Сталь Советский патент 1990 года по МПК C22C38/28 

Изобретение относится к металлургии, в частности к составу стали, которая может быть использована для изготовления штампов диаметром 285 мм и высотой до 240 мм холодного деформирования при прессовании цилиндрических деталей типа стакана из высокопрочной стали.

Цель изобретения - повышение твердости предела текучести при сжатии, износостойкости, ударной вязкости, предела усталостной прочности после действия .циклических нагрузок сжатия, снижение критической температуры хрупкости до -16,5°С.

Химический состав предлагаемой и известной стали приведен в табл.1, а.их.механические свойства - в

табл.2. Данные о механических свойствах получены как среднее значение результатов десяти испытаний. Образцы для определения свойств вырезают электроэрозионным способом с поверхности (с поверхности, где должна быть приложена циклическая нагрузка сжатия при эксплуатации инструмента) заготовок диаметром 285 мм и высотой 240 мм, прошедших закалку от тем - пературы аустенитизации 890 С с выдержкой 3 ч и охлаждение в масле с последующим отпуском при 200 С продолжительностью 6ч, а затем охлаждение на воздухе.

Образцы для определения усталостной прочности, критической температуры хрупкости после термического

ел

Ј

00

ю ел

упрочнения и действия циклических нагрузок сжатия, вырезают электроэрозионным способом с поверхности (с поверхности, где была приложена циклическая нагрузка сжатия при эксплуатации инструмента) штампа диаметром 285 мм и высотой 240 мм, прошедшего закалку от температуры аус- тенизации 890°С с выдержкой 3 ч и охлаждение в масле (и отпуск), отпуск при 200°С продолжительностью 6 ч, охлаждение на воздухе с последущим циклированием (действием цикличеких нагрузок сжатия), Циклирование 1 штампов производят на гидравлическом прессе путем циклического на- гружения сжатия при нормальном напряжении 155 кгс/мм2 в количестве 2200 циклов. Общая продолжительность .одного цикла 31 с: время для дос- ;тижения напряжения 155 кгс/мм2 сос- тавляет 8 с, активное время нажатия 4,5 с, время на перемещение штока пресса для производства следующего цикла 18,5 с. Усилие пресса за- 1 меряют манометром, время определяют секундомером. Нормальное напряжение, равное 155 кгс/мм2, - это минимальное напряжение, необходимое для прессования деталей, а число циклов, равное 2200, - это средняя стойкость штампов до разрушения , изготовленных из известной стали. Образцы шлифуют до параметра шероховатости RO, - 0,32 мкм.

Испытания для определения предела текучести при сжатии проводят на образцах диаметром 5 мм и высотой 8 мм при скорости нагружения ч 1,2 мм/мин с записью диаграммы нагружения .

Твердость замеряют на образцах размером 15 х 15 х 15 мм на приборе Роквелла, температура испытания 20°С.

Испытания на износ проводят при 20°С в абразивной массе зерна элект рокорунда белого твердостью 2500 даН/мм2 и крупностью 430 мкм при малой частоте вращения абразивного резервуара 9,4 об/мин. Размеры образцов: диаметр 28 мм, высота 23 мм. Глубина слоя зерна в резервуаре 70 мм, глубина погружения нижнего торца образца 60 мм. Минимальное расстояние боковой поверхности образца от боковой поверхности абразивного резервуара 10 мм, длитепь

10

15

5482504

ность испытания 80 мин. Износостойкость (износ) определяют по потере массы образцов: взвешивание обраяцов ч производят на аналитических весах. Во всех приведенных исследованиях верхние и нижние торцы образцов прикрывают шайбами соответствующих размеров, которые не изнашивались. Для определения ударной вязкости применяют образцы I типа при U-виде концентратора (R 1 + 0,07 мм). Испытания проводят на копре с запасом работы маятника 147 Дж при 20°С.

Усталостную прочность оценивают по пределу выносливости гладких образцов диаметром 10 мм (I тип). Ис- .пытания проводят при 20°С на машине У10 в режиме чистого изгиба при базе 10 циклов и частоте нагружения 3000 циклов в минуту.

Для оценки критической температуры хрупкости готовят образцы для определения ударной вязкости I типа при U-виде концентратора (Ft 1 + 0,07 мм). Проводят испытания на ударный изгиб при 40, 20, 0, 20, 40, 60, 80 и 100°С и строят график: ударная вязкость (кДж/м2) - температура испытания (°С).

Критическую температуру хрупкости определяют из графика ударная

вязкость (кДж/м2) - температура ис- о

20

25

30

35

40

45

50

5S

пытания ( С) по уровню ударной вязкости, равной 400 кДж/м2. Охлаждение образцов для определения ударной вязкости производят в течение 15 мин в спирте с добавкой жидкого азота. Нагрев образцов до положительных температур производят в горячей воде в течение 15 мин.

Применение предлагаемой стали обеспечит повышение эксплуатационных и механических характеристик штампов холодного деформирования: снижается количество штампов, вышедших из строя из-за их разрушения, смятия и износа гравюры штам- пового инструмента. Формула изобретения

Сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, молибден, ванадий, кальций, титан, азот, алюминий, железо, отличающая- с я тем, что, с целью повышения твердости, предела текучести при сжатии, износостойкости, ударной вязкости, предела усталостной прочности после действия циклических нагрузок

5 сжатия, снижения критической ТЕМ- пературы хрупкости до -16,, она дополнительно содержит индий, нитрды галлия, бориды гафния, цинк, рений при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Углерод0,68-0,88

Кремний0,70-0,95

Марганец0,42-0,62

Хром3,15-3,92

Молибден0,71-1.1

галлия

афния

0,74-1,0 0,005-0,010 0,25-0,35 0,02-0,04 0,04-0,06 0,06-0,11 0,10-0,20 0,07-0,16 0,08-0,15

1,4-1,9 Остальное

Изобретение относится к металлургии, в частности к составу стали, которая может быть использована для изготовления штампов диаметром 285 мм и высотой до 240 мм холодного деформирования при прессовании цилиндрических деталей типа стакана из высокопрочной стали. Цель изобретения - повышение твердости, предела текучести при сжатии, износостойкости, ударной вязкости, предела усталостной прочности после действия циклических нагрузок сжатия, снижение критической температуры хрупкости до -16,5°С. Сталь дополнительно содержит индий, нитриды галлия, бориды гафния, цинк, рений при следующем соотношении компонентов, мас.%: углерод 0,68-0,88

кремний 0,70-0,95

марганец 0,42-0,62

хром 3,15-3,92

молибден 0,71-1,1

ванадий 0,74-1,0

кальций 0,005-0,010

титан 0,25-0,35

азот 0,02-0,04

алюминий 0,04-0,06

индий 0,06-0,11

нитриды галлия 0,10-0,20

бориды гафния 0,07-0,16

цинк 0,08-0,15

рений 1,4-1,9

железо остальное. 2 табл.

Составитель Е.Рысакова Редактор И.Дербак ТехредЛ.СердюковаКорректор И.Эрдейи

Заказ 115

Тираж 482

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент, г.Ужгород, ул. Гагарина,101

Таблиц I

Таблица 2

Подписное