Сталь Советский патент 1992 года по МПК C22C38/54 

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к сталям, предназначенным для изготовления деталей клапанной аппаратуры гидравлических прессов, к которым предъявляются требования высокой твердости, износостойкости и коррозионной стойкости в условиях ударных нагрузок.

Известны хромистые и хромоникелевые стали мартенситного класса, применяющиеся в качестве материала для изготовления деталей клапанной аппаратуры гидравлических прессов, например, стали 12X13, 20X13, 30X13, 25Х13Н2.

Однако указанные стали обладают недостаточным уровнем твердости и износостойкости.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является сталь, содержащая, мас.%: Углерод0,75-0,95

Кремний0,20-0,80

Марганец0,20-1,20

Хром12,0-13,5

Никель4,1-6,5

Молибден0,20-2,50

Алюминий0,70-1,80 «

ЖелезоОстальное

Сталь может содержать следующие при- г Л/1 меси, мас.%:Г

СераДо 0,035 L

ФосфорДо 0.035 с

Эта сталь позволяет получить высокий уровень твердости ( 55 НРСЭ) путем сравнительно простой термической обработки -. закалки от 1000°С и низкотемпературного Т4 старения при 470°С. vAJ

Однако при изготовлении конкретных изделий, например деталей клапанной ап- 00 паратуры, имеющих сложную конфигура- (JTJ цию с большим количеством осевых и QQ радиальных отверстий и резьбовых соеди- « нений, возникают большие технологические трудности, связанные с высоким уровнем твердости, не позволяющие проводить механообработку.

Так, уже после закалки от температуры 1000°С сталь закаливается на мартенсит с твердостью 50 НРСэ и механообработка при таком уровне твердости невозможна.

Целью изобретения является улучшение механообрабатываемости в аустенитном состоянии стали, содержащей углерод, кремний, марганец, хром, никель, молибден, алюминий и железо,

Поставленная цель достигается тем, что сталь, содержащая железо, углерод, кремний, марганец, хром, никель, молибден и алюминий, дополнительно содержит бор, Сталь может содержать также примеси серы и фосфора.

При указанном соотношении компонентов в стали аустенит, образующийся после закалки от 1200°С, становится относительно стабильным в отношении распада на мартенсит, что делает ее технологичной в отношении механообрабатываемости.

Таким образом, предлагаемое соотношение компонентов вызвано необходимостью иметь сталь достаточно технологичную в отношении механической обработки, т.е. способную подвергаться как резанию, так и сверлению, и обеспечить требуемый высокий уровень твердости.

Необходимый уровень твердости достигается старением деталей, механически обработанных с припуском под шлифовку.

При содержании в стали углерода менее 0,70 мае. %, никеля менее 9,0 мае. %, алюми- ния менее 0,50 мас.% и бора менее 0,0005мас.% аустенит, образующийся после закалки от 1200°С, является нестабильным и в процессе механообработки распадается на мартенсит с высоким уровнем твердости, что не позволяет провести механообработку.

При содержании углерода более 0,95 мас.%, никеля более 11.0 мас.%, алюминия более 1,8 мас.% и бора более 0,005 мас.% сталь приобретает стабильную аустенитную структуру, в связи с чем распад образующегося аустенита на мартенсит в результате старения становится невозможным, и, следовательно, становится невозможным получение требуемого высокого уровня твердости, при этом также ухудшается ме- ханообрабатываемость стали.

Химические составы предлагаемой и известной стали приведены в табл.1.

Сталь выплавляют в открытой индукционной печи. После гомогенизации слитки проковывают на пластины сечением 40x60 мм и заготовки диаметром 60 мм.

Изучают механообрабатываемость сверлением и резанием предлагаемой стали в сравнении с известной после закалки заготовок в воду от 1200°С на аустенит. Твердость при этом составляет 18-22 НКСэ.

Изучение обрабатываемости при сверлении проводят на радиально-еверлильном станке СР-5-15 модели 2А55 с охлаждением 5%-ной эмульсией из эмульсола Т.

Инструмент - спиральные сверла с коническим хвостовиком из быстрорежущей стали Р6АМ5.

При испытании фиксируют стойкость сверл - время непрерывной работы до момента затупления. За критерий затупления сверл принимают комплекс технологических параметров: износ по задней поверхности сверла, перемычки, а также выкрашивание, возникновение характерно0 го скрипа, треска, вибрации и т.п.

Оптимальные режимы сверления определяют опытным путем и сравнивают с действующиминормативамидлявысоколегированных, нержавеющих и жа5 ропрочных сталей с коэффициентом обрабатываемости ,0.

