Сплав назаренко в. р для режущего инструмента

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ЗОА 1(19 2 С 38 00,37 00 рУЦ р ОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯРИ ГКНТ СССР мИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 32ЗНАЦ,йО ф3 ВЖ Ф 6 М И(71) Институт металлофизики АН УССР(56) Дзугутов М 51. Пластическая деформация высоколегированных сталей и сплавов,М Металлургия, 1977, с, 480,Скобло Т.С Малашенко Л.А, и Белогла-.зова И,А. Высокостойкая арматура длямелкосортных станов. - Сталь, 1989, 1 ч. 7,с, 89-90.Металловедение и кая обработка. Справочник, М ургиздат,1956, с. 1204,Бразгин И.А., Кукарцева Л,П. и Манусов А.Л. Уменьшение карбидной сетки в инструментальной кованой стали, - Сталь,1989, ЬВ 7; с, 87 - 88.Заявка ф Р Г 1 ч 3311185,кл. С 22 С 37/10, 1984,Изобретение относится к металлургии, в частности к производству инструментальных материалов, и может найти применение во многих отраслях промышленности для изготовления рабочих органов различных резательных машин. и измельчающих устройств, ножей и лезвий для технических целей, порошкового, и пруткового наплавочного материала для.режущих кромок инструмента и др.Сплавы железа с высоким содержанием углерода находят в технике применение в качестве рабочих органов агрегатов и машин, В ряде случаев рабочие органы не(57) Использование; металлургия и для изготовления рабочих органов различных реза- тельных машин и измельчающих устройств, ножей и лезвий для технических целей, порошкового и пруткового наплавочного материала и др. Сплав в литом состоянии содержит компоненты в следующем соотношении, мас./,: углерод 1,0 - 6,0; марганец 0,005 - 0,10; кремний 0,01 - 0,05; железо остальное, при суммарном допустимом количестве примесей не более 0,35. В зависимости от содержания углерода и термомеханической обработки твердость, вязкость и износостойкость сплава могут быть обеспечены в широких пределах. Высокие слукебные и технологические свойства, а также недефицитность компонентов обеспечивают технико-экономический эффект применения сплава, 1 табл. обеспечивают надежную эксплуатацию машин и оборудования, а также сдерживают повышение производительности из-за невысоких основных служебных свойств известных инструментальных материалов. Применение сплавов железа с высоким содержанием углерода в технике в виде сортового металла предопределяетналичие удовлетворительйой деформируемости сплава в литом состоянии (3 - 4-й балл оценочной шкалы деформируемости металлов), Содержание углерода и легирующих элементов оказывает решающее влияние на основные служебные свойства и деформируемость сплава,50 55 Известен сплав на основе железа - белый чугун (ГОСТ 1215-79), в зависимости отмарки содержащий, мас4; углерод 2,0-2,5;марганец 0,4-0,6, кремний 0,15-0,3; хром1,0 - 2,0; никель 0,3-0,5; молибден 0,2 - 0,5;железо остальное.Недостатками этого сплава, обладающего большой твердостью и износостойкостью, являются ограниченная способность кдеформацииМысокая хрупкость. Пригоденлишь для получения деталей мелкого сортамента, например, валков мелкосортныхпрокатных станов,Известей также сплав на основе железа -сталь марки У 12 А (ГОСТ 1435 - 74), содержащий, мас,00; углерод 1,16-1,23;марганец 0,17 - 0,38; кремний 0,17 - 0,33;хром, медь, никель0,20, сера0,028;.фосфор0,03; железо остальное,Недостатками аналога являются невысокие служебные свойства: устойчивая работа инструмента возможна лишь принебольших скоростях резания и при обработке материалов невысокой прочности итвердости. Указанные недостатки не позволяют использовать сталь У 12 А в устройствах для резки и обработки материалов свысокими прочностными свойствами и признакопеременных нагрузках, Кроме того,обработка давлением стали У 12 А в литомсостоянии связана с определенными технологическими трудностями,Наиболее близким к изобретению является серый чугун следующего химсостава,. мас.: углерод 3,3 - 3,7; марганец 0,1 - 0,7;кремний 1,5; никель, медь 0,4; сера, фосфор 0,08; железо остальное.