Литейная инструментальная сталь Советский патент 1983 года по МПК C22C38/32 

ьэ

о сд

42

Изобретение относится к металлургии стали, в частности к изысканию литейных инструментальных сталей дл отливок пресс-форм литья под давлением алюминиевых сплавов и других литых инструментов.

В отечественной практике широко применяются инструментальные стали для горячего Деформирования марок 4Х5В2 К:, 4ХЗВМФ, 4Х2В5НФ.

Повышенная вязкость и удовлетворительная теплостойкость указанных сталей определяют целесообразную область их применения - монолитные и прессовые вставки для горячего деформирования конструкционных и жаропрочных сталей, а также пресс-формы литья под давлением алюминиевых, цинковых и магниевых сплавов Г Практически все известные деформированные стали можно использоват для получения литого штампового инструмента, но его сто-йкость низкая. Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому эффекту является сталь состава, вес.%: .

Углерод0,32-0,40

Кремний0,8-1,2

Марганец0,15-0,40

Хром4,5-5,5

Молибден .1,2-1,5

Ванадий . 0,30-0,50 ЖелезоОстальное

Удовлетворительные механические свойства в сочетании с коррозионной стойкостью (за счет повышенного содержания хрома делают известную сталь основным материалом для изготовления пресс-форм литья под далением алюминиевых сплавЬв Г2.

В то же время Недостатками известной стали являются неудовлетворительные литейные свойства и отностельно низкие теплостойкость, износостойкость и разгаростойкость, что заметно снижает срок службы изготовленных из нее литых штамповых инструментов.

Цель изобретения - повышение литейных свойств, теплостойкости, изнОсостойкости и разгаростойкости, а также срока службы литых штамповых инструментов.

указанная цель достигается тем, что содержащая углерод, кремний, маганец, хром, молибден, ванадий, железо, дополнительно содержит алюминий, титан, Ксшьций, радкоземельные металлы, бор при следующем соотношении компонентов, вес.%:

Углерод0,35-0,43

Кремний0,8-1,2

Марганец . 0,15-0,4 Хром4,5-5,5

Молибден1,2-1,5

Ванадий0,2-1,0

Алюминий0,01-0,05

0,01-0,08 0,005-0,05 0,005-0,08 0,005-0,01

Остальное

Дополнительное введение в состав стали алюминия, титана, кальция, РЗМ и бора связано с их благоприятным влиянием на ее литейные свойства, структуру, механические и экс0 плуатационныё свойства. Структура стали приобретает более дисперсное строение с измельченными карбидами и заметно очищенными границами зерен.

5 Химический состав исследованных плавок предлагаемой и известной стали и соответствующие им свойства приведены в табл. 1 - 3.

Металл выплавляли в 300 кг инQ дукционной печи методом переплава.

В процессе фракционной разливки сталь модифицировали добавками 0,1-0,5% вес. комплексной лигатуры, содержащей алюминий, титан, кальций, РЗМ, бор и

с никель.

Все выплавленные опытные стали подвергались исследованиям на жидкотекучесть, трещиностойкость отливок, теплостойкость, износостойкость и разгаростойкость.

0 Одновременно опытными сталями заливались керамические формы для литых пресс-форм литья по давлением алюминиевых сплавов.

Результаты испытаний приведены

5 в табл. 2 и 3.

i.

Как видно из табл. 3. предлага. емая литейная инструментальная сталь составов №№ 2-8 превосходит известную сталь независимо от варианта изготовления последней по всему комплексу эксплуатационных свойств. Так, износостойкость увеличивается на 15-30%, а разгаростойкость - на 255 40%. Теплостойкость стали составляет 615°С, т.е. на 15С выше по сравнению с известной сталью - 4Х5МФС. Волее высокий уровень отмеченных свойств обеспечивает высокую эксп плуатационную стойкость пресс-форм, отлитых из предлагаемой стали. Если срок службы пресс-форм из известной кованой стали составляет 20 тыс.съемов, то из предлагаемой литейной

- стали он повышается до 25-30 тыс.

По предварительным расчетам ожидаемый экономический эффект составляет около 16 тыС. руб. в год за счет замены пресс-форм, изготовленных из

0 деформируемых сталей 4Х5МФС и ДИ-22, на литые пресс-формы из предлагаемой стали в условиях цветнолитейного цеха предприятия.

Основными статьями, экономического

5 эффекта являются увеличение срока службы пресс-форм при литье под давлеиием алюминиевых cfbiaBOB в 1,5 раза, что связано с повьаиени м износостойкости на 15-30%, разгаростойкости на 25-40%, литейных свойств на 10-35%. ; Предлагаемая сталь может найти :широкое применение для изготовления молотовых, прессовых и Др. инстру-. ментов при горячем деформировании конструкционных сталей и цветных сплавов. Т а б л и ц а 1

ЛИТЕЙНАЯ ИНСТРУМЕНТАЛЬНАЯ СТАЛЬ, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, молибден, ванадий, железо, отличающаяся тем, что, с целью повшаения литейных свойств, теплостойкости, износостойкости и разгаростойкости, а также срока службы изготовленных из нее лиэых инструментов, она дополнительно содержит алюминий, титан, кальций, редкоземельные металлы, бор . при следующем соотношении компонентов , вес.%: Углерод 0,35-0,43 Кремний 0,80-1,20 0,15-0,40 Марганец 4,5-5,5 Хром 1,2-1,5 Молибден Ванадий 0,2-1,0 0,01-0,05 Алкаш НИИ 0,01-0,08 Титан Кальций 0,005-0,05 РЗМ 0,005-0,08 О) 0,005-0,01 Бор Железо Остальное

Известная сталь 1- , 0,390,940,324,81,2 0,4 Предлагаемая ста 20,370,970,274,9 1,3 0,2 30,410,840,155,5 1,1 1,0 ... 40,430,800,344,5 1,4 0,6 5 0,381,120,364,7 1,5 0,8 60,351,20,195,3 1,2 0,6 70,370,930,405,1 1,2 0,7 80,361,140,244,6 1,3 0,9 - 9 0,390,990,254,7 1,4 0,19 10 0,420,830,185,21,1 1,1

172 147 11 160 138

Таблица 2

Известная Кованая сталь

40,2 1,8.

46

Литая сталь

46

3,5 5,3 0,9 - - . - .-ль0,050,010,020,008 0,005 0,,050,030,,01 0,020,030,050,010,009 0,010,020,050,080,007 0,030,060,020,050,007 0,020,040,040,030,006 0,020,080,010,0050,006 . .в 0,060,0090,060,0040,004 0,0090;090,0040,090,011

Предлагаемая сталь

Известная Кованая сталь

38

40

Литая сталь

39 36

40

Предлагаемая сталь

Продолжение табл. 2

Таблица 3

Примечание.

Продолжение табл. 3 Термическая обработка образцов из опытных сталей для механических испытаний включает закалку от в масло и отпуск при , затем при по 2 ч.