Результаты исследования механообра- батываемости предлагаемой и известной стали при сверлении приведены в табл. 2.

0 Из табл. 2 следует, что механообрабатываемость предлагаемой стали при сверлении (,53-0,63) в 7-8 раз выше известной (,08).

При сверлении заготовок из известной

5 стали происходит вибрация инструмента, большой износ сверл более 1 мм на перемычке, налипание металла на кромки и ленточки сверла, значительный износ и выкрашивание режущих кромок, т.е. прак0 тически просверлить отверстия нужного диаметра и глубины не удается.

При сверлении заготовок из предлагаемой стали вибрации инструмента, налипания на кромки и ленточки сверл не

5 наблюдают. Время непрерывной работы сверл до момента затупления определяют, в основном, износом режущих кромок.

При содержании элементов ниже и выше граничных значений (составы 4 и 5) ме0 ханообрабатываемость при сверлении значительно ниже (в 7-8 раз) предлагаемой стали.

Изучение обрабатываемости резанием проводят на токарно-еинторезном станке

5 1К62 без охлаждения. Инструмент-резец с механическим закреплением режущей пластины. Материал режущей пластины -твердый сплав МС 2210 (ТТ10Е8Б+Т1С).

За критерий притупления режущей пла0 стины принимают износ по задней грани ,25 мм. Время стойкости инструмента фиксируют до достижения износа режущей пластины по задней грани 0,25 мм.

Оптимальные режимы резания опре5 деляют опытным путем и сравнивают с действующими нормативами для высоколегированных, нержавеющих и жаропрочных сталей с коэффициентом обрабатываемости ,0.

Результаты исследования механообра- батываемости сталей при резании приведены в табл.3.

Из табл. 3 следует, что обрабатываемость предлагаемой стали при резании су- щественно (в 3 раза) выше известной,

При резании заготовок из известной стали стойкость резцов составляет менее 1 мин, при этом наблюдается сильная вибрация и скрип инструмента, выкрашивание режущих кромок и разрушение резцов.

При резании заготовок из предлагаемой стали стойкость инструмента до износа режущей пластины по задней грани 0,25 мм составляет 10-15 мин, при этом вибрации и скрипа не наблюдают. Резание происходит при нормальном образовании стружки.

При содержании элементов ниже и выше граничных значений (составы 4 и 5) ме- ханообрабатываемость при резании значительно ниже (в 3 раза) предлагаемой стали.

Таким образом, как следует из табл. 2 и 3, лучшую стойкость при механообработке сверлением и резанием имеет сталь с пред- латаемыми пределами компонентов.

Таким образом, анализ полученных данных показывает, что заданное соотношение элементов является оптимальным, так как при таком соотношении компонен- тов достигается улучшение механообрабз- тываемости стали.

Необходимый уровень твердости на деталях из предлагаемой стали после механообработки достигается старением.

В табл. 4 приведены значения твердо- стей, получаемых на конкретных деталях клапанной аппаратуры из предлагаемой стали.

Таким образом, предлагаемая сталь в сравнении с известной обладает лучшей ме- ханообрабатываемостью, что позволяет изготавливать из нее, например, детали клапанной аппаратуры гидравлических прессов с высоким уровнем твердости.

Использование предлагаемой стали позволит повысить эксплуатационную стойкость деталей клапанной аппаратуры, сократить расход металла, увеличить межремонтные сроки прессового оборудования.

Формула изобретения

Сталь преимущественно для деталей клапанной аппаратуры, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, никель, молибден, алюминий и железо, отличающаяся тем, что, с целью улучшения механообра- батываемости, она дополнительно содержит бор при следующем соотношении компонентов, мас.%: углерод 0,70-0,95; кремний 0,2-0,8; марганец 0,2-1,2; хром 12,0-13,5; никель 9-11; молибден 0,2-2,5; алюминий 0,5-1,8; бор 0,0005-0,005; железо остальное,

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к стали, предназначенной для изготовления деталей клапанной аппаратуры гидравлических прессов, к которым предъявляются требования высокой твердости, износо- и коррозионной стойкости в условиях ударных нагрузок. Цель изобретения - улучшение обрабатываемости стали. Сталь дополнительно содержит бор при следующем соотношении компонентов, мас.%: углерод 0,7-0,95; кремний 0,2-0,8; марганец 0,2-1,2; хром 12-13,5; никель 9- 11; молибден 0,2-2,5; алюминий 0,5-1,8; бор 0,0005-0,005; железо остальное. 4 табл.

Таблица1

Таблица2

ТаблицаЗ

Таблица