Быстрорежущая сталь Советский патент 1984 года по МПК C22C38/54 

Изобретение относится к металлурии, в частности к литым инструменальным сталям для режущего инструента.

Известны быстрорежущие стали PIZ, 5 9, Р6МЗ l 1.

Однако эти стали обладают относительно невысокими литейными свойствами.

Наиболее близкой к изобретению о технической сущности и достигаемо- 10 у эффекту является быстрорежущая таль Р6М5 2J состава, мас.%:

Углерод 0,80-0,88

Хром3,8-А,А

Вольфрам5,5-6,5 {5

Молибден5,0-5,5

Ванадий1,7-2,1

КремнийЦо О,5

МарганецДо 0,4

НикельДо 0,4 20

ФосфорДо 0,030

СераДо 0,030

ЖелезоОстальное

Недостатками известной быстрорежущей стали являются относительно невысокие твердость, тепло- и износостойкость.

Цель изобретения - повышение твердостИуТепло- и износостойкости стали.

Поставленная цель достигается 30 тем, что сталь, содержащая углерод, хром, вольфрам, молибден, ванадий, кремний, марганец, никель и железо, дополнительно содержит бор, алюминий, германий и висмут при следующем 35 соотношении компонентов, мае. %: Углерод0,80-0,86

Хром3,6-4,2

Вольфрам5,1-6,0

Молибден5,2-5,5 40

Ванадий1,, 7-2, 1

Кремний0,6-0,9

Марганец0,2-0,3

Никель0,2-0,3

Бор0,20-0,25 45

Алюминий0,15-0,30

Германий0,05-0,15

Висмут0,001-0,05

Железо Остальное В качестве примесей сталь может зо содержать серу и фосфор в количестве 0,01-0,02 мае. % каждого.

Введение бора в сталь в указанных пределах приводит к образованию карбо боридной фазы М2з(С,В)(5 наряду с ) идом MgC. При этом происходит переаспределение основных легирующих лементов (в первую очередь вольфрама и хрома) между твердым раствором и карбидной фазой, благоприятно влияющее на твердость, тепло- и износостойкость стали. Благоприятное влияние висмута сказывается на морфологии образующейся эвтектики: она имеет очень тонкое лучистое строение. Благодаря этому, несмотря на увеличение количества карбоборрщной фазы, ударная вязкость предлагаемой стали в сравнении с известной изменяется незначительно. Введение алюминия, обладающего высоким сродством к кислороду, способствует протеканию окислительных процессов при трении и тем самым увеличивает износостойкость стали. Присутствие в повышенных количествах Кремния и особенно его аналога германия способствует повышению вторичной твердости и теплостойкости

стали.

Стали выплавляют в высокотемпературной электрической печи сопротивления с графитовыми нагревателями. Раскисление проводят ферромарганцем, ферросилицием и алюминием. Микролегирующие элементы в расчетных количествах вводят в печь перед разливкой в виде ферросплавов, германий и висмут - в металлическом виде. Стали заливают в подогретые графитовые кокили. После выбивки отливки подвергают изотермическому отжигу, затем из них вырезают образи;ы для исследования свойств. Образцы проходят термообработку по следующему режиму: температура нагрева под закалку 1220°С 5 охлаждение в соляной ванне при 550°С, температура отпуска 560°С (3 раза по 1 ч). Образцы стали Р6М5 проходят аналогичную термообработку.

Химический состав исследованных плавок и соответствую1дие им свойства приведены в таблице.

Исследование теплостойкости проводят измерением твердости (HRC) после дополнительного нагрева при в течение 4 ч. Износостойкость определяют по изменению массы образцов в результате истирания при су- хом трении скольжения твердосплавного диска при нагрузке .

Проведенные исследования показали, что износостойкость предлагаемой стали в 2,1 раза выше, чем у стали F6M5. Твердость и теплостойкость цовьниается на HRC 3 и 5 соответственно.

Предлагаемая0,80 3,6 5,15,21,70,60 0,86 4,2 .6,05,52,10,90 0,84 3,9 5,55,31,80,72 Известная0,84 4,1 5,95,21,80,35 0,200,2 0,0100,010 0,300,30 0,0200,020 0,220,24 0,0140,06 0,40,3 0,200,02

БЫСТРОРЕЖУЩАЯ СТАЛЬ, содержащая углерод, хром, вольфрам, молибден, ванадий, кремний, марганец, никель, железо, отличающая с я тем, что, с целью повьппения твердости, теплостойкости и износостойкости, она дополнительно содер жит бор, алюминий, германий и висмут при следующем соотношении компонентов , мае. %: Углерод 0,80-0,86 3,6-4,2 Хром Вольфрам 5,1-6,0 5,2-5,5 Молибден Ванадий 1,7-2,1 0,6-0,9 Кремний 0,2-0,3 Марганец 0,2-0,3 Никель 0,20-0,25 Вор 0,15-0,30 Алюминий о S 0,05-0,15 Германий 0,001-0,05 Железо Остальное

Продолжение таблицы