Сталь Советский патент 1991 года по МПК C22C38/60 

Изобретение относится к области Mej- таллургии, в частности к стали, которая может быть использована для изготовления штампов диаметром до 240 мм и высотой 290 мм холодного деформирования для прессования деталей типа стакана из высокопрочной стали.

Цель изобретения - повышение твердости, ударной вязкости, технологичности при ковке, прочности при изгибе, усталостной прочности, сохранение после действия циклических нагрузок сжатия уровня прочности при изгибе и усталостной прочности стали.

Химический состав плавок стали приведен в табл. 1, механические свойства в табл. 2.

Данные о механических свойствах получены как среднее значение результатов 10 испытаний. Образцы для определения твердости, ударной вязкости, предела прочности при изгибе до действия циклических

нагрузок сжатия на инструмент (только в термически упрочненном состоянии), усталостной прочности до действия циклических нагрузок сжатия на инструмент (только в термически упрочненном состоянии) вырезают электроэрозионным.способом с поверхности (с поверхности, где должна быть приложена циклическая нагрузка сжатия при эксплуатации инструмента) заготовок диаметром 240 мм и высотой 290 мм, прошедших закалку от температуры аустени- тизации 1070°С с выдержкой 2,9 ч и охлаждением в масле с последующим трехкратным отпуском (первый отпуск при 530°С продолжительностью 5 ч, охлаждение на воздухе до 20°С, второй отпуск при 560°С продолжительностью 5 ч, охлаждение на воздухе до 20°С. третий отпуск при 580°С продолжительностью 5 ч, охлаждение на воздухе до 20°С. Образцы для определения предела прочности при изгибе, усталостной

о сл ю сл

ю N

прочности после термического упрочнения и действия циклических нагрузокчсжатия, вырезают электроэрозионным способом с поверхности (с поверхности, где была приложена циклическая нагрузка сжатия при эксплуатации инструмента) штампа диаметром 240 мм и высотой 290 мм, прошедшего закалку от температуры аустенитизации 1070°С с выдержкой 2,9 ч и охлаждением в масле и трехкратный отпуск (первый отпуск при 530°С продолжительностью 5 ч, охлаждение на воздухе до20°С, второй отпуск при 560°С продолжительностью 5 ч, охлаждение на воздухе до 20°С, третий отпуск при 580°С продолжительностью 5 ч, охлаждение на воздухе до 20°С) с последующим циклиро- ва.нием (действием циклических нагрузок сжатия). Цитирование штампов производят при 20°С на гидравлическом прессе путем циклического нагружения сжатия при нормальном напряжении 180 кгс/мм (2500 циклов). Общая продолжительность одного цикла 31 с, в том числе: время для достижения напряжения 180 кгс/мм 8 с, активное время нажатия 4,5 с, время на перемещение штока пресса для производства следующего цикла 18,5 с. Усилие пресса замеряют манометром: время определяют секундомером. Следует отметить, что нормальное напряжение 180 кгс/мм2 - это минимальное напряжение, необходимое для прессования деталей, а число циклов 2500 - это средняя стойкость штампов, изготовленных из известной .стали. Образцы шлифуют до параметра шероховатости Ra 0,32 мкм. Температура испытаний образцов 20°С.

Твердость замеряют на образцах размером 15x15x15 мм на приборе Роквелла типа ТК-2.

Ударную вязкость определяют на образцах II типа при V-виде концентратора (R 0,25 мм). Испытания производят на копре с запасом работы маятника 147 Дж.

Предел прочности при изгибе определяли на образцах Менаже I типа при V-виде концентратора (R 1 ± 0,07 мм).

Испытания на статический изгиб проводят на машине ИМ-4Р при скорости нагружения 0,08 мм/с с записью диаграммы нагружения сосредоточенной нагрузкой по середине образца: работу, затраченную на разрушение образца, рассчитывают из площади диаграммы, записанной при испытании. Предел прочности при изгибе определяют по формуле:

л -М

,

где М - изгибающий момент, кгс

W - момент сопротивления, мм

мм; з

Усталостную прочность оценивают по пределу выносливости образцов диаметром 10 мм (длиной 193 мм) с концентратором напряжения (IV тип с кольцевой выточкой

V-образного профиля). Испытания производят на машине У10 в режиме чистого изгиба при базе 10 циклов и частоте нагружений 3000 циклов в минуту.

