Инструментальная сталь Советский патент 1980 года по МПК C22C38/12 

(54) ИНСТРУМЕНТАЛЬНАЯ СТАЛЬ

Изобретение относится к области металлургии, а именно к инструментальным сталям, и может быть использовано при выплавке стали для державок резцов, корпусов и хвостовиков режу1де-5 То .инструмента, применяемых при обработке резанием высокопрочных сталей. / Известна сталь, имеющая химический Состав, BeCi% Углерод0,55-0,7 JO Кремний0,2 -0,6 Марганец0,3-0,7 Никель3,4 -.3,8 Хром0,8-1,2 Молибден0,35-0,45 15 Ванадий . 0,08-0,25 ЖелезоОстальное Ij. Недостатком этой стали, является . невозможность термической обработки ее на предел текучести более,, 150 кгс/мм, что не обеспечивает работоспособности державок резцов при механической обработке высокопрочных, сталей....... Известна .сталь, имеющая химический состав вес. % Углерод-0,58-0,66 Кремний0,1-0,25 Марганец0,1-0,25 ку до сп че ле по ;мо со и но 0,3-0,5 Хром 0,08-0,16 Ванадий 1,6 -2,4 Никель 0,0005-0,001 Церий Не более 0,015. Сера Не более 0,015. Фосфор Остальное 2 . Железо Эта сталь обеспечивает предел теести 180 кгс/мм, что также нетаточно для обеспечения работособности инструмента при механикой обработке высокопрочных ста-„ с пределом текучести 180 кгс/мм . На иболее близка к пределагаемой технической сущности и достигаеу эффекту инструментальная сталь, ержащая, вес.% Углерод0,58-0,66 Кремний0,1 -0,25 Марганец0,1-0,25 Хром0,3-0,5 Ванадий0,08-0,16 Никель2,5 -4,0 Церий0,0005-0,001 СераНе более 0,015 ФосфорНе более 0,015 ЖелезоОстальное {З . Эта сталь после закалки от 810°С тпуска при имеет предел прочти 220-270 кгс/мм, предел текучее,ти 150-180 кгс/мм и ударную вязкост ,4,2-4,8 кгс м/см . Недостатко,м стали является невозможность получения предела текучести более 180 кгс/мм, необходимого для обеспечения работоспособности державок при механической обработке высо.копрочных сталей с ПЕ еделом текучести брлее 180 кгс/мм. Цель изобретения - првышение предела текучести стали. Достигается это тем, что сталь, содержащая углерод, никель, кремний, марганец и железо дополнительно содержит молибден и кальций щзи следую щем соотношении компонентов, вес.% Углерод 0,58-0,75 Никель4,8-6,0 Кремний 0,10-0,55 Марганец 0,10-0,25 Молибден 0,10-0,70 Кальций 0,005-0,1 Железо Остальное. Введение в п)едлагаемую сталь кальция в пределах 0,005-0,1% споспобствует устранению неоднородности химического состава в пределах зерна, образованию более металлического характера межзеренных границ, вытесняет с границ зерен вредные примеси и затрудняет выделение карбидов в пр цессе термической обработки. Это позволяет добиться высокого сопротиьлениямалым пластическим деформациям Сталь С j Мп I Si Предлагаемая1 0,580,25 0,,600,18 0,510,660,10 , 0,170,720,10 0,550,750,10 0/23Извест0,60 0,10 0,11 0,45 3,05 ная

Изготовление державок и образцов .для определения механических свойств проводилось из деформированного металла. Ковка заготовок проводилась в .интервале температур 1100-800 С 9 охлаждением в нагретой печи при 600-650 С в течение 16 ч, далее на воздухе. Образцы в державки подвер5,250,40 6,000,10 4,800,48 5,600,11 5,000,70

55 гались закалке в масле от 810 С ч отпуску при 180-200°С..

