы химический состав, мас. Ъ

Литейные свойства

Механические свойства

Плавка

Сталь

Твердость Z кгс м кг/мм — - H RC с»

Жидкотекучесть при 1530+

+10 С, мм

М9

Известная

Предлагаемая

Осталь- 542 ное

180 1,7 63,0

0,05 0,015 1,35

0,08 0,020 1,38

0,10 0,026 1,43

0,10 . 0,029 1,49

2 0,15

3 0,18

4 0,20

5 0,23

636

642

648

654

О, 10 0,034 1,52

657

6 0,28

659

0,11 0,040 1,57

О, 11 0,043 1, 60

О, 11 0,048 1, 6.2

7 0,30

8 0,31

9 0,33

10 0,35

664

663

663

0,12 0,050 1,65

Составитель И. Брострем

Редактор Н.Рогулич Техред А.Ач Корректор А.Ильин

Заказ 10163/30 Тираж 627 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 1 3035 Москва, Ж- 35, Раушская наб.,д. 4/5

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

310 2,6 64,5

340 3,2 65,0

340 3,2 65,5

360 3,4 65,5

330 3,1 66,5

330 3,2 66,0

300 3,0 66,5

290 3,0 66,5

280 2, 9 66,0