Штамповая сталь Советский патент 1984 года по МПК C22C38/54 

X)

эо г

Изобретение относится к металлу гии, в частности к высококачествен ным литейным сталям для горячештам вого инструмента. Известна штамповая сталь марки 5Х2МНФ для штампов и других инстру ментов горячего деформирования l Недостатками данной штамповой с ли являются относительно невысокие литейные и эксплуатационные свойст ва. Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигае мому эффекту является штамповая сталь 2 состава, мас.%: Углерод0,32-0,45 Кремний0,2 -0,5 Марганец0,4-0,7 Хром1,5-2,0 Никель1,2 -1,6 Молибден0,8-1,2 Ванадий0,3 -0,5 Медь0,1 -0,3 Алюминий0,01-0,05 Титан0,01-0,1 Кальций0,005-0,08 Редк о 3 емель ные металлы0,005-0,1 ЖелезоОстальное Недостатками известной стали являются относительно низкие теплосто кость и износостойкость. Целью изобретения является повышение теплостойкости и износостойкости. Для достижения цели штамповая сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, никель, молибден, ванадий, алюминий, железо, дополнительно содержит вольфрам, церий, бор, висмут при следующем соотношеНИИ компонентов, мас.%: Углерод0,43-0,48 Кремний0,15-0,35 Марганец1,3-1,6 Хром.1,3-1,6 Никель1,7 -2,1 Молибден0,15-0,3 Ванадий0,1 -0,25 Алюминий 0,1-0,25 Вольфрам0,05-0,3, Церий0,1-0,15 Бор0,01-0,1 Висмут0,001-0,01 ЖелезоОстальное При введении в сталь вольфрама виде порошка карбида вольфрама в в количестве 0,1-1,0% в стали усваив ется до 0,05-0,3% вольфрама. Частиц карбида вольфрама, являясь искусственными центрами кристаллизации, из мельчают дендритную структуру литой стали, уменьшают степень дендритной ликвидации остальных легирующих эле .ментов вследствие увеличения скорос ти кристаллизации, что благоприятно сказывается на прочности и ударной вязкостч.Растворяясь в твердом растворе, вольфрам обеспечивает повышение теплостойкости. Введение бора в сталь в указанных пределах приводит к образованию сложных карбидов типа , В / наряду с карбидами и МС. Увеличение содержания в стали алюминия в указанных пределах повышает износостойкость стали благодаря возрастанию доли окислительных процессов при трении. Введение церия позволяет уменьшить количество неметаллических вклю/ чений и придать им глобулярную форму. Церий совместно с бором в оптимальных количествах способствует дроблению дендритной структуры, измельчает зерно, что увеличивает ударную вязкость стали. Благоприятное влияние висмута связано с уменьшением первичного дендритного зерна, с измельчением вьще;-лений первичной карбидной фазы, что 1является следствием оказываемого им значительного модифицирующего эффекта, как сильного поверхностноактивного элемента. Увеличение содержания марганца и никеля в стали способствует повьиаению прокаливаемости и ударной вязкости стали. Снижение содержания таких элементов в стали, как хром, молибден и ванадий благоприятно отражается на степень дендритной ликвации, что также способствует повышению прочностных и пластических свойств. Сталь выплавляют в индукционной печи с кислой огнеупорной футеровкой. В качестве основы шихты приняты отходы проката стали 5 ХНМ. Раскисление проводят ферромарганцем, ферросилицием и алюминием. Легирующие элементы в расчетных количествах вводят в. печь перед разливкой в виде ферросплавов, вольфрам - в виде порошкообразного карбида вольфрама фракции 350-500 мкм непосредственно перед раскислением, а алюминий (металлический) - в ковш. Образцы отливают в подогретые графитовые кокили. в табл. 1 приведены химические составы различных вариантов предлагаемой стали. После выбивки отливки подвергают изотермическому отжигу и затем из них вырезают образцы для исследования свойств. Термическую обработку образцов из стали проводят по следующему режиму: нормализация 850с, высокотемпературный отпуск 650с, закалка 930°С, отпуск HRC 45-47. 1 езультаты исследования свойств термообработанных образцов представлены в табл. 2.. Исследование теплостойкости проводят измерением твердости HRC после дополнительного нагрева при 550-650°С. Износостойкость определяют по изменению массы образцов в условиях сухого трения скольжения при скорости скольжения 0,4 м/с и давлениях 4,5 и 15 МПа на пути трения 1000 м,контртело сталь 25ХГТ. Бал зерна устанавливают путем определения среднего размера зерна и сравнения

исследуемой структуры со стандартной шкалой (ГОСТ 5950-73).

Приведенные в табл. 2 результаты исследований свидетельствуют, что предлагаемая сталь, не уступая известной по прочности, превосходит ее по ударной вязкости в 1,2 раза, по теплостойкости на 2-4 HRC, по износостойкости - на 27-35%.

Таблица

ШТАМПОВАЛ СТАЛЬ, содержащая углерод, кремний, марганец, хроМг никель, молибден, ванадий, алюминий, железо, отличаюцаяс я тем. что, с целью повышения теплостойкости и износостойкости, она дополнительно содержит вольфрам, церий, бор, висмут при следу101ц«4 соотношении компонентов, мас.%: 0, Углерод 0,15-0,35 Кремний 1,3 -1,6 Марганец 1,3- 1,6 Хрсм 1,7-2,1 Никель 0,15-0,3 Молибден 0,1 -0,25 Ванадий 0,1 -0,25 Алюминий 0,05-0,3 Вольфрам 0,1 -0,15 Церий 0,01-0,1 Бор 0,001-0,01 Висмут Остальное Железо СО

Кроме того, известная сталь содержит, РЗМ 0,06. мас.%: титан 0,05 лальций 0,005;

Таблица 2