Сталь

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1731858 А 51)5 С 38 ОСУДАРСТВЕННПО ИЗОБРЕТЕНИ РИ ГКНТ СССР КОМИТЕТИ ОТКРЫТИЯМ ИЗОБ НИ СПИ АВТОРСКО ВИДЕТЕЛЬСТВУ нов и М.Ф, Мордан56-194(088.8)идетельство СССР22 С 38/44, 1983,(72) В.К, Фарафо(57) Изобретенилургии, в частно в е относится к черсти к стали, пред и метал- значен 0,70-1,80 Остальное ледующие при Наиболеехнической сукту являетсяУглеродКремнийМарганецХромНикельМолибден(71) Производственное обьединение "Ура Изобретение относится к черной металлургии, в частности к сталям, предназначенным для изготовления деталей клапанной аппаратуры гидравлических прессов, к которым предьявляются требования высокой твердости, износостойкости и коррозионной стойкости в условиях ударных нагрузок,Известны хромистые и хромоникелевые стали мартенситного класса, применяющиеся в качестве материала для изготовления деталей клапанной аппаратуры гидравлических прессов, например, стали 12 Х 13, 20 Х 13, ЗОХ 13, 25 Х 13 Н 2,Однако указанные стали обладают недостаточным уровнем твердости и износостойкости. изкой к изобретению по ности и достигаемому зфаль, содержащая, мас.%:0,75 - 0,95 0,20 - 0,80 0,20 - 1,2012,0 - 13,54,1-6,50,20 - 2,50 ной для из аппаратуры рым предь твердости, и сти в услови бретения - стали, Стал при следующ мас.0; угле марганец О, 11; молиба бор 0,0005 -отовления деталей клапанной гидравлических прессов, к котовляются требования высокой зносо- и коррозионной стойкоях ударных нагрузок. Цель изо-. улучшение обрабатываемости дополнительно содержит бор ем соотношении компонентов, род 0,7-0,95; кремний 0,2-0,8; - 1,2; хром 12 - 13,5; никель 9 - н 0,2-2,5; алюминий 0,5 - 1,8; . ,005; железо остальное, 4 табл. АлюминийЖелезоСталь может содержатьмеси, мас,0,;Се а р До 0,035 Фосфор До 0,035Эта сталь позволяет получить высокий уровень твердости (55 НРСэ) путем сравнительно простой термической обработки - закалки от 1000 С и низкотемпературного старения при.470 С,Однако при изготовлении конкретных ф изделий, например деталей клапанной ап- СО паратуры, имеющих сложную конфигура- (Л цию с большим количеством осевых и Я) радиальных отверстий и резьбовых соединений, возникают большие технологические трудности, связанные с высоким уровнем д твердости, не позволяющие проводить механообработку.Так, уже после закалки от температуры 1000 С сталь закаливается на мартенсит с твердостью 50 НВСэ и механообрэботка при таком уровне твердости невозможна,Целью изобретения является улучшение механообрабатываемости в аустенитном состоянии стали, содержащей углерод, кремний, марганец, хром, никель, молибден, алюминий и железо,Поставленная цель достигается тем, что сталь, содержащая железо, углерод, кремний, марганец, хром, никель, молибден и алюминий, дополнительно содержит бор, Сталь может содержать также примеси серы и фосфора.При указанном соотношении компонентов в стали аустенит, образующийся послезакалки от 1200 С, становится относительно стабильным в отношении распада на мартенсит, что делает ее технологичной в отношении механообрабатываемости.Таким образом, предлагаемое соотношение компонентов вызвано необходимостью иметь сталь достаточно технологичную в отношении механической обработки, т,е. способную подвергаться как резанию, так исверлению, и обеспечить требуемый высокий уровень твердости,Необходимый уровень твердости достигается старением деталей, механически обработанных с припуском под шлифовку,При содержании в стали углерода менее0,70 мас. о, никеля менее 9,0 мас, 6, алюминия менее 0,50 мас. и бора менее 0,0005 мас. аустенит, образующийся после закалки от 1200 С, является нестабильным и в процессе механообработкираспадается на мартенсит с высоким уровнем твердости, что не позволяет провести механообработку.При содержании углерода более 0,95 мас,%, никеля более 11.0 мас.;, алюминияболее 1,8 мас.;6 и бора более 0,005 мас, оь стальприобретает стабильную аустенитнуюструктуру, в связи с чем распад образующегося аустенита на мартенсит в результатестарения становится невозможным, и, следовательно, становится невозможным получение требуемого высокого уровня твердости, при этом также ухудшается механообрабатываемость стали.Химические составы предлагаемой и известной стали приведены в табл.1,Сталь выплавляют в открытой индукционной печи, После гомогенизации слитки проковывают на пластины сечением 40 х 60 мм и заготовки диаметром 60 мм.Изучают механообрабатываемость сверлением и резанием предлагаемой стали в сравнении с известной после закалки заготовок в воду от 1200 С на аустенит. Твердость при этом составляет 18 - 22 НЯСэ,Изучение обрабатываемости при сверлении проводят на радиально-сверлильном станке СР-15 модели 2 А 55 с охлаждением 5 ф-ной эмульсией из эмульсола Т.10 15 20 25 30 35 40 50 Инструмент - спиральные сверла с коническим хвостовиком из быстрорежущейстали Р 6 АМ 5.