Литейная сталь

Литейная сталь

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советск из

Социалистическик республик 821527 (22) Заявлено 15.06.79 (23) 2779203/22-02 (6) ) Дополнительное к авт. свнд-ву

Ъ (51) М. е(л.

С 22 С 38/54 с присоединением заявки йе (23) Приоритет

Гппударптаепнып ппиатет

СССР пп делам пзабретенал

II OlKPbITNN

Опубликовано 15.04.81. БюллетенЬ М 14 (5З) УД 669.15-194(088.8) Дата опубликования описания 17.04.81

Л, А, Позняк, С. Н, Примеров, А. И. Чернявский, A. П. Федоренко, Ю. П. Алексеев, А. А. Внхляев, В. П. Ковалев н Л. С. Пикус (72) Авторы изобретения (73) Заявитель

Институт проблем литья AH Украинской CCP

Ъ с", -: „.;<, 1 (54) ЛИТЕЙНАЯ СТАЛЬ

Изобретение относится к черной металлургнн и литейному производству, в частностн к высококачественным штамповым сталям для горячего деформировання.

Известна сталь (1) содержащая, вес. 7:

Углерод 0,46-0,55

Марганец 0,4 -0,7

Кремний 0,8 -1,1

Хром 2,2 -2,6

Никель 0,8 -1,2

Молибден 0,8 -12

Ванадий 0,3 -О, 5

Пернй 0,001 -0,2

Цирконий 0,005 -0,3

Вор 0,0001 -0,001

Алюминий 0,005 -1,0

Титан 0,005 -0,3

Медь 0,01 -0,4

Железо Остал ьное

После закалки от 980 С н отпуска о прн 610 С в заготовках на глубине

400 мм эта сталь имеет следуюшне механнчег:ки» свойства: пр дел прочности

143 кгс/мм, предел текучести 2.

130 кгс/мм, относительное удлнненне

° 11%, относительное сужение 46%, ударная вязкость 3,2 кгс.м/см, твердость

НКС 44.

Н едостаткн этой стали — низкая вязкость как результат развития карбидной неоднородности, н рост зерна в крупногабаритных штампах на глубине 300400 мм, что приводит к быстрому разупрочнению металла в процессе эксплуатация штампа.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемой является литейная сталь(J, содержащая, вес.%:

Углер од О, 26-0, 34

Кремний 0,15-0,35

Марганец 0,3 -0,6 .ром 2,0 -2,5

Никель 1,2 -1,5

Молибден 0,4 -0,6

Ванадий 0,25-0, 4

Железо Остальное

527 4 и редкоземельные металлы при следующем соотношении .компонентов; вес.7:

Углерод 0,26-0,34

Кремний - 0,15-0,35

Марганец 0,30-0,.60

Хром ; 2,0-2,50

Никель 1,20 - 1,50

Молибден 0,40 -0,60 .Ванадий 0,25 -0,40

Алюминий 0,0.1 -0,05

Титан 0,01 -0,1

Бор 0,000 1-0,002

Кальций 0,005-0,05

Редкоземельные металлы 0,005-0, 08

Железо Остальное

В табл. 1 приведены химические составы различных вариантов предлагаемой стали, которую выплавляют в 300-килограммовой индукционной печи методом переплава, При фракционной разливке расплав обрабатывают различными добавками лигатуры, содержащей алюминий, ванадий, титан, бор, кальций, РЗМ и никель. При этом температура стали находится на уровне 1610+10 С. Химический состав о исследуемых сталей приведен в табл. 1.

Таблица 1

Химические. составы опытных шгамновых сталей, Химический состав, вес.% угл крем- марга хром никел молиблен ванали алюми тига кельи бср РЗМ рол, ний нец най

Известная сгаль

0,50 0,32

1 032 0>30 0>45 220 130

Преллагаемая сталь

ОД.О 0,05 0,002 0,05

0,03 0,01 0,0007 0,08

0,05 0,02 0,001 0,005

0,05 0,03 0,0015 0,03

0,01 0,005 0,0001 0,02

0,03

0,02

0,03 0,05

0,01

0,50

0,50

0,60

0,40

0,40

0,30

0,35

0,40

0,35

0,25

0,28 0,15

0,34 0,20

0,30 0,27

0,26 0,33

0,27 0,35

2,10

2,30

2,10

2,00

2,50

1,30

1,20

1,30

1,50

1,40

0,40

0,60

0,45

0,30

0,38

5

Все стали подвергаются исследованию 4 на литейные и механические свойства, теплостойкость, износостойкость и раэга» ростойкость.

Из литейных свойств стали определяют жидкотекучесть и трещиноустойчивость, как наиболее важные свойства, во многом определяющие качество отливок; жидкотекучесть определяют методом вакуумного всасывания по длине заполнения расплавом 55 кварцевой трубки диаметром 5 мм при разрежении 200 мм рт.ст. и при постоянной температуре перегрева. Трещиноустойчи3 82

После закалки от 930@C и отпуска при 550 С эта сталь обладает следующим о комплексом свойств: предел прочности

155 кгс/мм, предел текучести 135 кгс/ р.

/мм,относительное удлинение 18%, отно2 сительное сужение 18%, ударная вязкость

3,2кгс.м/см .

Недостатки такой стали — склонность к росту зерна при нагреве под закалку, недостаточнЬ высокие пластичность, теплостойкость, износостойкость и разгаростойкость, а также низкие литейные свойства, особенно жидкотекучесть и трешиноустойчивость, что в итоге снижает эксп луатационную стойкость изготовленных из нее литых штамповых инструментов.

Мель изобретения — снижение склонности к росту зерна при нагреве под закалку, повышение пластичности, теплостойкости, износОСТОйкОсти р&згаростОйкОсти и ли тейных свойств стали.

