Сплав на основе железа

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 11 ц 810846 блюз Советских Социалистических Республик(45) Дата опубликования описания 07.03.81(51) М. Кл.С 22 С 37/10 Государстееииык комитет СССР по делам изобретений и открытий.;" лф1 Г. И. Сильман, М, С. Фрольцов, А, А. Жуков, А. И. Сысоев и Ю. В. Жаворонков Брянский технологический институт и Брянский завод ирригационных машин(54) СПЛАВ НА ОСНОВЕ ЖЕЛЕЗА 2,05 - 2,15 2,0 - 2,5 2,5 - 3,0 6,5 - 8,0 7,5 - 8,5 До 0,4 До 04 До 0,4 Остальное 21Изобретение относится к металлургии,конкретнее к изготовлению сплавов для режущих, давильных и мерительных инструментов,Известна быстрорежущая сталь следующего химического состава, вес. %:Углерод 0,8 - 0,9Хром 3,8 - 4,3Вольфрам 6 - 7Молибден 4,8 - 5,3 10Кобальт 4,8 - 5,3Ванадий 1,7 - 2,2Азот 0,04 - 0,09Цирконий 0,11 - 0,12Железо Остальное ,11 15Недостатком известного сплава являетсяего дороговизна из-за присутствия дорогостоящих металлов.Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является сплав следующего химического состава, вес. %:УглеродВольфрамМолибден 25ХромВанадийКремнийМарганецНикель 30Железо 2Данная сталь после горячей прокатки и отжига имеет следующие механические свойства:Прочность на изгиб, кгс/мм 2 200 в 2 Ударная вязкость, кгс м/смз 1,4 - 1,6 Твердость после закалкиот 1210 в 12 С и отпускапри 560 в 5 С три разапо одному часу, НКС 65 - 67Теплостойкость, С 635 Известная сталь предназначена для изготовления режущих инструментов, обрабатывающих углеродистые и легированные стали на обычных скоростях резания,Недостатком известного сплава является низкий выход годного (70%), вызванный наличием трещин в сердцевине и раскалыванием заготовок из-за неоднородности строения, что проявляется при горячей пластической деформации, и, наконец, наличие дорогостоящего дефицитного вольфрама. Все это повышает стоимость стали до 4000 руб. за одну тонну в зависимости от профиля проката.Целью изобретения является получение высоких быстрорежущих свойств и снижение стоимости сплава,Данная цель достигается тем, что сплав. включающий углерод, молибден, хром, ванадий, кремний, марганец и железо, содер810846 Марганец 0,4 - 2,0 Железо ОстальноеВ качестве примесей в сплаве могут присутствовать сера (до 0,05 вес. % ) и фос фор (до 0,1 вес. %). Химический состав имеханические свойства приведены в табл.1 и 2. жит компоненты,ношении, вес. %:УглеродМолибденХромВанадийКремний 1,6 - 2,4 0,8 - 3,5 8,1 - 9,5 6,0 - 7,8 1,6 - 3,2 Таблица 1 Номер плавки 560 Мо Мп 540 Сг 520 500 60 - 62 59 - 61 59 - 61 88 2 8,1 9,5 8,2 8,3 8,1 2,20 2,48 2,79 2,59 3,24 2,40 1,60 2,34 2,30 2,42 3,20 3,20 0,80 3,50 1,05 1,27 1,99 1,20 1,30 1,28 0,42 62 - 65 60 - 61 62 - 65 60 - 63 63 - 67 61 - 63 62 - 64 63 - 65 62 - 64 7,8 6,0 7,2 7,3 7,3 7,2 6,8 2,40 1,60 1,96 2,04 2,28 2,04 2,03 59 - 61 60 - 61 61 - 63 59 - 63 60 - 62 60 - 62 59 - 60 59 - 62 59 - 60 60 - 62 60 - 61 60 - 62 62 - 64 60 - 62 60 - 62 5 Э - 61 Таблица 2 Свойства Вид термической обработки а,кгсм 1 смкгс/мм 55 - 65 60 - 70 Отжиг при 900 С 0,5 - 0,8 0,4 - 0,5 80 - 100 100 в 1 28 - 32 62 - 64 Все плавки указанного химического состава проводились в открытых индукционных печах в основных тиглях на стальном металлоломе. Жидкий металл разливался в сырые песчано-глинистые формы. Отливаемые заготовки имели форму сечением 22 Х Х 14 мм, 18 Х 18 мм, длиной 125 мм,После удаления литниковой системы 15 стержни отжигались по режиму, нагрев до 900 - 950 С с выдержкой 2 - 2,5 ч, охлаждение с печью до 600 С, окончательное охлаждение до комнатной температуры на спокойном воздухе. После отжига твер дость не более НВ 300.