Недостатками известного сплава являются низкая абразивная износостойкостьпри высоком сопротивлении истиранию,сплав относится к труднодеформируемым ипрактически не поддается обработке давлением (ковка, прокатка) в обычных условиях.Присутствие части углерода в сплаве в виделамеларного графита не позволяет сформировать режущую кромку и определяет непригодность к использованию в качествережущего инструмента.Указанные недостатки ограничиваютобласть применения сплава, который используется как конструкционный материалдля изготовления литых. корпусных деталей,тормозн ых ба рабанов, шестерней.Цель изобретения - повышение эксплуатационной стойкости режущего инструмента и улучшение деформируемостисплава в литом состоянии.Поставленная цель достигается тем, чтосплав содержит углерод, марганец, кремний и железо в следующем соотношении,мас,%:Углерод 1,0 6,0Марганец 0,005-0,105 Кремний 0,01 - 0,05Железо Остальноепри суммарном допустимом количествепримесей не более 0,35,Сплав отличается от известного спла 10 ва на основе железа по предельному содержанию углерода, марганца и кремния,улучшенными эксплуатационными показателями режущего инструмента после окончательной обработки (повышенная15 стойкость и износостойкость, возможностьиспользования при более жестких рабочихрежимах) и удовлетворительной деформируемостью в литом состоянии (4 и 5 баллыоценочной шкалы) в интервале температур20 900 - 650 С, т.е, на 150 - 200 С ниже принятого температурного режима обработки давлением углеродистых инструментальныхсталей марок У 10 А, У 12 А.Выплавку сплавов производили в ваку 25 умной индукционной печи или в индукционной печи с углеродно-восстановительнойатмосферой, Слитки остывали вместе спечью без разливки металлаили с разливкой в защитной атмосфере. В качестве ших 30 ты использовали технически чистые железои углеродсодержащее вещество, Указанныйспособ выплавки позволил получить сплав сминимальным содержанием газовых(кислород, водород, азот) примесей,35 Способ выплавки обеспечивает состав ичистоту металла, высокую способность к обработке давлением (ковкость литого металла), чего нельзя достичь для известныхсплавов железа с высоким содержанием уг 40 лерода, полученных традиционными способами выплавки с раскислением металламарганцем, кремнием и алюминием,В зависимости о 1 содержания углерода и термомеханической обработки твердость, вязкость и износосгойкость сплава могут быть обеспечены в широких пределах. Испытания на износостойкость сплава осуществлялись на установке трения, принцип работы которой основан на сухом трении контртела с поверхностью образца.Предложенный сплав при практически равном сопротивлении истиранию обладает по сравнению с прототипом лучшей абразивной износостойкостью и свободно деформируется в обычных условиях,Содержание марганца и кремния больше, чем 0,10 и 0,05 мас. Д приводит к существенному снижению износостойкости сплава. Получение сплава с содержанием марганца и кремния соответственно ниже0,0005 и 0,01 мас.% трудно осуществимо практически (для научных целей возможно) и нецелесообразно экономически из-за высокой стоимости. При суммарном количестве примесей в сплаве больше 0,35 мас,% сопротивление износу (наряду с другими свойствами) ухудшается,Отметим, что не только суммарное количество примесей более 0,35 мас,% снижает износостойкость сплава, но и содержание отдельных элементов выше допустимых пределов.Так, при содержании марганца 0,20 мас.% или кремния 0,25 мас.