Штамповая сталь Советский патент 1984 года по МПК C22C38/28 

О

:о

9

;о Изобретение относится к металлу гии, в частности к сталям для инст мента горячего деформирования, например, формовочных и выгибных шта пов в колесопрокатном производдт е Известные штамповые стали 4Х5МФ 4Х5В2ФС обладают относительно невы разгаростойкостьго Ш . Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигае мому эффекту является штампован сталь 2Т состава, вес.%; Углерод 0,1-0,3 Кремний 0,6-1,8 Марганец 0,4-2 Хром3-6 Ванадий 0,08-0,3 Церий0,002-0,02 По крайней мере один элемент из группы, содержащей кальций и алюминий 0,005-0,1 Недостатками известной стали яв ются относительно низкие и нестаби ные теплостойкость и разгаростойкость, что отрицательно сказываетс на служебной стойкости инструмента горячего деформирования и объясняется ее крупнозернистостью и повышенной загрязненностью границ зере Цель изобретения - повышение те мостойкости стали. Поставленная цель достигается тем, что сталь, содержащая углерод марганец, кремний, хром, кальций, железо, дополнительно содержит титан и иттрий при следующем соотношении компонентов, мас.%: 0,20-0,30 Углерод 0,25-0,60 Марганец 0,60-1,20 Кремний 4„5-5,5 0,001-0,010 Кальций 0,01-0,10 0,001-0,010 Иттрий Железо Остальное Указанные пределы концентрации углерода обеспечивают получение вы соких значений критических точек, что способствует повышению сопротивляемости стали термической уста лости. Повышение нижнего предела концентрации углерода связано с не обходимостью обеспечения достаточн высоких прочностных свойств. Более низкие верхний предел по кремнию, нижний и верхний пределы по марганцу обеспечивают сохранени высокой термостойкости при.большей вероятности получения заданного со тава сплава, Замена 0,40-0,50% ванадия титаном в пределах 0,01-0,10% обеспечивает повышение термостойкости на 10-15% вследствие нитридного упрочнения стали и оптимизации формы неметгшлических включений и удешевляет сталь за счет экономии легирующих элементов. Кальций в указанных пределах окан зывает рафинирукщее влияние, вызывая очищение границ зерен от вредных примесей и тем самым повышая термостойкость инструмента горячего деформирования. Иттрий в пределах 0,001-0,01% оказывает дополнительное рафинирующее влияние, вызывая глобуляризацию неметаллических включений и уменьшение их количества, повышение ударной вязкости, уменьшение анизотропии свойств,уменьшение ликвидации газов, очищение границ зерен. Для определения термостойкости и механических характеристик выплавляют 6 составов предлагаемой и известной сталей, содержание компонентов в которых приведено в табл. 1. Стали выплавляют в индукционной печи с основной футеровкой в атмосфере воздуха. Отливка имеет вид цилиндра высотой 220 мм и диаметром 8,5 мм и заливается в сухую песчаноглинистую форму. Образцы для испытаний вырезают вдоль оси отливки после ее отжига в течение 5 ч при 860-880 С Оценка термостойкости сталей производится по известной методике на одноосно напряженных трубчатых образцах, подвергающихся действию повторно-переменныхнапряжений за счет циклических изменений температуры от 20 до 850с. Термостойкость оценивают по количеству циклов нагрев - охлаждение до усталостного разрушения сталей Результаты оценки термостойкости и механических свойств предлагаемой И известной сталей в литом состоянии после отжига приведены в табл. 2. Как видно из, приведенных данных, термостойкость предлагаемой стали на 60-65% выше, чем у известной. Аналогичные результаты получаются для предлагаемой и известной сталей после обработки их на твердость 32-37 ilRC (закалка 950с, отпуск О С). Результаты испытаний приведены в табл. 3. При изготовлении формовочных штампов из предлагаемой стали годовой экономический эффект составляет 233370 руб.

Таблица

ШТАМПОВАЯ СТАЛЬ, содержащая углерод, марганец, кремний,}фом, кальций, железо, отличающаяся тем, что, с целью повышения термостойкости, она дополнительно содержит титан и иттрий при следующем соотношении компонентов,мае.%: Углерод0,20-0,30 Марганец0,25-0,60 Кремний0,60-1,20 Хром4,50-5,50 Кальций0,001-0,010 Титан0,01-0,10 Иттрий0,001-0,010 ЖелезоОстальное

Предлагаемая стгшь

0,100,150,403,0

0,200,250,604,45

0,270,350,814,8

0,300,601,205,5

0,450,731,406,2

Известная сталь

0,30 0,8 1,185,8 0,02

0,010

Предлагаемая сталь

1 2 3 4

5

Известная сталь 36,5 13,2

65,2

0,30

0,10

Известная сталь

ост.

80 124 122 119

78

3,1

76

Предлагаемая сталь

112

I 9,3 9,8

109 8,0 9,2

106 Известная сталь

98

ТаблицаЗ

136

-141

128

97