Изобретение относится к металлургии сплавов, содержащих железо, углерод, вольфрам, хром, молибден, ванадий, ниобий, никель и алюминий, и используемых для изготовления режущего инструмента.
Широко известны в металлургии сплавы, содержащие железо, углерод, вольфрам, хром, молибден, ванадий, ниобий, никель и алюминий, обладающие сравнительно хорошей режущей способностью и удовлетворительной пластичностью.
Из описанных в литературе инструментальных сплавов, используемых для изготовления режущего инструмента, по составу ингредиентов наиболее близка к заявленному сплаву быстрорежущая сталь, которая содержит указанные ингредиенты в следующих количествах, мас. % : Углерод 1,0-3,2 Вольфрам 1,0-20,0 Хром 1,0-6,0 Молибден 2,0-10,0 Ванадий 0,5-1,5 Ниобий 3,0-10,0 Никель 0-2,0 Алюминий 0,001-0,15 Железо Остальное Этот сплав имеет недостаточно высокую пластичность в горячем состоянии, что не позволяет достичь высокой степени деформации за один проход и требует поэтому многократных повторных деформационных циклов для получения конечного размера. Задачей изобретения является повышение рабочих свойств стали.
Целью изобретения является создание такого сплава, который обладал бы высокой горячей пластичностью.
Для достижения указанной цели известная быстрорежущая сталь, в состав которой входят железо, углерод, вольфрам, хром, молибден, ванадий, ниобий, никель и алюминий, дополнительно содержит кобальт, медь, марганец, кремний, церий, лантан и азот при следующем соотношении компонентов, мас. % : Углерод 0,7-0,9 Вольфрам 17-18,5 Хром 3-3,6 Молибден 0,1-1,9 Ванадий 0,5-1,5 Ниобий 0,01-1,0 Никель 0,1-2,0 Алюминий 0,001-0,15 Кобальт 0,01-1,0 Медь 0,1-0,3 Марганец 0,1-0,4 Кремний 0,1-0,4 Церий 0,005-0,05 Лантан 0,005-0,05 Азот 0,01-0,05 Железо Остальное
Технический результат изобретения заключается в использовании эффекта сверхпластичности при деформации в межкритическом интервале температур, а также в использовании структурной сверхпластичности. С целью реализации указанных эффектов кобальт, медь, кремний и марганец введены для твердорастворного упрочнения и уменьшения растворимости углерода, что способствует повышению пластичности. Лантан и церий введены для связывания вредных примесей, прежде всего кислорода и водорода, что в конечном итоге за счет рафинирования ведет к увеличению пластических свойств.
Введение азота дает возможность реализовать эффект "микродуплексной" структуры, так как добавки азота в совокупности с W, Cr, Mo, V, Nb позволяют получить в структуре вторую тугоплавкую и мелкокристаллическую фазу в виде нитридов и карбонитридов указанных элементов, что способствует повышению эффекта структурной сверхпластичности.
Для получения быстрорежущей стали были приготовлены три смеси ингредиентов, содержащие компоненты на нижнем, среднем и верхнем уровне, а также две смеси, содержащие ингредиенты в запредельном количестве. Выплавку сплавов производили в индукционной высококачественной печи ИСТ-016, емкостью 160 кг на основе стального олова, ферросплавов и чистых металлов. Азот вводили в виде азотированного феррохрома. Раскисление стали осуществляли с помощью лигатуры, содержащей редкоземельные элементы (Ce и La).
Химический состав и пластичность стали при высокой температуре в сравнении с прототипом приведены в таблице.
Испытания прототипа приведены в тех же условиях.
Как видно из таблицы, предложенная сталь значительно превосходит известную по пластичности при высоких температурах.
Наиболее высокой горячей пластичностью обладает сталь, которая содержит компоненты на среднем уровне.
Таким образом, проведенный анализ и испытания подтверждают, что предлагаемое решение соответствует критериям новизны, изобретательского уровня и промышленной применимости. (56) Геллер Ю. А. Инструментальные стали. М. : Металлургия, 1983, стр. 354-377.
