+

RU2611250C1 - Инструментальная сталь - Google Patents

Инструментальная сталь Download PDF

Info

Publication number
RU2611250C1
RU2611250C1 RU2015150697A RU2015150697A RU2611250C1 RU 2611250 C1 RU2611250 C1 RU 2611250C1 RU 2015150697 A RU2015150697 A RU 2015150697A RU 2015150697 A RU2015150697 A RU 2015150697A RU 2611250 C1 RU2611250 C1 RU 2611250C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
steel
amount
content
hardness
increase
Prior art date
Application number
RU2015150697A
Other languages
English (en)
Inventor
Лариса Джумаевна Собачкина
Виктор Борисович Бутыгин
Original Assignee
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) filed Critical федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ)
Priority to RU2015150697A priority Critical patent/RU2611250C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2611250C1 publication Critical patent/RU2611250C1/ru

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/52Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with cobalt

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области металлургии, а именно к инструментальным сталям, предназначенным для изготовления режущего и штампового инструмента, работающего при умеренных и высоких скоростях резания. Сталь содержит, в мас.%: углерод 0,30-0,35, кремний 1,3-1,4, марганец 1,30-1,45, хром 8,0-8,5, вольфрам 5,5-6,0, ванадий 0,7-0,8, молибден 2,0-2,5, кобальт 0,01-0,03, титан 0,01-0,02, никель 8,5-8,8, медь 0,4-0,5, алюминий 0,1-0,2, азот 0,05-0,08, железо - остальное. Повышаются прочность, ударная вязкость, твердость и теплостойкость инструментальной стали. 1 табл.