% и других элементов в допустимых пределах, износостойкость сплава ухудшается,Пониженное содержание вредных примесей, неметаллических включений и металлургических дефектов позволяет использовать предлагаемый сплав в состоянии высокой твердости,Из сплавов с высоким сопротивлением износу были изготовлены технические лезвия и ножи, а также рабочие органы штампов точной вырубки, которые в дальнейшем проходили испытания на производстве,Испытания на эксплуатационную стойкость в различных производственных и полевых условиях показали, что лезвия из предлагаемого сплава при резке полиэтиленовой пленки имеют стойкость в 12 раз выше, чем сталь 65 Х 13 при лучшем качестве реза; в 2,5 - 3 раза выше, чем сталь 65 Г с наплавкой порошковым материалом марки ПГ-С 27(сормайт) при работе в условиях знакопеременных и ударных нагрузок,При резке лавсановой пленки с покрытием свинцовой фольгой на эпоксидной смоле стойкость сплава выше, чем у легиро. ванной инструментальной стали 9 ХС,Штамп холодной вырубки показал стойкость в 2 - 2,5 раза выше аналогичных штампов из сталей У 8 А и Х 12 М, В процессе производства было изготовлено 224,2 тыс. деталей из ленты углеродистой стали У 8 А с НЯС 40 - 45 за 10 переточек, в то время как аналогичным штампом из сталей У 8 А или Х 12 М изготавливается в среднем 60-100 тыс. деталей за 10-15 переточек.Результаты испытаний представлены в таблице, 50 Проба на ковкость - наиболее простаятехнологическая проба деформируемостисплава, Контрольные слитки сплавов келеза с содержанием углерода в пределах 1,0;5 1,95; 2,27; 2,80; 3,10; 3,60; 3,96; 4,50; 5,20 и6,0 мас,% подвергались свободной ковке напневматическом молоте "250" (число ударов40 и 75 в мин, энергия удара 5600 Дж), Приэтом был выбран вариант деформации при10 непрерывном охлаждении слитка в интервале температур 900 - 650 С на заготовки технического сортамента (круг, квадрат,.полоса), Нагрев поковок производился в газовойпечи 2 - 3 раза до получения заготовок15 необходимых размеров.Суммарная деформация составляла-8090% ( Гист " 1,6 - 2,3) для сплавов с содержанием углерода в пределах,1,0 - 2,0% идо 50% (яист - 0,7) для славов с более высо 20 ким содержанием углерода.Деформируемость первых оценена 5-мбаллом, а сплавов с содержанием углеродасвыше 2,0% 4 - 3-ми баллами оценочнойшкалы,25 Результаты испытаний свидетельствуют об удовлетворительной деформируемости сплавов в обычных условиях,Предложенный сплав может быть использован для изготовления рабочих орга 30 нов различных резательных, размольных,дробильных машин, кормоуборочных комбайнов, ножей и лезвий для техническихцелей,Высокие служебные и технологические35 свойства, а также йедефицитность компонентов,обеспечивают технико-экономический эффект применения сплава, Режущийинструмент из сплава прошел апробацию впромышленных и полевых условиях,40 Эормула изобретенияСплав для режущего инструмента, содержащий углерод, марганец, кремний ижелезо, отличающийсятем,что,сцелью повышения эксплуатационной стой 45 кости режущего инструмента и улучшениядеформируемости сплава в литом состоянии, он содержит компоненты в следующемсоотношении, мас,%:Углерод 1,0 - 6,0Марганец 0,005 - 0,10Кремний 0,01 - 0,05Железо Остальноео3-Е Ох ч йэех а оОСОЭС 1 ХХо Бхехоэ ахЭ П Эхсгех ф чоЩ К Р Хайсаа ф щЭЭ йохох,н В С н о 1 о Е К щ С ф е а ч э 9 3- а х 3 С Х У Х Х щ а 1- й ф о 1- Э Х 1 о сЭ Х Х М а о С 3 Х Е О м ВР а м С 3 л ЭХ 9 о Я 1 т- Х.ХХ о Х О 1 2 о о Х х а Э й о с л Х Х е 1 с щ а Э Я Х Е м щ Х -К Х Э с с о Х Э с Х й о с щ Х Э 3. Хо еВ ЕоХОщ ао счЩ Ес оХЩ ЕХ Вйе оа. 1 о 1-а ем а оО ООООл ФОООО аООч о о о Ш (,3 а О а О а М О СО сч сч м л л л- сч м О О а О л л О О сч мл - м во ма щ с о Х о о 9 х 8 х 9 1- 9 о 9 З Х о Х о1 1 1 1 13 13 1 11 11 11 1 1 1 11 1.ПХ 3- Ещ о,оХ гфХ ЩОП Хщ О ХаооаХщ лс О О О Г Л Л щ г.:- а ф щ о х 1 Х Х й о е Х й 3 щ Э щл а оо ощ с и о 2 щс а щко Хщ о Ф о 2 щ Щ ф Х аг о о о х ю с й ООРо ш оа о оо Э, Э ач Х О Э Е;о х 1П 2 Х й ХХ ПХХ щ аэ х с й й Х л Б й 3 1 щоо аоа охс щхоо о К 3 :х о о П О хоо ххо З Х Э ч Э ф Б а с о о К щ С Х Х. щ 1" о Х О О о г а Х 1- 1" й Э