Поставленная цель достигается тем, что литейная сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, никель, молибден, ванадий и железо, дополнительно содержит алюминий, титан, бор, кальций вость отливок оценивают по общей плоша-, ди горячих трещин, возникающих в термическом узле технологической кольцевой пробы, изготовленной по выплавляемым моделям.

Механические испытания проводят по общепринятым образцам на разрыв и ударную вязкость по ГОСТ 1497-73 и ГОСТ

9454-78, соответ ственно термообработанных по режиму: отжиг при 850 С, за калка от 930 С в масле и отпуск при

530-540 С на твердость HRC 40.

Результаты испытаний приведены в табл. 2, Таблица 2

Опытная сталь

¹. пп

Механические свойства ан> о (кгсмlсм (>s, (о,з,z 6

: кгсlмм кгс/мм %

«А»

Известная сталь кованая

135 8 18 4 5

155

Известная сталь литая

144

125

6 15 3,2

Предлагаемая сталь

13

12

152

151

149

148

134 12,4 45,2 . 4,3

134 12е2 45э1 4юЗ

133 1 1,9 43,6 4,2

131 11,3 .44,8 4,0

132 10,6 42,4 3,9

2

5

Табл ица 3

Исследуемые свойства

Опытная сталь

¹¹ пп шипение осостой, % ение остойкосИзвестная сталь кованая

8 40

Известная сталь литая

6, 36

Предлагаемая сталь

10 33

27

26

8 41,5

7 41

7 40

7 40

7 41

ЗЗ

31

29

27 °

9

11

10.

2

4

В процессе определения разгаростойкости опытных сталей образцы диаметром и длиной 20 мм нагревают до 650 С в свинцовой ванне и охлаждают в воде. С целью создания наибольших напряжений в образце, термоциклирование проводят так, чтобы создавался значительный перепад температур между поверхностным слоем и сердцевиной части образца: нагрев в течение 10 с, охлаждение 5 с. 3а критерий разгаростойкости принимают число циклов до появления первых трещин, наблюдаемых визуально.

Износостойкость стали определяют на машине МИ-1м в водной среде. Скорость перемещения трущихся поверхностей 1 и/с при удельном давлении на испытываемый балл аустенитного зерна

930 С 950 С 980

« °

25 кгс/см . В качестве контртела приме. няют образец из стали 2Х13 с твердостью HRC 40. Износ материала определя ют по потере веса образца в процессе ис2$ пытаний.

Теплостойкость сталей определяют по предельной температуре, до которой сталь сохраняет необходимую твердость, после

4-часового отпуска при 600 С, ь

Склонность сталей к росту зерна характеризуют по величине аустенитного зерна после нагрева под закалку до 930, 980, 1020 С в соответствии с ГОСТ

5639-65 по 12-балльной системе.

3S Результаты испытаний на величину зерна, теплостойкость, износостойкость и. разгаростойкость приведены в табл. 3.

7 82

Результаты испытаний, приведенные в табл. " и Ç, позволяют сделать следуюmse выводы.

Пластические характеристики предлагаемой стали превосходят свои показатели в известной стали в литом варианте в

1,5-2,5 раза. При этом прочностные свойства предлагаемой стали превосходят известную литую сталь и достигают уровня кованого варианта ее изготовления.

Предлагаемая сталь имеет более высокие- литейные свойства, чем известная .

Жидкотекучесть и треяиноустойчивость отливок соответственно увеличиваются на

20-40% и 10-15%. Это обеспечивает снижение брака отливок по литейным дефектам на 7-12%.

Размер аустенитного зерна предлагае-. мой стали сушественно меньше известной стали в литом варианте и несколько меньше кованого варианта, о чем свидетельст-. вует увеличение балла зерна.

Более заметно предлагаемая сталь превосходит известную по износостойкости и разгаростойкости, независимо от вида изготовления. Так, известную литую сталь она по износостойкости превосходит на

25-33%, а по разгаростойкости — на 2433%. А показатели известной кованой стали предлагаемая сталь соответственно превосходит на 50-55% и 49-58%. По теплостойкости предлагаемая литая сталь практически не уступает известной кованой.

Таким образом, повышенный уровень пластичности, теплостойкости, разгаростойкости и износостойкости предлагаемой стали позволяет применять ее для изготовления литых тяжелонагруженных крупных молотовых и прессовых штампов, штампо1527 вых инструментов горизонтально-ковочных машин и других инструментов горячего деформирования.

Фор мула изобретен ия

30

Литейная сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, никель, молиб- .

i0 ден, ванадий и железо, о т л и ч а ю— щ а я с я тем, что, с целью снижения склонности к росту зерна при нагреве под закалку, повышения пластичности, теплостойкости, износостойкости, разгаростойкости и литейных свойств, она дополннтельно содержит алюминий, титан, 6ор, кальций и редкоземельные металлы при следующем соотношении компонентов, вес.%: го Углерод 0,26-0,34

Кремний 0,15-0,35

Марганец 0,3 -0,6

Хром 2,0-2,5

Никель 1,2 -1,5

Молибден- 0,4 -0,6

Ванадий 0,25 -0,4

Алюминий 0,01 -0,05

Титан 0,01 0,1

Еор 0,0001-0,002

Кальций 0,005-0,05

Редкоземельные металлы 0,005-0,08

Железо Остальное

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Авторское свидетельство СССР

N. 554309, кл. С 22 С 38/54, 1977, 2. Геллер Ю. А. Сталь марки ЗОХ2МНФ.

Инструментальные стали, М„"Металлур гия", 1975, с. 23, 554.

Составитель С, Иеркачева

Редактор И. Kacapga Техред С.Мигунова Корректор М. Демчик

Заказ 1724/42 Тираж 681 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж35, Раушская наб„д. 4/5

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