Литейная сталь

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советск изСоциалиетичееиикреспублик 11821522 61) Дополнительное к авт, свид-ву22) Заявлено 15,06,79 (21) 2779203/2 ЪМ. Кл.С 22 С 38/54,8 ата опубликования описания 2) Авторы изобретен ернявскийА, Вихляе к,С,Н,Приенко, Ю. П.овалев и Л,Л, А, ПознА П Федор еров, А, И, Члексеев, А,С кус Пи 1 Заявите Украинской СС нститут лем лит) ЛИТЕЙ АЛЬ обре те таллургии и лстности к выссталям для горИзвестнавесЛ:УглеродМарганецКремнийХромНикель вым 0,46-0,5 0,4 -0,7 0,8 1 2,2 -2 0,8 -1 МолибденВанадийБерийЦирконийБорАлюминийТитан 0,26-0,34 О, 15-0,350,3 -0,6 2,0 -2,5 1,2 -1,5 0,4 -0,6 0,25-0, 40 тальное МедьЖелезоПосле закари 610 Свмм эта с 400 хан т епкин свойст елез ние относится к черной итейному производству, ококачественным штамп ячего деформирования. сталь 111, содержаща 0,8 -120,3 -О,50,001 -0,20,005 -0,30,0001 -0,0010,005 -1,00,005 -0,30,01 -0,4Остальноеот 9800 С и отпускатовках на глубинеь имеет следующие меа; пр.дел прочности 143 кгс/мм, предел текучестич.130 кгс/мм, относительное удлинен 11%, относительное сужение 46%, ударная вязкость 3,2 кгс.м/см, твердость2НКС 44,Недостатки этой стали - низкая вязкость как результат развития карбиднойнеоднородности, и рост зерна в крупногабаритных штампах на глубине 300400 мм, что приводит к быстрому разупрочнению металла в процессе эксплуатации штампа,Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемой является литейная сталь 2, содержащая, вес.%:УглеродКремнийМарганец827 4и редкоземельные металлы при следующемсоотношении компонентов; вес.7 о:Углерод 0,26-0,34Кремний - 0,15-0,35Марганец 0,30-0,.60Хром ; 2,0-2,50Никель 1,20 -1,50Молибден 0,40 -0,60,Ванадий 0,25 -0,40Алюминий 0,01 -0,05Титан 001 01Бор 0,0001-0,002Кальций 0,005-0,05Редкоземельныеметаллы 0,005-0,08Железо ОстальноеВ табл. 1 приведены химические со- ставы различных вариантов предлагаемойстали, которую выплавляют в 300-килограммовой индукционной печи методом переплава, При фракционной разливке расплав обрабатывают различными добавкамилигатуры, содержащей алюминий, ванадий,титан, бор, кальций, РЗМ и никель, Приэтом температура стали находится науровне 1610+10 С, Химический составоисследуемых сталей приведен в табл. 1,Таблица 1 Химические. составы опытных штамновых сталей,Химический состав, вес,% угл крем- марга хром никел молибден ванади алюми тита квльи бср РЗМрод ний нед ний пп Известная сталь 0,50 0,32 1 0,32 030 045 2,20 1,30 Предлагаемая сталь ОДО 005 0002 008 0,03 0,01 0,0007 0,08 005 0 02 Ое 001 0,005 0,05 0,030,00150,03 0,01 0,008 0,0001 0,02 0,03 0,02 0,03 0,05 0,01 0,500,500,600,400,40 0,30 0,35 0,40 0,35 0,25 0,28 0,15 0,34 0,20 0,30 0,27 0,26 0,33 0,27 0,35 2,10 2,30 2,10 2,00 2,50 1,30 1,20 1,30 1,50 1,40 0,40 0,60 0,45 0,30 0,38 3 5 6 Все стали подвергаются исследованию 45на литейные и механические свойства,теплостойкость, износостойкость и раэгаростойкость,Из литейных свойств стали определяют 5 й жидкотекучесть и трещиноустойчивость, как наиболее важные свойства, во многом определяющие качество отливок; жидкотекучесть определяют методом вакуумного всасывания по длине заполнения расилавом 55 кварцевой трубки диаметром 5 мм при разрежении 200 мм рт.ст. и при постоянной температуре перегрева, Трещиноустойчи 3 82После закалки от 930 С и отпуска при 550 С эта сталь обладает следующимокомплексом свойств: предел прочности 155 кгс/мм, предел текучести 135 кгс/аlмм,относительное удлинение 18%, отно 2сительное сужение 18%, ударная вязкость 3,2 кгс,м/см .2Недостатки такой стали - склонность к росту зерна при нагреве под закалку, недостаточно высокие пластичность, теплостойкость, износостойкость и разгаростойкость, а также низкие литейные свойства, особенно жидкотекучесть и трещиноустойчивость, что в итоге снижает эксп -луатвционную стойкость изготовленных из нее литых штамповых инструментов,Цель изобретения - снижение склонности к росту зерна при нагреве под закалку, повышение пластичности, теплостойкости, износостойкости, разгаростойкости и литейных свойств стали. Поставленная цель достигается тем, что литейная сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, никель, молибден, ванадий и железо, дополнительно содержит алюминий, титан, бор, кальций вость отливок оценивают пообшей плоша,ди горячих трещин, возникающих в термическом узле технологической кольцевойпробы, изготовленной по выплавляемыммоделям.