Инструментальная сталь Советский патент 1981 года по МПК C22C38/24 

(St) ИНСТРУМЕНТАЛЬНАЯ СТАЛЬ Изобретение относится к металлургии, в частности к износостойким материалам, и может быть использован для изготовления высокопроизводитель ного дереворежущего инструмента, работающего с высокими скоростями реза ния и большими подачами. Известна сталь РбМ5, наиболее широко применяемая для изготовления тяжело нагруженного дереворежущего инструмента l . Однако применение стали РбМ5 Для дереворежущего инструмента экономически не оправдано вследствие высоко стоимости и дефицитности входящих в ее состав легирующих элементов, особенно вольфрама. Кроме того, условия работы дереворежущего инструмента ре ко отличаются от условий эксплуатации металлообрабатывающего инструмен та, для которого и разработаны быстр режущие стали. Так,. дереворежущий инструмент работает при высоких скоростях вращения (до 6000 об/мин) и С большими подачами (до 100 м/мин). Прерывистый характер резания приводит к возникновению значительных динамических нагрузок и вибраций. Поэтому для дереворежущего инструмента первостепенное значение имеют такие механические характеристики, как прочность и ударная вязкость. Но вместе с тем по сравнению с быстрорежущими сталями допускается более низкая вторичная твердость (HRC 5б-60) и более низкая теплостойкость (после нагрева при 620°С в течение 4 ч должна сохраняться твердость не менее 5 HRC). Наиболее близкой к предлагаемой является инструментальная сталь 2, содержащая вес.%: Углерод0,7-1 , Молибден3,5-7 Хром3-5,5 ВанадийО ,9-3 Кальций0,005-0,1 КремнийДо 0,5 ЖелезоОстальное

Недостатком стали являются низкая шлифуемость и стойкость инструмента в специфических условиях эксплуатации при высоких скоростях резания и больших подачах.

Цель изобретения - повышение шлифуемости и стойкости инструмента.

Поставленная цель достигается тем, что инструментальная сталь, содержащая железо, углерод, хром, молибден, iо

ванадий, кремний, дополнительно содержит церий при следующем cootнoшeнии компонентов, вес.%:

Углерод0,5-0,9

Хром3,8-5,5

Молибден2,5-3,0

Ванадий1 ,8-3,3

Кремний0,8-1,2

Церий0,08-0,15

ЖелезоОстальное

Отношение содержания углерода к содержанию ванадия составляет 0,25-0,3.

Кремний, растворяясь в твердом растворе и в карбидной фазе, повышает вторичную твердость стали, измельчает карбидную фазу, увеличивает прочность стали. Наличие церия в составе стали повышает ее вязкость и прочность, так как, растворяясь по границам зерен, церий препятствует выделению там карбидов, охрупчивающих сталь.

Слитки предлагаемой стали выплавляли в открытой индукционной печи.

Установлено, что технология проведения ковки и отжига не отличается от технологии для быстрорежущих сталей. Все 1 плавок подвергнуты исследованию. В результате изучения физикомеханических свойств опытных плавок определено оптимальное сочетание легирующих элементов.

Из сталей, приведенных в табл.1, изготовляют сменные ножи для сборных фрез, размером мм. Параметры фрез: О (диаметр) 180 мм; .В (ширина) 60 MM,Z (число ножей) Ц,

Режимы работы инструмента: Скорость резания V, мм/мин i

Скорость подачи материала и, м/мин 20 Глубина снимаемого припуска h, мм k

Средний период стойкости резцов L определяется как количество погонных метров древесины, обработанное инструментом до переточки, интенсивность выкрашивания N - как количество обломанных зубьев на каждых 100 погонных метрах древесины, интенсивность износа р - как отношение приращения величины радиуса затупления на каждых

Из технологических свойств определяется шлифуемость сталей, которая оценивается как отношение объема сошлифованного металла к объему изношенного абразива (q).

Результаты испытания представлены в табл. 2.

Из данных таблицы видно , что,шлифуемость предлагаемой стали в 1 ,( и 1,3 раза лучше, чем у стали РбМ5 и известной соответственно. Средний период стойкости резцов L предлагаемой стали в 1 ,6 раза выше, чем у стали РбМ5 и в 1,9 раза выше, чем у, известной, интенсивность износа в 1,5 раза меньше,чем у стали РбМ5 , и в два раза меньше, чем у известной и интенсивность выкрашивания N более чем в два раза (в 2,3 раза) меньше чему стали РбМ5 и в 2,8 раза меньше, чем у известной.

Особенностью предлагаемой стали является то, что после закалки в ней сохраняется небольшое количество остаточного аустенита (10-19) и для его полного разложения достаточно провести (1-2)-кратный отпуск вместо (2-3) кратного для стали РбМ5.

Сталь характеризуется высокой горячей пластичностью вследствие того, что в литом состоянии она имеет мелкозернистое строение с тонкой и местами разорванной карбидной сеткой, которая легко разрушается при ковке, прокатке и других видах горячей механической обработки.

В отожженном состоянии сталь имеет твердость, равную 200-220 НВ и хорошо обрабатывается резанием. 100 погонных метрах древесины.

VO

LTN

in LA

03

гГ I LA

I

I

vO

LA

О СМ

о

О

о

-3- 1

-a- I

-я- I

о со

о о

СЭ

CM

-а-3Г1

СЭ

см

мэ I

vO

vD

I

I

en

с vO

vO

LTl

3

СЭ

О

ОО -

ОО LA Сч|

--ч

LA см

04

I I

I I

I

о -

СЭ -

-

чО -

)

LA

LA

tr

чО

I

I

СЭ

-СМ --см

M

О О

СЭ СЭ СЭ СЗ LA (Г LA Г

-3- со

LA О LA

LA

Ч

О

ГА

«

ГА LA

СМ

ч

ГА

UA

irv

ч

-3UA CM

J

СП СЭ t Р6М50,88 0,35 5,2 k,3 1,9 5,9 Известмая0,85 0,35 3,5 3,8 3,0 Предлага0,85 0,8 3,0 3,8 3,0 - 0,15 емая Формула изобретения 1. Инструментальная сталь, содер жащая железо, углерод, хром, молибд ванадий, кремний, отличающая с я тем, что, с целью повыше ния шлифуемости и стойкости инструмента, она дополнительно содержит церий при следующем соотношении ком понентов, вес.%: 0,5-0,9 Углерод 3,8-5,5 Хром 2,5-3,0 Молибден

Таблица

3,4 1,00 5,5 1,08 2,2 1,41 - 850 0,25 0,1 715 0,33 - 1360 0,11 Ванадий1,8-3,3 Кремний0,8-1,2 Церий0,08-0,15 ЖелезоОстальное 2. Сталь по п.1, отличающая с я тем , что отношение содержания углерода к содержанию ванадия составляет 0,25-0,3. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Сталь Р6М5. ГОСТ 19265-73. 2.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2738963,кл. С 22 С 38/24, 21.03.79.