Description

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к составам инструментальных сталей, используемых для изготовления режущего и штампового инструмента, работающего при умеренных и высоких скоростях резания.
Известна инструментальная сталь Р6М3, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, вольфрам, ванадий, молибден, железо при следующем соотношении компонентов, мас. %: углерод - 0,85-0,95; кремний - менее 0,5; марганец - менее 0,4; хром - 3,0-6,0; вольфрам - 5,5-6,5; ванадий - 2,0-2,5; молибден - 3,0-3,6; железо - остальное (Позняк Л.А. Инструментальные стали: справочник / Л.А. Позняк, С.И. Тишаев, Ю.М. Скрынченко, Ю.Н. Кузьменко и др. - М.: Металлургия, 1977. - С. 129.; Геллер, Ю.А. Инструментальные стали / Ю.А. Геллер. - М.: Металлургия, 1975. - С. 377, табл. 83).
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению (прототипом) является инструментальная сталь Р6М5, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, вольфрам, ванадий, молибден и железо при следующем соотношении компонентов, мас. %: углерод - 0,80-0,88; кремний - менее 0,5; марганец - менее 0,4; хром - 3,8-4,4; вольфрам - 5,5-6,5; ванадий - 1,7-2,1; молибден - 5,0-5,5; железо - остальное (Позняк Л.А. Инструментальные стали: справочник / Л.А. Позняк, С.И. Тишаев, Ю.М. Скрынченко, Ю.Н. Кузьменко и др. - М.: Металлургия, 1977. - С. 127-128).
Общими недостатками описанных сталей являются пониженные механические свойства, а именно прочность и ударная вязкость (Таблица).
Задачей изобретения является повышение прочности и ударной вязкости, при сохранении высокой теплостойкости.
Поставленная задача решается тем, что инструментальная сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, вольфрам, ванадий, молибден и железо, согласно изобретению дополнительно содержит кобальт, титан, никель, медь, алюминий и азот при следующем соотношении компонентов мас. %:
Углерод 0,30-0,35
Кремний 1,3-1,4
Марганец 1,30-1,45
Хром 8,0-8,5
Вольфрам 5,5-6,0
Ванадий 0,7-0,8
Молибден 2,0-2,5
Кобальт 0,01-0,03
Титан 0,01-0,02
Никель 8,5-8,8
Медь 0,4-0,5
Алюминий 0,1-0,2
Азот 0,05-0,08
Повышение прочности и ударной вязкости при сохранении высокой теплостойкости (Таблица) обусловлены комплексным легированием стали предложенного состава.
Содержание углерода в количестве 0,30-0,35 мас. % является оптимальным, так как обеспечивает достаточное количество упрочняющей фазы, повышая прочность и ударную вязкость. При содержании углерода менее чем 0,30 мас. % снижается твердость. Содержание углерода выше чем 0,35 мас. % в присутствии марганца приводит к увеличению чувствительности к перегреву при закалке, снижению прочности и ударной вязкости.
Введение в сталь кремния в количестве 1,3-1,4 мас. % является оптимальным, так как при таком содержании кремния проявляется его влияние на вторичную твердость при отпуске. Повышается легированность твердого раствора, а также в присутствии хрома повышается устойчивость стали против отпуска. При содержании кремния менее 1,3 мас. % снижается его влияние на вторичную твердость. При содержании кремния более 1,4 мас. % снижается прочность и ударная вязкость стали.
Введение в состав стали марганца, в количестве 1,30-1,45 мас. % является оптимальным, так как способствует увеличению прокаливаемости стали и устойчивости к распаду аустенита, что позволяет использовать сталь для горячей обработки. При предлагаемом количестве марганца повышается устойчивость против отпуска, которая увеличивается в присутствии хрома в составе стали. При содержании марганца менее чем 1,30 мас. % снижается прокаливаемость стали, а при содержании марганца более чем 1,45 мас. % снижается прочность и ударная вязкость.
Введение в состав стали хрома в количестве 8,0-8,5 мас. % является оптимальным, так как при этом увеличивается сопротивление стали окислению при высоких температурах (окалиностойкость) и повышается способность к дисперсионному твердению; наличие хрома в указанном количестве затрудняет рост зерна при нагреве, повышает механические свойства стали при статической и ударной нагрузке, повышает прокаливаемость и жаропрочность стали. При содержании хрома ниже чем 8,0 мас. % в стали снижается количество карбидов хрома, которые участвуют в процессе упрочнения, а при содержании хрома более чем 8,5 мас. % происходит резкое снижение теплостойкости и жаропрочности стали.
Введение в состав стали вольфрама в количестве 5,5-6,0 мас. % является оптимальным, так как способствует выделению упрочняющей фазы при отпуске, что приводит к повышению твердости и теплостойкости стали. Содержание вольфрама ниже чем 5,5 мас. % приводит к снижению количества упрочняющей фазы при отпуске, что уменьшает теплостойкость и твердость стали. Содержание в стали вольфрама более чем 6,0 мас. % увеличивает количество упрочняющей фазы при отпуске, что уменьшает прочность и пластичность стали.
Введение в состав стали ванадия в количестве 0,7-0,8 мас. % является оптимальным, так как способствует измельчению зерна и повышению окалиностойкости стали. При содержании ванадия ниже чем 0,7 мас. % его влияние на измельчение зерна проявляется незначительно, а содержание ванадия выше чем 0,8 мас. % ухудшает шлифуемость стали и снижает прочность.
Введение в состав стали молибдена в количестве 2,0-2,5 мас. % в присутствии предлагаемого количества вольфрама является оптимальным, так как способствует повышению температуры рекристаллизации γ - твердого раствора и замедляет разупрочнение стали, а также приводит к увеличению пластичности и прочности стали, повышает твердость, участвуя в образовании упрочняющей фазы при высоких температурах. Применение предлагаемого количества молибдена с предлагаемым количеством ванадия и хрома значительно повышает окалиностойкость стали. Содержание молибдена ниже чем 2,0 мас. % и выше чем 2,5 мас. % нецелесообразно, так как не оказывает влияния на повышение прочностных свойств и пластичности стали.