Механические испытания проводят пообщепринятым образцам на разрыв и ударную вязкость по ГОСТ 1497-73 и ГОСТ9454-78, соответственно термообработанных по режиму: отжиг при 850 С, за.калка от 930 ОС в масле и отпуск при530-540 С на твердость НРС 40,Результаты испытаний приведены втабл. 2,Таблица 2 ханические свойства Опытнаясталь Он. я.пп ая сталь 18 Из135 конан 155 ес ая сталь литая 14 редлагаемая ста 152 150 151 149 148 134 12,4 134 12,2 133 11,9 13111,3 132 10,6 2 45,2 45 ф 1 43,6 4,3 4,3 4 1 1 1 3 4,0 3,9 0 4 2 Табл иц Опытная сследуемыесвойст сталь % пп балл аустенитног и ниеостойкос 950 С 980 3 звестная сталь ков О 9 Известная сталь лита 6, 36 редлагаемая стал. 7 В процессе определения раэгаростойкости опытных сталей образцы диаметром и длиной 20 мм нагревают до 650 С в свинцовой ванне и охлаждают в воде. С целью создания наибольших напряжений в образце, термоциклирование проводят так, чтобы создавался значительный перепад температур между поверхностным слоем и сердцевиной части образца: нагрев в течение 10 с, охлаждение 5 с. За критерий разгаростойкости принимают число циклов до появления первых трещин, наблюдаемых визуально.Износостойкость стали определяют на машине МИм в водной среде, Скорость перемещения трущихся поверхностей 1 и/с при удельном давлении на испытываемый 5 кгс/см, В качестве контртела применяют образец из стали 2 Х 13 с твердостью НКС 40. Износ материала определяют по потере веса образца в процессе ис 2пытаний.Теплостойкость сталей определяют попредельной температуре, до которой стальсохраняет необходимую твердость, после4-часового отпуска при 600 С,ьСклонность сталей к росту зерна характеризуют по величине аустенитногозерна после нагрева под закалку до 930,980, 1020 С в соответствии с ГОСТ5639-65 по 12-балльной системе,33 Результаты испытаний на величину зерна, теплостойкость, износостойкость и.разгаростойкостьприведены в табл, 3,7 82Результаты испытаний, приведенные в табл. 2 и 3, позволяют сделать следующие выводы.Пластические характеристики предлагаемой стали превосходят свои показатели в известной стали в литом варианте в 1,5-2,5 раза. При этом прочностные свойства предлагаемой стали превосходят известную литую сталь и достигают уровня кованого варианта ее изготовления,Предлагаемая сталь имеет более высокие- литейные свойства, чем известная . Жидкотекучесть и трещиноустойчивость отливок соответственно увеличиваются на 20-40% и 10-15%, Это обеспечивает снижение брака отливок по литейным дефектам на 7-12%.Размер аустенитного зерна предлагаемой стали существенно меньше известной стали в литом варианте и несколько меньше кованого варианта, о чем свидетельст-. вует увеличение балла зерна.Более заметно предлагаемая сталь превосходит известную по износостойкости и разгаростойкосги, независимо от вида из готовления, Так, известную литую сталь она по износостойкости превосходит на 25-33%, а по разгаростойкости - на 24- 33%. А показатели известной кованой стали предлагаемая сталь соответственно превосходит на 50-55% и 49-58%. По теплостойкосги предлагаемая литая сталь практически не уступает известной кованой.Таким образом, повышенный уровень пластичности, теплосгойкости, разгаростойкости и износостойкости предлагаемой стали позволяет применять ее для изготовления литых тяжелонагруженных крупных молотовых и прессовых штампов, штампо 1527 вых инструментов горизонтально-ковочныхмашин и других инструментов горячегодеформирования,5 Фор мула изобретен ия 25 30 Литейная сталь, содержащая углерод,кремний, марганец, хром, никель, молиб-.1 О ден, ванадий и железо, о т л и ч а ю -щ а я с я тем, что, с целью снижениясклонности к росту зерна при нагреве подзакалку, повышения пластичности, теплостойкости, износостойкости, разгаросгойкости и литейных свойств, она дополнительно содержит алюминий, титан, бор,кальций и редкоземельные металлы приследующем соотношении компонентов,вес.%:го Углерод 0,26-0, 34Кремний О, 15-0,35Марганец 0,3 -0,6Хром 2,0-2,5Никель 1,2 -1,5Молибден 0,4 -0,6Ванадий 0,25 -0,4Алюминий 0,01 -0,05Титан 0 01-0 1Бор О, 000 1-0,002Кальций О, 005-0, 05Редкоземельныеметаллы 0,005-0,08Железо ОстальноеИсточники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССРМо 554309, кл, С 22 С 38/54, 1977,2. Геллер Ю, А. Сталь марки ЗОХ 2 МНФ,Инструментальные стали, М"Металлургия", 1975, с, 23, 554, Составитель С, ИеркачеваРедактор И. Касарда Техред С.Мигунова Корректор М. ДемчикЗаказ 1724/42 Тираж 681 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж 35, Раушская набд. 4/5Филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4