Инструментальный сплав
Иллюстрации
Показать всеРеферат
Изобретение относится к металлургии, в частности к инструментальному сплаву для литого режущего и деформирующего инструмента . Предлагаемый сплав с повышенными режущими свойствами, ударной вязкостью и прокаливаемостью содержит компоненты при следующем соотношении, мас.%: углерод 1,3-1,9; молибден 3,6-5,3; хром 4,0-5,5; ванадий 3,4-6,1; кремний 0,7- 1,3; марганец 0,3-1,2; алюминий 0,1-0,5; РЗМ 0,02-0,15; железо остальное. 1 табл,
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ГОСУДАPСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
1" 1 1 03 2
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4865103/02 (22) 10.09,90 (46) 15.07,92. Бюл. N 26 (71) Брянский технологический институт и Воронежское производственное объединение по выпуску тяжелых экскаваторов им; Коминтерна (72) Г,И. Сйльман, Н.И. Жалдак, Ю,В, Жаворонков, Ю.А. Дидык, М,С, Фрольцов, Ю,В, Корщунов и Л.Г. Серпик (53) 669.14.018,252,2-194(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
N 1330202, кл, С 22 С 38/24. 1987.
Изобретение относится к металлургии, в частности к сплавам для изготовления инструмента.
Известен сплав, содержащий, мас,%:
Углерод 0,75 — 1,74
Кремний До 3,0
Марганец 0,1-2,0
Хром 5,0-11,0
Молибден 1,3-5,0
Ванадий 0,1 — 5,0
Этот сплав предназначен для изготовления литого деформирующего инструмента, его теплостойкость 450 — 500 С; что недостаточно для режущего инструмента, Известен также инструментальный сплав, предназначенный для изготовления литого инструмента и обладающий хорошими режущими свойствами (примерно ..на уровне быстрорежущей стали
Р 6М5) и . достаточной ударной вязкостью (6 — 25 Дж/см ), Сплав содержит, мас.%:
Углерод 1,25 — 2,20
Молибден 0,10 — 3,50
Хром 5,6 — 8,0.
Ванадий 4,3-7,6
1747531 А1 (54) ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЙ СПЛАВ (57) Изобретение относится к металлургии, в частности к инструментальному сплаву для литого режущего и деформирующего инструмента, Предлагаемый сплав с повышенными режущими свойствами, ударной вязкостью и прокаливаемостью содержит компоненты при следующем соотношении, мас.%: углерод 1,3 — 1,9; молибден 3,6-5,3; хром 4,0-5,5; ванадий 3,4-6,1; кремний 0,7 —
1,3: марганец 0,3-1,2; алюминий 0,1-0,5;
РЗМ.0,02 — 0,15; железо остальное, 1 табл.. Кремний 1,4 — 2,6
Марганец 0,3 — 1,8
Ал юминий 0,1 — 0,5
Редкоземельные металлы (РЗМ) 0,02 — 0,15
Железо Остальное
Однако в литом состоянии (без термической обработки) свойства этого сплава существенно ниже, Недостаточной является 4 также теплостойкость сплава (560 С) и про- фЪ каливаемость в сечениях толщиной 2540 мм.
Цель изобретения — повышение режу- р щих свойств, ударной вязкости и прокаливаемости литото инструмента.
Указанная цель достигается тем, что сплав, содержащий углерод, молибден, Ф хром, ванадий, кремний, маргачец, алюминий, редкоземельные металлы и железо, содержит компоненты при следующем соотношении, мас.%:
Углерод . 1,3-1,9
Молибден .. 3,6 —.5,3
Хром 4,0 — 5,5
Ванадий 3,4-6, 1
1747531 содержании в структуре сплава существен но возрастает количество остаточного аустенита, что отрицательно влияет на твердость сплава и режущие свойства лито5 го инструмента. Нижний предел (0,3%) соответствует содержанию марганца как технической примеси и практически не может быть снижен при использовании обычных шихтовых материалов.
