Инструментальная сталь

,801108127 А 22 С 38/ ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ЕТЕЛЬСТВУ АВТОРСИО улучшенияллургичесительно сооний примпонентов,8) 5. СР б(54)(57) ИНСТРУМЕНТАЛ держащая углерод, хро ванадий, железо, о т щ а я с я тем, что,АЯ СТАЛмолибд и ч а ю целью п сон,выГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРГО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(56) 1,ГОСТ 19265-73. Сталь Р2.Авторское свидетельствоВ 665016, кл, С 22 С 38/24, 1 шения режущих свойств итехнологичности при метком переделе, она дополдержит титан, бор и цирследующем соотношении кмас.Ъ:УглеродХромМолибденВанадийТитанЦирконийБорЖелезо 0,97-1,313,7 -4,63,0-4,01,0 -1,50,7 - 1,30,001-0,100Изобретение относится к металлургии, в частности к инструментальнымтеплостойким сталям, используемымдля изготовления режущего инструмента.Известна быстрорежущая сталь 5Р 6 М 5 13.Недостатком известной стали является относительно высокое содержание дефицитных легирующих элементов.Наиболее близкой к предлагаемойстали по технической сущности и достигаемому эффекту является инструментальная сталь (23 состава, мас,:углерод 1,0-1,12Молибден 4,7-5,8Хром 3,6-4,4Ванадий 1,2-1,7Церий 0,05-0,15Железо Остальное 20Недостатками этой стали являютсяотносительно невысокий уровень режущих свойств и низкая технологическаяпластичность, что не позволяет изготавливать из нее крупногабаритныйинструмент методом ковки.и.прокатки(слитки из данной стали отливаютсямассой не более 700 кг),.Цель изобретения - повышение режущих свойств и улучшение техноло- .гичности при металлургическом, пере- З 0деле,Указанная цель достигается тем,что инструментальная сталь, содержащая углерод, хром, молибден, ванадий, железо, дополнительно содержит титан, бор, цирконий, при следующем соотношении компонентов,мас.:Углерод 0,97-1,31Хром 3,70-4,60 40Молибден 3,0 в .4,0Ванадий 1,0 -1.,50Титан 0,70-1,30Цирконий 0 001 Ор 100Бор 0,0002-0,006Железо ОстальноеВведение в состав стали титанаприводит к образованию простых кар.бидов типа Т 1 С с твердостью до3200 НЧ, присутствующих в структуРе сплава в виде самостоятельнойфазовой сбставляющей. 10 Введение бора в сталь способствует повышению ее прокаливаемости, необходимый уровень которой в предлагаемой стали достигается при минимальном содержании этого элемента 0,0002.Бор, находясь в растворе, концентрируется по границам зерен, благодаРя этому повышается склонность аустенита к переохлаждению, понижается Карбиды титана мелкие (5-8 мкм) и равномерно распределены в матрице, что обеспечивает предлагаемой стали высокие режущие свойства.Титан способствует измельчению зерна в стали в литом состоянии и снижает ее чувствительность к перегреву, вследствие того, что туго плавкие карбиды титаиа задерживают объединение (рост) зерен. Отсутствие Развитой эвтектики в литом состоянии способствует повышению горячей пластичности при металлургическом пере деле, что позволяет прокатыватьслитки массой до 3,5 т,Мелкие карбиды титана предотвращают рост зерна аустенита при температуре закалки до 1200-1250 С,При этих температурах за счет растворения сложных карбидов хрома, ванадия и молибдена происходит дополнительное легирование аустенита, апри отпуске - вторичное твердениеза счет выделения мелкодисперсныхкарбидных фаз.Мелкое зерно позволяет сохранитьна высоком уровне прочность при изгибе (около 300 кг/мм) и ударнуювязкость (около 3 кгм/см),Минимальное содержание титанав стали равно 0,7. Оно определяется необходимым уровнем устойчивости стали к перегреву и количествомкарбидов, обеспечивающих режущиеи механические характеристики материала.