Меха 1ические свойства металла, определенные по ГОСТ 1497-73, представ 0 лены в табл. 2, а результаты опытной проверки 1работоспособности державок расточных резцов приведены в табл.3. Компоненты, вес.% j Сг Ni Mo | V ( Се } Са | F затрудняет разупрочнение в процессе отпуска закаленной стали и способствует сохранению на достаточном уровне пластических свойств. При введении в предлагаемую сталь более 0,7% молибдена его положительное воздействие на повышение предела текучести стали и снижение чувствительности к концентраторам напряжений не проявляется. Поэтому верхний предел содержания молибдена следует ограничить 0,7%. Предлагаемая сталь в указанных пределах содержания легирующих элементов обеспечивает сЛедунлдие механические свойства: предел текучести 210230 кгс/мгл ; предел прочности 248275 кгс/мм ; относительное удлинение 6,5-10%; относительное сужение 2035%. -. Указанные механические свойства, что подтверждается результатами Ьпробования работы державок изготовленных из опытных плавок, обеспечивают работоспособность инструмента при механической обработке высокопрочных сталей с пределом текучести более 180 кгс/мм на более высоком уровне, чем известная сталь. Выплавка проводилась в 500-килограммовой индукционной печи с последующей разливкой на слитки развесом по 250 кг. Химический состав опытных плавок представлен в табл. 1. Т а б л и ц. а 0,005 Остальное0,1То же 0,012- 0,,021- 0,11 0,0008 Результаты сравнительных испытаний державок расточных резцов, оснащенных

- Таблица 2

Таблица эль бором - Р . Обрабатываемый 5атериал: сталь HRC .55-56. . Геометрия резцов: -5°; с ю S 30. . JjnH сравнительных испытаний были изготовлены Державки расточных резцов диаметром- 15 мм и длиной рабочей части 100 NB4 с, механическим креплением эльбора - Р. Державки изготавли вались из предлагаемой стали cbrV 7/ 210 кгс/мм и из известной стали, принятой в качестве прототипа, Испытание резцов проводилось при растачивании отверстий диаметром 1820 мм и длиной. 100 мм в высогсопрочной стали с пределом текучести Ъо, 180 - 190 кгс/мм,. HRC 55 - 56. Режим растачивания: V 32 м/мин, S -0,03 - 0,245 мм/об. , t 0,05 мм Работа без охлаждения. Результаты испытаний показали, что резцы, изготовление из известно стали работают U вибрациями, что при водит к выкраи иванию режущих кромок резцов и их низкой стойкости Т 4 15 м Обрабатываемые ими отверстия имеют конусность до 0,20 мм на 100 мм длины, чтр вызвано отжимом державки изза недостаточного сопротивления малы пластическим деформациям (низкий пре дел текучести). Это приводит к нали чию остаточных деформаций державок.

Продолжение табл. 3 шероховатость поверхности при изготовлении державок из известной стали R 40 - 20 мкм по ГОСТ 2789-73. Резцы, изготовленные из предлагаемой стали, работают без ,вибра:ции, их стойкость составляет 16-30 мин , конусность до 0,05 мм на 100 мм длины, а шероховатость поверхности Rf. 8 - 5 МКМ. по ГОСТ 2789-73. Испытания показали, что резцы, у которых державки изготовлены из предлагаемой стали,сохраняют работоспособность без вибраций лри подаче дс 0,245 мм/об. Положительный эффект от использования предлагаемой стали заключается в TOM, что улучгаается качество механической обработки труднообрабатываемых высокопрочных сталей и увеличивае ся . производительность при механической обработке. Экономический эффект при механической обработке высокопрочной стали с твердостью HRC 55 - 56 при использовании державки из новой стали составляет 2488,45 руб. ПройзвбдитеЛьность труда станочника возрастает в 2 раза за дчет сокращения мгииинного времени (увеличение подачи с S 0,03 до 0,06. мм/об, при раста.чйваний) и повышения стойкости резцов на 25%.

Формула изобретения Инструментальная сталь, содержащая углерод, никель, кремний, марганец и железо, отличающаяс я тем, что, с целью повышения предела текучести, она дополнительно содержит молибден и кальций, при следующем соотношении комЛонентов, вес.% Углерод 0,58-0,75 Никель4,8-6,0

КремнийО ДО-0,55

Марганец 0,10-0,25

0,10-0,70 0,005-0-,1 Остальное.

Источники информацйи, - принятые во внимание при экспертизе - 1, Патент ФРГ № 1213622, кл, 40 в 39/20, 1964.

2, Авторское свидетельство СССР № 392138, кл, С 22 С 38/46, 1971. . 3. Авторское свидетельство СССР № 382741, кл, с 22 С 38/46, 1971,