Предлагаемый интервал содержания углерода(1,3- t,9%) обеспечивает формирование в структуре сплава колоний двойной эвтектики A+VC со значительным эффектом композиционного упрочнения, а также содержание углерода в аустените, достаточное для хорошей закаливаемости сплава.
При содержании углерода менее 1,3% участки двойной эвтектики являются эпизодическими и не вносят заметного вклада в повышение режущих свойств сплава, Содержайие углерода более 1,9% нецелесообразно, так как требует более высокого содержания ванадия, а также усиливает опасность образования в структуре литого сплава тройной эвтектики,. что заметно снижает его свойства, Алюмйний в соСтаве сплава обеспечивает три эффекта: совместно с кремнием усиливает карбидное старение сплава и ускоряет распад аустенйта в процессе охлаждения отливки в литейной форме, увеличивает степень мартенситного превращения, улучшает шлифуемость сплава.
Однако слишком большое содержание алюминия (свыше 0,5%) резко ухудшает литейные свойства сплава.
Редкоземельные металлы обеспечивают образование большого количества диЬ персных карбидов в жидком сплаве еще до начала его кристаллизации. Эти карбиды обеспечивают значительный модифицирующий эффект и измельчают структуру литого сплава. Для обеспечения этого эффекта достаточны небольшие количества РЗМ, соответствующие предлагаемым пределам.
10 режущих свойств сплава, причем при содержании молибдейа не менее 3,6% обеспечивается это уже в литом состоянии, т,е, беэ 15 термической обработки. Увеличение содержания молибдена свыше 5,3% нецелесообразно, так как это приводит к повышению стоимости сплава без заметного увеличенйя его режущих свойств,-: 20
Содержание хрома ограничено интервалом 4,0-5,5%. При выходе содержания хрома за нижний предел становится недостаточной степень легирования аустенита и мартенсита, следствием чего является сни- 25
>кение теплостойкости и режущих.свойств сплава. При содержании хрома более 5,5% в структуре литого сплава появляется тройная эвтектика А+М7Сз+ЧС (где.А — аустейит;
М7Сз — комплексный карбид типа Сг7Сз, 30
VC — карбид ванадия), располагающаяся в виде сетки и снижающая ударную вязкость сплава.
Содержание ванадия рекомендуется в интервале 3,4 — 6,1% (в зависимости от со- 35 держания углерода и других .элементов).
При содержании ванадия менее 3 4% в структуре сплава в заметном количестве появляются карбиды М7Сз, что приводит к снижению свойств. Содержание ванадия более 40
6,1 % нецелесообразно по двум причинам, во-первых, образуя карбиды VC, он обезуглероживает твердый раствор и ухудшает закаливаемость "сплава; во-вторых, высокое содержание ванадия приводит к удорожа- 45 нию сплава, Содержание кремния ог-раничено ин-; тервалом 0,7-1,3%, Основное назначение кремния — усиление эффекта карбидного старения сплава и уменьшейие в его литой 50 структуре количества остаточного аустенита, что проявляется в повышении твердости литого сплава. При содержании кремния менее 0,7% эти эффекты незначительны и твердость литого сплава оказывается недо- 55 статочно стабильной, Содержание кремния более 1,3% нецелесообразно из-за снижения теплостойкости литого сплава, Верхний предел содержания марганца (1,2%} обусловлен тем, что при его большем
Кремний 0,7-1,3
Марганец 0,3 — 1.2
Алюминий 0,1-0,5
Р3М 0,02-0,15
Железо ° Остальное
Состав сплава выбран, исходя из следующих соображений.
Повышенное по сравнению с прототипом количество молибдена вводится с целью увеличения степени легирования аустенита и мартенсита, что приводит к повышению прокаливаемости, теплостойкости и
В качестве примесей в сплаве могут присутствовать сера(до 0,04%) и фосфор(до
0,06%).
Плавки проводили в открытых индукционных тигельных печах на шихте, состоящей из стального лома, электродного боя и ферросплавов (ферросилиция, феррохрома, феррованадия, ферромолибдена). Ферросплавы вводили в расплав, перегретый до
1400-1500 С (в зависимости от содержания углерода). Алюминий принудительно вводили в расплав после растворения ферросплавов. РЗЭ в виде сплава ФЦМ-5 вводили в разливочный ковш под струю металла.