Введение в состав стали кобальта в количестве 0,01-0,03 мас. % является оптимальным, так как способствует выделению интерметаллидов при высоких температурах отпуска, повышая твердость, теплостойкость, и улучшает жаропрочность стали. Содержание кобальта менее чем 0,01 мас. % нецелесообразно, так как не приводит к повышению теплостойкости и твердости стали. Содержание кобальта более чем 0,03 мас. % увеличивает количество упрочняющей фазы, что отрицательно влияет на пластичность стали.
Введение в состав стали титана в количестве 0,01-0,02 мас. % является оптимальным, препятствующим возникновению межкристаллитной коррозии, с одновременным увеличением карбидной фазы. Снижение содержания титана меньше чем 0,01 мас. % нецелесообразно, так как при этом не оказывается влияние на межкристаллитную коррозию. Увеличение содержания титана свыше 0,02 мас. % приводит к снижению вязкости стали.
Введение в состав стали никеля в количестве 8,5-8,8 мас. % является оптимальным, так как способствует повышению вязкости, усиливает противодействие росту зерна, улучшает прокаливаемость и механические свойства стали, повышает окалиностойкость и жаропрочность. Снижение содержания никеля ниже чем 8,5 мас. % и повышение содержания никеля более чем 8,8 мас. % нецелесообразно, так как не приводит к положительному влиянию на механические свойства стали. Кроме того, содержание никеля более чем 8,8 мас. % может привести к расслоению.
Введение в состав стали меди в количестве 0,4-0,5 мас. % является оптимальным, так как способствует улучшению прокаливаемости и полируемости стали. Содержание меди менее чем 0,4 мас. % не приводит к повышению прокаливаемости, а при введении меди более чем 0,5 мас. % ухудшается ковкость стали.
Введение в состав стали алюминия в количестве 0,1-0,2 мас. % является оптимальным, так как приводит к увеличению упрочняющей фазы и повышению твердости стали. Снижение количества алюминия менее чем 0,1 мас. % не оказывает положительного эффекта на прочностные свойства стали. При содержании количества алюминия выше чем 0,2 мас. % происходит снижение пластических свойств и ухудшается ковкость стали.
Введение в состав стали азота в количестве 0,05-0,08 мас. % является оптимальным, так как увеличивает прокаливаемость, снижает чувствительность к перегреву, повышает стабильность карбидной фазы; сохраняется значительное преимущество в прочности и вязкости. Введение в состав стали азота в количестве менее 0,05 мас. % снижает прочность, а увеличение количеств азота более 0,08 мас. % приводит к снижению пластичности стали.
Изобретение поясняется таблицей, в которой приведены механические свойства предлагаемой инструментальной стали и известных сталей марок Р6М5 и Р6М3 (закалка на зерно балла 10), отпуск при 560°C, 3 раза.
Изобретение иллюстрируется следующим примером. Предлагаемая инструментальная сталь выплавлялась в открытой индукционной печи. Слитки массой от 12 кг ковались на прутки сечением 12×12 мм для лабораторных исследований. Степень деформации составила 85%. Температура начала ковки равна 1200°C, температура конца ковки - 900°C. Охлаждение после ковки выполнялось до 700°C на воздухе, далее - в песке. Сталь исследовали на механические свойства в холодном и горячем состоянии после закалки и отпуска. Закалка осуществлялась при температуре 1075-1100°C с последующим охлаждением в масле. Твердость после закалки составила HRC54-54. Отпуск осуществлялся нагревом до температуры 560°C три раза, твердость составила HRC 66. Теплостойкость предлагаемой стали составила 630°C.
Для сравнительной оценки использовалась сталь Р6М5 (прототип), твердость которой после закалки и трехразового отпуска при 560°C составила HRC63 (Геллер, Ю.А. Инструментальные стали / Ю.А. Геллер. - М.: Металлургия, 1975. - С. 377, табл. 83). Теплостойкость стали Р6М5 для твердости HRC58 составила 620°C (Позняк Л.А. Инструментальные стали: справочник / Л.А. Позняк, С.И. Тишаев, Ю.М. Скрынченко, Ю.Н. Кузьменко и др. - М.: Металлургия, 1977. - С. 128).
Для сравнительной оценки использовалась также сталь Р6М3, твердость которой после закалки и трехразового отпуска при 560°C составила HRC 62,5 (Геллер, Ю.А. Инструментальные стали / Ю.А. Геллер. - М.: Металлургия, 1975. - С. 377, табл. 83). Теплостойкость стали Р6М3 для твердости HRC58 составила 620°C (Позняк Л.А. Инструментальные стали: справочник / Л.А. Позняк, С.И. Тишаев, Ю.М. Скрынченко, Ю.Н. Кузьменко и др. - М.: Металлургия, 1977. - С. 129).
Проведенные испытания показали, что предлагаемая инструментальная сталь обладает оптимальными свойствами, обеспечивает лучшую теплостойкость и механические свойства, такие как твердость, износостойкость и ударная вязкость, по сравнению со сталью Р6М5 - прототипом.
Исследования показали увеличение в 0,9-1,3 раза стойкости инструмента, в частности пуансонов, резцов, сверл, выполненных из предлагаемой инструментальной стали, по сравнению со стойкостью инструмента, выполненного из стали Р6М5 - прототипа. Это позволяет использовать предлагаемую сталь для изготовления, например, матриц и пуансонов выдавливания, режущего инструмента, рабочая поверхность которых нагревается до 650°C.
Таким образом, использование предлагаемого изобретения повышает эксплуатационную стойкость инструмента вследствие увеличения твердости, прочности, ударной вязкости, теплостойкости и окалиностойкости инструментальной стали.
Figure 00000001