При испытании фиксируют стойкостьсверл - время непрерывной работы до момента затупления, За критерий затуплениясверл принимают комплекс технологических параметров; износ по задней поверхности сверла, перемычки, а такжевыкрашивание, возникновение характерного "скрипа", треска, вибрации и т.п.Оптимальные режимы сверления определяют опытным путем и сравнивают с действующими нормативами длявысоколегированных, нержавеющих и жаропрочных сталей с коэффициентом обрабатываемости Кч=1,0,Результаты исследования механообрабатываемости предлагаемой и известнойстали при сверлении приведены в табл, 2,Из табл, 2 следует, что механообрабатываемость предлагаемой стали при сверлении (Кч=0,53-0,63) в 7-8 раз выше известной(Кч=0,08),При сверлении заготовок из известнойстали происходит вибрация инструмента,большой износсверл более 1 мм на перемычке, налипание металла на кромки и ленточки сверла, значительный износ ивыкрашивание режущих кромок, т.е, практически просверлить отверстия нужного диаметра и глубины не удается,При сверлении заготовок из предлагаемой стали вибрации инструмента, налипания на кромки и ленточки сверл ненаблюдают, Время непрерывной работысверл до момента затупления определяют, восновном, износом режущих кромок,При содержании элементов ниже и выше граничных значений (составы 4 и 5) механообрабатываемость при сверлениизначительно ниже (в 7 - 8 раз) предлагаемойстали.Изучение обрабатываемости резаниемпроводят на .токарно-винторезном станке5 1 К 62 без охлаждения. Инструмент - резец смеханическим закреплением режущей пластины. Материал режущей пластины - твердый сплав МС 2210 (ТТ 10 Е 8 Б+Т 1 С).За критерий притупления режущей пластины принимают износ по задней гранип=0,25 мм, Время стойкости инструментафиксируют до достижения износа режущейпластины по задней грани 0,25 мм,Оптимальные режимы резания опре 5 деляют опытным путем и сравнивают сдействующими нормативами для высоколегированных, нержавеющих и жаропрочныхсталей с коэффициентом обрабатываемостиКч=1,0.2 известный УглеродКремнийМарганецХромНикельМолибденАлюминийБорЖелезо 0,81 0,340,56 12,71 5,54 1,18 0,94 77,92 0,96 0,841,2213,711,3 2,54 1,84 0,006 67,6 0,68 0,18 0,16 11,2 8,8 0,16 0,47 0,0004 78,35 0,95 0,80 1,20 13,5 11,0 2,50 1,80 0,005 68.24 0,70 0,20 0,20 12,0 9,0 0,20 0,50 0,0005 77,20 0,81 0,56 0,64 12,64 10,21 0,89 0,71 0,0025 73,54 Результаты исследования механообрабатываемости сталей при резании приведены в табл. 3,Из табл. 3 следует, что обрабатываемость предлагаемой стали при резании существенно (в 3 раза) выше известной,При резании заготовок из известнойстали стойкость резцов составляет менее 1мин, при этом наблюдается сильная вибрация и скрип инструмента, выкрашивание 10режущих кромок и разрушение резцов,При резании заготовок из предлагаемой стали стойкость инструмента до износарежущей пластины по задней грани 0,25 ммсоставляет 10 - 15 мин, при этом вибрации и 15скрипа не наблюдают, Резание происходитпри нормальном образовании стружки.При содержании элементов ниже и выше граничных значений (составы 4 и 5) механообрабатываемость при резании 20значительно ниже (в 3 раза) предлагаемойстали,Таким образом, как следует из табл, 2 и3, лучшую стойкость при механообработкесверлением и резанием имеет сталь с предлагаемыми пределами компонентов,Таким образом, анализ полученныхданных показывает, что заданное соотношение элементов является оптимальным,так как при таком соотношении компонентов достигается улучшение механообрабатываемости стали,Необходимый уровень твердости на деталях из предлагаемой стали после механообработки достигается старением.В табл, 4 приведены значения твердостей, получаемых на конкретных деталяхклапанной аппаратуры из предлагаемойстали.Таким образом, предлагаемая сталь всравнении с известной обладает лучшей ме-.ханообрабатываемостью, что позволяет изготавливать из нее, .например, деталиклапанной аппаратуры гидравлическихпрессов с высоким уровнем твердости.Использование предлагаемой стали позволит повысить эксплуатационную стойкость деталей клапанной аппаратуры,сократить расход металла, увеличить межремонтные сроки прессового оборудова-ния.Формула изобретения .Сталь преимущественно для деталейклапанной аппаратуры, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, никель, молибден, алюминий и железо, о т л и ч а ю щ ая с я тем, что, с целью улучшения механообрабатываемости, она дополнительно содержит бор при следующем соотношениикомпонентов, мас.о: углерод 0,70 - 0,95;кремний 0,2-0,8; марганец 0,2 - 1,2; хром12,0-13,5; никель 9 - 11; молибден 0,2 - 2,5;алюминий 0,5 - 1,8; бор 0,0005 - 0,005; железоостальное,1731858 Таблица 2 ица лица Редактор О. Голова ектор И.Мус Заказ 1559 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101 Состав Техред ль О.Стол Моргентал