С увеличением содержания титанав стали количество Т 1 С возрастает,и при содержании его более 1,3карбиды его располагаются не только внутри зерна, но и по границам,образуя сплошную сетку, При этомпроисходит не только увеличениекарбидной фазы, но и укрупнение самих карбидов, что отрицательно сказывается на режущих и механическихсвойствах стали, затрудняется механическая обработка (шлифование, резание, фрезование и т,д,),По этой причине содержание титана ограничено (1,3) . Выбранный интервал 0,7-1,3 обеспечивает в стали оптимальное сочетание всехсвойств и хорошую обрабатываемостьее давлением при металлургическомпеределе.Введение в состав стали цирконияв количестве 0,001 и выше способствует повышению .пластических свойств,так как благоприятно влияет на распределение сульфидных включений ипридает им более круглую форму,При введении его менее 0,001пластические свойства стали не улучшаются. Положительное влияние циркония сказывается до 0,1, С дальнейшим увеличением его содержания уровень пластических свойств стали неповышается, поэтому верхний пределего ограничен значением 0,1,Плавки С Я Мп Сг Мо Ч Т 1 2 г В Се Ре Описываемая сталь1 0,97 0,15 0,15 3,70 3,00 1,00 0,70 0,001 0,0002 - Осталь- ное 2 1,31 0,50 0,50 4,60 4,00 1,50 1,30 3 1,24 0,35 0,40 4,10 3,48 1,32 0,90 Известная сталь0,100 0,006 0,056 0,004 0,10 -ф ф 4 1,10 0,21 0,34 3,85 5,23 1,45 Таблица 2 Максимальное относительное обжатие до появления- 100 надрывов или разрушений при температурах, : - 1 ОО 850 СПлавка 80 78 74 80 79 77 76 критическая скорость закалки и увеличивается прокаливаемость стали,Предлагаемая сталь после термической обработки по оптимальному режиму (закалка с температуры 1200 Си трехкратный отпуск при 550-5600 С)имеет следующие механические свойства:Твердость, НКС 62-64Прочность приизгибе, кгс/мм 280-300Ударная вязкостькгсю м/смБалл зернаКрасностойкость,НКС (620 С, 4 ч) 57-58Химический состав исследованныхплавок описываемой и известной сталей представлен в табл. 1,Испытания резанием проводились на токарно-винторезном станке модели 1 А 62 с бесступенчатым регулированием чисел оборотов при точении стали 1 Х 18 Н 9 Т без применения смазочно- охлаждающей жидкости с режимами резания Ч = 15 м/мин, Б = 0,11 мм/об;1 мм.Геометрия заточки резцов:= 10 о= 8; Ч= 45; Ч =15; 1=0В качестве критерия износа принимался износ по задней грани равный 0,5 мм.Иснытано по 3 резца каждого состава. Усредненные данные по стойкости (Т) предлагаемой стали (плавки 1-3, и известной (4) следующие, мин:1 2052 2303 2154 185 Результаты сравнительных испытанийпоказали, что нижний уровень режущихсвойств предлагаемой стали на 20выше, чем у известной,Испытания технологической пластичности проводились методом прокаткина клин литых образцов, выплавленныхв индукционной печи. Размеры образцов 34 ф 34250 мм,Образцы прокатывались с изменением относительного обжатия по длинеот 0 до 70-80 на стане ДУО.Скорость прокатки 0,23 м/с. Передпрокаткой образцы нагревались в силитовой электропечи до температуры850, 1050, 1200 и 1150 С.Температура металла в печи фиксировалась с помощью хромельалюмеле-вой термопары, заделанной в образец.При каждой температуре прокатывалось по 3 образца.Результаты испытаний представленыв табл, 230 Годовой экономический эффект от внедрения предлагаемой стали составляет 27 тыс,руб Таблица 11108127 Продолжение табл. 2 Максимальное относительное обжатие до появленияминадрывов или разрушений при температурах,= в ,100 Плавка 1 1050 О С 1150 ОС 1200 С 850 С 80 80 78 77 55 63 75 77 П р и м е ч а н и е: Во всех образцах разрушений нет,Заказ 5841/19 Тираж 603 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д,4/5