1747531
Жидкий металл разливали в сухие пес- предлагаемые пределы содержаний компочано-глинистыеформы. Отливали заготовки нентов в сплаве существенно снижаются в виде брусков 15х15 и 30х30 мм, Затотовки его свойства и их стабильность. обрабатывали шлифованием до формы цельных проходных прямых резцов; Из бру- 5 Ф о р м у л а и 3 о б р е т е н и я сков сечением 15х15 мм изготавливали так - :,Инструментальный сплав, содержащий же стандартные образцы на ударный изгиб. углерод, молибден, хром, ванадий, кремний, Резцы испытывали точейием заготовок марганец; салю1мийий, редкоземельные меиз стали 45 при скорости резания 50м/мин, - таллы и железо„о т л и ч а Ю щ и й с я тем, глубине резания 1 мм и подаче 0,13 мм/об 10" что, с целью повышения режущих свойств, без использования СОЖ.; - - ударной вязкости и прокаливаемости литого
Химические составы сплавов и резуль- инструмента, он1 содержйт компоненть1 прй таты их испытаний приведены в, таблице. следующем соотношении, мас,о/,;
Сопоставление свойств сплавов проведено -: "; Углерод 1,3-1,9 с прототипом (в литом состоянии) и быстро- t5 Молибден 3,6 — 5,3 режущей. сталью Р6М5 в термообработан-: Хром 4,0-5,5 ном состоянии (НВСэ 62 63) —:::. :.::::;:..:"::: .. .: Ванадий 3,4 — 6,1
Из таблицы видно, что сплавы првдла-: Кремний . 0,7-.1,3 гаемого состава (сплавы 1-6) отличаются от . - " Марганец .. 0,3-1,2 прототипа более высокими и стабильными 20 Алюминий 0,1 — 0,5 режущими свойствами и ударной вязко- Редкоземельные . стью. Очевидно также и преимущество их по -:- ::: металлы 0;02 — 0,15 сравнению со сталью Р6М5. При выходе за:. Железо - Остальное к
Сплав
«4 4 Ф ж4 4»» »Ъ 44
С одержание злементоевь мас.3
4 » 4444444» « и
Время работы резцов до яереточки, мин
Ударная вязкость, дж/сиз
С Мо о,34
0,16
0,22
0,28
0,50
o,lo
o„4z
o,8î
0,02
0,15 о,ог 0,08 а,о4 о,о7
О, 12
0,04 о,18
О,01 61-63
62-64
61-63
60-62
60-62 бо-бг
61-63
59-6,1
57" 59
10-14
15-18
18-го
18-22
20-25
22-25
3-5
3-5
8-10
4,73
5,30
5,t2
З,бо
4,z3
4,30
8,50
5,34
3,16
6,1о
5,8ã
5,78
4,94
4,10
3,40
6,68
2,95
2,60
0,88
0,30
0,75 ,0,48 о,64
1,20
0,91
1,35
О,ВЗ
3
5
7 в
Прото тир рбм5 "
1,90
1,7 6
1;64
114z
1,38
2,19
1,58
1,22
5,32
4,00
5, О О
5,50
5,22
4,83
6,65
3,48
4,20
0192
0;88
1,16
1,10 о,7о
1,30
1,64
1,93
0,60
60-бг
59-61
59-61
59-6 t
58-60 59-61
60-62
58-60
53-55
75-85
80-90
75-85
65-75
65-75
65-75
55-75
40-45
20-35
1 46 О 64 6 21 5 1О 1 83 О 58 О 32 О 15, 57 61 54 58 35 45
В термообработанном состоянии HRC 62-63 45-60
8-1о
44444444Ъ4 »«««44» 4 4 44 4 444 41»444»« 44444 4
4
Составитель Г.Сильман
Техред М.Моргентал " Корректор Т.Палий
Редактор М,Келемеш
Заказ 2475 Тираж . . . :: Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, МоСква, Ж 35; Раушская наб., 4/5
Производственно-издательскйй комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101