Быстрорежущая сталь

(19) (И) СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН 3(5 С 22 С 38 28 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ( 72 ) В. И. Сапон, С. Е. Кондратюк, Л,А.Сокирко, В.И,Кондратьев, Л.И.СУ- рина, А,Д.Штокман, В.Н.Тарабанов, В.Ф,Паляничка и А.Ф.Москаленко (71) Институт проблем литья АН Украинской ССР(53) 669.14.018.252.3-194(088.8) (56 ) 1. Сталь Р 18, Р 12, ГОСТ 19265-732. Сталь Р 6 М 5, ГОСТ 19265-73,(54)(57) БЫСТРОРЕЖУ 1 цАЯ СТАЛЬ, содержаШая углерод, кремний, марганец,вольфрам, молибден, хром, ванадий,железо, о т л и ч а ю ш а я с я тем, что, с целью повышения прочности, ударной вязкости жидкотекучести, она дополнительно, содержит азот цирконий, магний, медь при следующем соотношении компонентов, мас.Ъ:Углерод 0,9-1,2 Кремний 0,3-0;4 1 арганец 0,25-0,35Вольфрам 5,5-6,511 олибден 5,0-5,5 Хром 3,6-4,4 Ванадий 2,6-3,4 Азот 0,05-0,12Цирконий 0,15-0,35 Магнии 0015-0,05 Медь 1,35-1,65 Железо ОстальноеИзобретение относится к чернойметаллургии, в частности к сталям,используемым для получения литогоинструмента различного назначения,Иэвестьы быстрорежущие стали Р 18,Р 12 1,Однако при применении их в литомсостоянии стали обладают низкимипрочностными свойствами.Наиболее близкой к предлагаемойпо технической сущности и достигаемому эФфекту является быстрорежущаясталь Р 6 М 5 2 состава, мас.: 10 углеродКремнийМарганецВольфрамМолибденХромВанадийЖелезо 0,8-0,880,3-0,40,25-0,355,5-6,55,0-5,53,8-4,41,7-2,1Остальное 15 20 Однако использовать известную сталь для получения литого инстру мента не представляется возмохным 25 так как механические свойства, в частности прочность и ударная вязкость, в литом состоянии имеют низкие значения и не удовлетворяют условиям эксплуатации рехущего инструмента. Кроме того, сталь обладает пониженными литейными характеристиками - хидкотекучестью, что затрудняет изготовление инструмента методами литья.35Целью изобретения является повышение прочности, ударной вязкости, жидкотекучести стали.Эта цель достигается тем, что быстрорежущая сталь,.содержащая углерод, кремний, марганец, вольфрам,40 молибден, хром, ванадий, железо, дополнительно содержит азот, цирконий, магний, медь при следующем соотношении компонентов, мас.: 45 50 55 Содержание углерода в пределах 0,9-1,2 способствует повышению прочности и твердости, что ведет к 60 повышению стойкости инструмента, а также повышается ее технологичность при литье - жидкотекучесть,Количество углерода менее 0,9 нежелательно, так как влечет неоправ углеродКремнийМарганецВольфрамМолибденХромВанадийАзотЦирконийМагнийМедьЖелезо 0,9-1,20,3-0,40,25-0,355,5-6,55,0-5,53,6-4,42,6-3,40,05-0,120,15-0,350,015-0,051,35-1,65Остальное данное снижение режущей способностйстали. Введение углерода свыше 1,20приводит к резному повышению хрупкости инструмента.При установленном количестве углерола 0,9-1,20 в сплав введено 2,63,4 ванадия, что приводит к увеличению в стали более компактного по объему карбида ванадия, а следовательно, к уменьшению объема карбиднойфазы и повышению прочности и ударнойвязкости инструмента. Кроме того,часть ванадия образует нитриды, которые повышают механические характеристики сплава, а именно прочность, ударную вязкость и твердость.