Заготовки обрабатывались строганием до формы цельных проходных прямых правых резцов размером 20 Х 12 Х 120 мм и 16 Х Х 16 Х 80 мм, а головки резцов фрезерова лись до заданной геометрии, Подготовленные резцы подвергались термической обработке по режиму: закалка с 1150 - 1170 С в индустриальном масле; однократный отпуск при 500 в 5 С в течение часа. 30Прочность и ударная вязкость приведены для сплавов в отожженном состоянии. Таблица 3 Номер сплава 20 60 60 - 70 80 - 85 55 - 65 60 - 65 60 - 65 55 - 65 55 - 65 100 в 1 95 - 106 96 - 100 100 в 1 90 - 105 90 - 105 90 - 105 55 - 60 115 в 1 Р 18 взятые в следующем соотСодержание элементов, мас. о; Закалка от 1150 С и однократный отпуск при 500"С Твердость Н 1 сС после закалки с 1150 С и отпуска при температуре, С Результаты испытаний литых резцов из этих сплавов в сопоставлении с резцами из быстрорежущей стали Р 18 и РбМ 5 приведены в табл. 3, 4. Время работы резцов до переточки,мин, при скорости резания, м/мин810846 Таблица 4 Время работырезцов допереточки,м н, при скорости резания80 м,мин Твер дость резца НЙС Номер опыта Материал резца72 10 81 15 Среднийпоказатель 20 62 47 40 69 72 64 Р 6 М 5 63 63 64 65 64 65 25 64 59 Среднийпоказатель 30 СССР СССР Резцы испытывались при точении заготовок из стали 45 при подаче 0,13 мм/об., глубине резания 0,25 мм и скоростях резания 20 и 60 м/мин без использования ох лаждающей жидкости. Резцы из сплава4 (см. табл.1) испытывались также в сопоставлении с резцами из быстрорежущих сталей Р 6 М 5 и Р 12 К 9 (табл. 3). Испытания проводились на шестишпиндельном ав томате 1 Л 240-б при изготовлении специального болта из калиброванного шестигранника (сталь 40 Х) с размером под ключ 30 мм.Из приведенных данных видно, что стой кость литых резцов из описываемого сплава при резании стали 45 находится на уровне стали Р 18 при повышенных скоростях резания (около 60 м/мин) и на 10 - 15% уступает ей при небольших скоростях 50 (-20 м/мин). При резании стали 40 х стойкость резцов из описываемого сплава находится на уровне быстрорежущей стали РбМ 5 и составляет 82 - 86% от стойкости резцов из стали Р 12 К 9.ооЗаготовки из описываемого сплава удовлетворительно обрабатываются резанием, имеют более низкую температуру нагрева под закалку (1150 в 11 С вместо 1210 - 1230 С для известного сплава), Технология выплавки не меняется по сравнению с прототипом.Для обеспечения достаточной прочности и вязкости и удовлетворительных режущих свойств литого инструмента (без горячей пластической деформации) содержания ванадия и углерода должны находиться в следующем соотношении:% 17)25+21% С.При соблюдении этого соотношения в структуре сплава кристаллизуются первичный аустенит и эвтектпка, состоящая из аустеннта н карбидов ванадия. Прочный карбидный скелет эвтектических колоний обеспечивает повышенные прочностные и режущие свойства сплава без сильного снижения вязкости. При отступлении от сбалансированного соотношения между содержаниями ванадия и углерода в сторону дефицита по ванадшо кристаллизуется еще один вид эвтектнки, состоящий из аустеннта, карбида МСз и карбида ванадия. При этом свойства сплава (особенно его ударная вязкость) ухудшаются и сплав может оказываться непригодным для изготовления литого инструмента. Формула изобретения 1. Сплав на основе железа, содержащий углерод, молибден, хром, ванадий, кремниймарганец, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью снижения стоимости сплава при сохранении высоких быстрорежущих свойств, он содержит компоненты в следующем соотношении, вес. %:Углерод 1,6 - 2,4 Молибден 0,8 - 3,5 Хром 8,1 - 9,5 Ванадий 6,0 - 7,8 Кремний 1,6 - 3,2 Марганец 0,4 - 2,0 Железо Остальное2. Сплав на основе железа, о тл н ч а ющ и й с я тем, что содержание ванадия и углерода удовлетворяет соотношению% 1/) 2 5+2,1 % С. Источники информации,принятые во внимание прн экспертизе