Патент Австрии N 392085, кл. C 22 C 38/26, опублик. 1991 г.
| название | год | авторы | номер документа |
|---|---|---|---|
| ЖАРОПРОЧНЫЙ СПЛАВ НА ОСНОВЕ НИКЕЛЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ КОТЛОВ И ПАРОВЫХ ТУРБИН, РАБОТАЮЩИХ ПРИ УЛЬТРАСВЕРХКРИТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРАХ ПАРА | 2017 |
|
RU2637844C1 |
| Высокопрочная конструкционная сталь | 2020 |
|
RU2737903C1 |
| ЖАРОПРОЧНЫЙ ДЕФОРМИРУЕМЫЙ СПЛАВ НА ОСНОВЕ НИКЕЛЯ И ИЗДЕЛИЕ, ВЫПОЛНЕННОЕ ИЗ ЭТОГО СПЛАВА | 2014 |
|
RU2571674C1 |
| ЖАРОПРОЧНЫЙ НИКЕЛЕВЫЙ СПЛАВ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ МЕТОДОМ МЕТАЛЛУРГИИ ГРАНУЛ | 2010 |
|
RU2428497C1 |
| ВЫСОКОПРОЧНАЯ БЕРИЛЛИЙСОДЕРЖАЩАЯ СТАЛЬ | 2015 |
|
RU2600467C1 |
| СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БЫСТРОРЕЖУЩЕЙ СТАЛИ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОМПОЗИТНЫХ ВАЛКОВ | 2019 |
|
RU2750257C2 |
| ЖАРОПРОЧНАЯ СТАЛЬ | 2011 |
|
RU2458179C1 |
| ДИСПЕРСИОННО-ТВЕРДЕЮЩАЯ СТАЛЬ (ВАРИАНТЫ) И ИЗДЕЛИЕ ИЗ СТАЛИ (ВАРИАНТЫ) | 2007 |
|
RU2383649C2 |
| ЖАРОПРОЧНАЯ СТАЛЬ | 2011 |
|
RU2448192C1 |
| ЖАРОПРОЧНЫЙ ХРОМОНИКЕЛЕВЫЙ СПЛАВ С АУСТЕНИТНОЙ СТРУКТУРОЙ | 2013 |
|
RU2533072C1 |
Быстрорежущая сталь, содержит мас. % : C 0,7 - 0,9; W 17 - 18,5; Cr 3 - 3,6; Mo 0,1 - 1,9; V 0,5 - 1,5; Nb 0,01 - 1,0; Ni 0,1 - 2,0; Al 0,001 - 0,15; Co 0,01 - 1,0; Cu 0,1 - 0,3; Si 0,1 - 0,4; Mn 0,1 - 0,4; Ce 0,005 - 0,05; La 0,005 - 0,05 и N 0,01 - 0,05. Сталь обладает высокой горячей пластичностью, что позволяет достигать высокой степени деформации за один проход и избежать многократных повторных циклов "нагрев - деформация". 1 табл.
БЫСТРОРЕЖУЩАЯ СТАЛЬ, содержащая железо, углерод, вольфрам, хром, молибден, ванадий, ниобий, никель, алюминий, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит кобальт, медь, марганец, кремний, церий, лантан и азот при следующем соотношении компонентов, мас. % :
Углерод 0,7 - 0,9
Вольфрам 17,0 - 18,5
Хром 3,0 - 3,6
Молибден 0,1 - 1,9
Ванадий 0,5 - 1,5
Ниобий 0,01 - 1,0
Никель 0,1 - 2,0
Алюминий 0,001 - 0,15
Кобальт 0,01 - 1,0
Медь 0,1 - 0,3
Марганец 0,1 - 0,4
Кремний 0,1 - 0,4
Церий 0,005 - 0,050
Лантан 0,005 - 0,050
Азот 0,01 - 0,05
Железо Остальное