Азот образует иэносостойкие нитриды и карбонитриды ванадия, равномерно расположенные в матрице сплавакоторые являются упрочняющими фазами, что ведет к повышению твердости стали после литья на 2-3 ед. НКС,а такхе уменьшению склонности к перегреву при закалке. Кроме того, частьазота идет на образование нитридациркония, являющейся ультрадисперсной упрочняющей фазой, которая, вотличие от карбонитридов ванадия, нерастворяются в стали при температурахзакалки 1220-1230 С, Содержание азота менее 0,05 не приводит к образованию упрочняющих нитридных фаз ипоэтому не оказывает существенноговлияния на повышение механическихсвойств сплава, Содержание его сверх0,12 приводит к охрупчиванию сплава.Цирконий вводится в сплав с цельюИзмельчения дендритной структурысплава, устранения карбидной сетки,.повышения прочности и ударной вязкости, а такыре способствует коалесценций неметаллических включений, образует сложное дисперсное соединениесульфидов, оксикарбонитридов, которые модифицируют структуру, что положительно сказывается на стойкостиинструмента, повышают жидкотекучестьстали. Содержание циркония в сталименее 0,15 не оказывает заметноговлияния на свойства стали, в то жевремя концентрация циркония сверх0,35 снижает прочность и ударнуювязкость сплава,Медь является технологической добавкой, вводимой в сплав с целью повышения его жидкотекучести при литье и увеличению сопротивления статическому изгибу, положительно влияющему на стойкость инструмента, Концентрация меди в сплаве менее 1,35 недостаточно повышает жидко- текучесть сплава, содержание свыше 1,65 приводит к образованию в структуре сплава значительного количества аустенита, снижающего твердость стали. Причем содержание меди в пределак 1,35-1,65 обуславливает эффективное1062297 500-600 ОС, закалка с 1220-1230 С (масло), отпуск 3-х кратный 560- 5800 СХимический состав стали, ее литейные и механические свойства приведены в таблице и подтверждаются актом испытаний. Предлагаемая сталь .имеет в 1,5- 2 раза более высокую прочность и ударную вязкость, на 15-20 более высокую жидкотекучесть, чем известная сталь Р 6 М 5,Ожидаежй экономический эффект за счет увеличения срока службы инструмента в 1,5 раза и уменьшения трудо-. затрат на его изготовление в 2-.2,5 раза по предварительным расчетам составит 107 тыс. руб. в год. Сталь Плавка Химический состав мас.ч 51 Мп Мо Сг Известная 1 1,9 0,38 0,40 0,86 5,9 5,3 3,8 Пред- лагаемая 2 5,5 0,30 0,25 0,90 2,6 3,6 5,0 0,28 0,31 0,33 2,8 3,8 5,0 5,7 0,29 2,8 0,97 . 5,9 3,9 5,1 2,9 5,2 5,9 1,01 3,9 3,0 4,1 5,2 6,1 1,08 3,0 4,1 5,2 1,12 6,2 3,2 4,2 1,15 5,4 6,2 3,3 4,2 1,186,4 5,4 3,4 4,4 5,5 6,5 1,20 10 влияние циркония на свойства сплава.Введение в сплав магния в количестве 0,015-0,05 способствуетсфероидизации образующихся нитридныхфаэ и их равномерному распределениюпо всему объему сплава, что влечетповышение ударной вязкости стали.Содержание магния ниже 0,015 не оказывает существенного влияния на егомодифицирующее действие. 1 ОВведение магния свыше 0,05 связано со значительными технологическими трудностями,Сталь подвергается термическойобработке по следующему режиму: отжиг при 860-800 оС в течение 3-4 ч,охлаждение до 740"760 С и выдержка4-5 ч, затем охлаждение в печи до 0,33 0,29 0,35 0,31 0,37 0,320,37 0,33 0,39 0,34 0,40 0,361062297 Продолжение таблицы химический состав, мас. В Литейные свойства Механические свой- ства Плавка Сталь ОТвер- дость гг Жидкотекучестьпри 1530+ИзвестнаяПредлагаемая Ост альное 180 1,7 63,0 0,05 0,015 1,35 0,08 0,020 1,38 0,10 0,026 1,43 0,10, 0,029 1,49 2 0,15 3 0,18 4 0,20 5 0,23 636 642 648 654 0,10 0,034 1(52 657 б0,28 659 0,11 0,040 1,57 0,11 0,043 1,60 0,11 0,048 1,62 7 0,30 8 0,31 9 0,33 10 0,35 664 663 663 0,12 0)050 1,65 Составитель И.Брострем Редактор Н,Рогулич Техред А,Ач Корректор А,ИльинЗаказ 10163/30 Тираж 627 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб.,д.4/5