Claims (2)

  1. Инструментальная сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, вольфрам, ванадий, молибден и железо, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит кобальт, титан, никель, медь, алюминий и азот при следующем соотношении компонентов мас.%:
  2. Углерод 0,30-0,35 Кремний 1,3-1,4 Марганец 1,30-1,45 Хром 8,0-8,5 Вольфрам 5,5-6,0 Ванадий 0,7-0,8 Молибден 2,0-2,5 Кобальт 0,01-0,03 Титан 0,01-0,02 Никель 8,5-8,8 Медь 0,4-0,5 Алюминий 0,1-0,2 Азот 0,05-0,08 Железо Остальное
RU2015150697A 2015-11-25 2015-11-25 Инструментальная сталь RU2611250C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015150697A RU2611250C1 (ru) 2015-11-25 2015-11-25 Инструментальная сталь

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015150697A RU2611250C1 (ru) 2015-11-25 2015-11-25 Инструментальная сталь

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2611250C1 true RU2611250C1 (ru) 2017-02-21

Family

ID=58458999

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015150697A RU2611250C1 (ru) 2015-11-25 2015-11-25 Инструментальная сталь

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2611250C1 (ru)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1161331A (ja) * 1997-08-21 1999-03-05 Daido Steel Co Ltd 熱間工具鋼
JPH11179407A (ja) * 1997-12-19 1999-07-06 Nkk Corp 継目無鋼管製造用工具
CA2675320A1 (en) * 2007-01-12 2008-07-17 Rovalma, S.A. Cold work tool steel with outstanding weldability
RU2420602C2 (ru) * 2005-08-24 2011-06-10 Уддехольмс АБ Легированные стали и инструменты или детали, изготовленные из легированной стали
RU2456367C2 (ru) * 2007-07-10 2012-07-20 Обер Э Дюваль Закаленная мартенситная сталь с низким или нулевым содержанием кобальта, способ изготовления детали из этой стали и полученная этим способом деталь
RU2496907C2 (ru) * 2008-03-18 2013-10-27 Уддехолмс АБ Сталь, способ изготовления стальной заготовки и способ изготовления детали из этой стали

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1161331A (ja) * 1997-08-21 1999-03-05 Daido Steel Co Ltd 熱間工具鋼
JPH11179407A (ja) * 1997-12-19 1999-07-06 Nkk Corp 継目無鋼管製造用工具
RU2420602C2 (ru) * 2005-08-24 2011-06-10 Уддехольмс АБ Легированные стали и инструменты или детали, изготовленные из легированной стали
CA2675320A1 (en) * 2007-01-12 2008-07-17 Rovalma, S.A. Cold work tool steel with outstanding weldability
RU2456367C2 (ru) * 2007-07-10 2012-07-20 Обер Э Дюваль Закаленная мартенситная сталь с низким или нулевым содержанием кобальта, способ изготовления детали из этой стали и полученная этим способом деталь
RU2496907C2 (ru) * 2008-03-18 2013-10-27 Уддехолмс АБ Сталь, способ изготовления стальной заготовки и способ изготовления детали из этой стали

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6366326B2 (ja) 高靱性熱間工具鋼およびその製造方法
JP5929963B2 (ja) 鋼の焼入方法
JP6714334B2 (ja) 優れた熱伝導率および靱性を有する熱間工具鋼
WO2018182480A1 (en) Hot work tool steel
JP5988732B2 (ja) 高硬度高靭性の冷間工具鋼
JP6529234B2 (ja) 高い靭性と軟化抵抗性を有する高速度工具鋼
JP2017106079A (ja) 耐結晶粒粗大化特性、耐曲げ疲労強度および耐衝撃強度に優れた機械構造用鋼
JP2011236452A (ja) ベイナイト鋼
CN105274431A (zh) 一种适合水淬的热轧带钢耙片及其制造方法
JP6620490B2 (ja) 時効硬化性鋼
CN105296866B (zh) 一种耙片用钢、生产方法及耙片处理方法
JP5680461B2 (ja) 熱間工具鋼
CA3182089A1 (en) Hot work tool steel
JP2015134945A (ja) 浸炭用鋼
RU2430186C2 (ru) Теплостойкая сталь
JP2018131654A (ja) 優れた靱性および軟化抵抗性を有する熱間工具鋼
RU2611250C1 (ru) Инструментальная сталь
CN109415793B (zh) 用于工具保持件的钢
JP6099103B2 (ja) 高強度鋼合金及びそれから作製されたストリップ製品及びシート製品
TWI647318B (zh) 冷作工具鋼
RU2620233C1 (ru) Инструментальная сталь с интерметаллидным упрочнением
RU2532628C1 (ru) Сталь для изготовления изделий с повышенной прокаливаемостью
JP2017222924A (ja) 被削性に優れる軸受用鋼
RU2462532C1 (ru) Сталь со структурой низкоуглеродистого мартенсита
TWI658154B (zh) 冷加工工具鋼

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20181126

点击 这是indexloc提供的php浏览器服务,不要输入任何密码和下载