Технологичность при ковке оценивают

по способности к деформации в ковочном интервале температур и по наличию или отсутствию трещин в прутках диаметром 15 мм. Заготовки сечением 50x100 мм длиной 200 мм нагревают в кузнечной нагревательной печи до 1180°С и проковывают под молотом БШ-350 на круг диаметром 15 мм, При этом температура конца ковки соответствовала допустимой, 850°С. Способность к ковке оценивают по трехбалльной шкале:

куется очень тяжело - при наличии в прокованном круге трещин в количестве более одной; куется тяжело - при наличии в прокованном круге трещин не более одной; куется легко - при отсутствии трещины,

Применение стали позволит повысить эксплуатационный срок службы штампов.

Формула изобретения Сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, молибден, ванади-й, вольфрам, титан, алюминий, железо, отличающаяся тем, что, с целью повышения твердости, ударной вязкости, технологичности при ковке, прочности при изгибе, усталост- ной прочности, сохранения после действия циклических нагрузок сжатия уровня прочности при изгибе и усталостной прочности, она дополнительно содержит карбиды нио- бия-циркония, бориды ванадия, сурьму, гал- лий, лютеций, тантал при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: Углерод0,82-1,1

Кремний1,1-1,8

Марганец0,91-1,86

Хром4,8-6,0

Молибден1,4-2,2

Ванадий0,5-0,95

Вольфрам2,5-3,5

Титан0,10-0,18

Алюминий0,03-0,05

Карбиды ниобия- циркония0,09-0,16 Бориды ванадия0,12-0,18 Сурьма 0,05-0,098 Галлий 0,08-0,16 Лютеций0,10-0,17 Тантал0,56-1,08 ЖелезоОстальное при условии выполнения соотношения мо либдена/сурьмы 22,44-28,0, .

Пред- ло- жен- ная

- Известная

2 3 4 5 6

0,82 0,96

1,1 0,91 4,8 1,40,5 2,5 0,10 0,03 0,09 0,12 0,05 0,08 0,10 0,56 Осталь- 28,0

1,1

0,7

0,75 1,8

0,8 2,0

1,80,7253,00,140,040,125 0,15 0,074 0,12 0,135 0,,32

2,20,953,50,180,050,16 0,18 0,098 0,16 0,17 1,,44

0,91,01,80,050,05-------- 0,375 4,55 1,0751,22,050,0750,065-----0,5 4,9 1,251,42,3 .О , 100,08------ 1,45 1,385 5,4 1,8 1,86 6,0 1,6 0,25 4,2

1,80,7253,00,140,040,125 0,15 0,074 0,12 0,135 0,,32

2,20,953,50,180,050,16 0,18 0,098 0,16 0,17 1,,44

0,91,01,80,050,05-------- 0,375 4,55 1,0751,22,050,0750,065-----0,5 4,9 1,251,42,3 .О , 100,08------ 1,385 5,4 1,86 6,0 0,25 4,2

Изобретение относится к металлургии, в частности к стали, которая может быть использована для изготовления штампов диаметром до 240 мм и высотой 290 мм холодного деформирования для прессования деталей типа стакана из высокопрочной стали. Цель изобретения - повышение твердости,ударной вязкости, технологичности при ковке, предела прочности при изгибе, усталостной прочности, сохранение после действия циклических нагрузок сжатия уровня прочности при изгибе и усталостной прочности. Предложенная сталь содержит, мас.%: 0,82-1,1 углерода; 1,1-1,8 кремния; 0,91-1,86 марганца; 4,8-6 хрома; 1,4-2,2 молибдена; 0,5-0,95 ванадия; 2,5-3,5 вольфрама; 0,1-,0,18 титана: 0,03-0,05 алюминия; 0,09-0,16 карбидов ниобия-циркония; 0,12- 0 18 боридов ванадия; 0,05-0,098 сурьмы, 0,08-0,16 галлия; 0,1-0,17 лютеция, 0,56-1,08 тантала, железо остальное, при условии выполнения соотношения молибден/сурьма 22 44-28 2 табл