Штамповая сталь

,80111 СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН 7 А 150 С 22 С 38/50 альций и алюмиотношении компо жит титан, никель,ний при следующемнентов, мас.7:УглеродКремнийМарганецХром Молибден Ванадий Титан Никель КальцийАлюминий ЖелезоОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ПИСАНИЕ ИЭОБРЕТЕНИ ВТО.РСНОЬЮ СВИДЕТЕЛЬСТ(56) 1. Сталь 4 Х 5 МФС. ГОСТ 5950-73.2. Сталь 4 ХМФС, ГОСТ 5950-73, (54)(57) ШТЛМПОВЛЯ СТАЛЬ, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, молибден, ванадий, железо, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения теплостойкости и износостойкости, она дополнительно содер 0,25-0,50 0,15-,0,40 О,5-0,40 0,80-1,80 0,60-1,80 0,30-0,80 020-0,60 0,30-0,80 0,005-0,05 0,04-0,80 Остальное1Изобретение относится к металлургии, в частности к штамповым сталям для горячего деформированияИзвестна штамповая сталь 4 Х 5 МФС ЩНедостатком этой стали является относительно низкая износостойкость,Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является штамповая сталь 4 ХМФС23 состава, мас. .: 0,37-0,45 Углерод 0,5-0,8 КремнийМарганецХромМолибденВанадий 0,5"0,8 1,5-1,8 0,9-1,2 0,3-.0,5 Остальное Железо Недостатками известной стали являются относительно низкие теплостой. кость и износостойкость.Целью изобретения является повышение теплостойкостии износостойкости штамповой стали.Поставленная, цель достигается тем, что штамповая сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, молибден, ванадий, железо, дополнительно содержит титан, никель, кальций, алюминий.при следующем соотношении компонентов, мас. : Введение в сталь титана приводит к образованию труднорастворимых карбидов титана, что увеличивает устойчовсть ее против перегрева, Это дает возможность поднять температуру закалки до 1050 С. Закалка с 1050 С позволяет перевести в твердый раствор аустенита наряду с молибденом УглеродКремнийМарганецХромМолибденВанадийТитанНикельКальцийАлюминийЖелезо 0,25-0,50 0,15-0,40 0,15-0,400,80-1,80 0,60-1,80 0,30-0,80 0,20-0,60 0,30-0.,80 0,005-0,05 0,04-0,80 Остальное 11081 2практически весь ванадий и увеличить теплостойкость стали до 660 С.6Кроме того, наличие твердых карбидовтитана повышает износостойкость стали.Минимальное содержание титана встали равно 0,20 и определяется необходимым уровнем устойчивости сталик перегреву. Увеличение содержаниятитана в стали сверх 0,60 приводитк ухудшению способности ее к механической обработке (резание, фреэерование, шлифование) и понижению ударной вязкости.С целью сохранения прокаливаемос"ти предлагаемой стали на необходимомуровне, который снижается эа счетприсутствия в ней карбидов титана иуменьшения содержания хрома, в стальвводится никель в количестве не менее 0,30%. Введение никеля в стальболее 0,80. значительно увеличиваетколичество остаточного аустенита после закалки, что понижает теплостойкость стали.Введение в сталь кальция в количестве 0,005-0,05% обеспечивает необ.ходимыйуровень ударной вязкости,так как карбиды титана, присутствующие в стали, понижают его. Кальций 30в указанных пределах оказывает модифицирующее и рафинирующее влияние,вызывая измельчение зерен и очищениеих границ и, тем самым, повышает удар.ную вязкость стали. При увеличении 35 содержания кальция более 0,05 дальнейшего повышения ударной вязкости ненаблюдается.Присутствие в стали сильных нитридообразующих элементов - титана и 40алюминия, позволяет повысить ее износостойкость в результате азотации.Содержание алюминия ниже 0,04% не..позволяет получить достаточно высоких свойств при азотации, По мере 45увеличения содержания алюминия твердость и толщина аэотированного слояповышается, что приводит к росту иэносостойкости. Введение алюминия всталь более 0,8 . нецелесообразно, так 50как при этом азотированный слой становится хрупким.Содержание молибдена в стали 0,60и более обеспечивает необходимый уровень теплостойкости и прокаливаемос тиинструмента горячего деформирования. Повышение содержания молибденасверх 1,80% приводит к значительномуснижению ударной вязкости стали без.0,40 0,62 110 0,65 1,70 0,42 существенного увеличения теплостойкости,Минимальное количество хрома в предлагаемой стали, равное 0,807 обеспечивает достижение минимально 5 необходимой прокаливаемости стали и усиливает эффект вторичного твердения при отпуске за счет того, что хром способствует переходу ванадия и молибдена в твердый раствор при нагре- . ве под закалку. Это повышает тепло- стойкость стали. При увеличении содержания хрома выше 1,87 значительно возрастает скорость разупрочнения стали в процессе эксплуатациии увеличивается карбидная неоднородность, что понижает соответственно теплостойкость и ударную вязкость стали. гоВведение в сталь 0,30% и более ванадия позволяет получить заданную теплостойкость стали. Увеличение содержания ванадия сверх 0,807 нецелесообразно, так как при оптимальных температурах закалки этой стали боль ше ванадия в твердый раствор аустенита не переходит. Кроме того, наличие избыточных карбидов ванадия при содержании ванадия свыше 0,807 при водит к снижению ударной вязкости ста ли.Содержание углерода 0,257 и более обеспечивает необходимую твердость стали после закалки и отпуска. Повы- З 5 шение углерода сверх 0,507. приводит к значительному снижению ударной вязкости.Для сравнения свойств предлагаемой стали и прототипа в открытой индукционной печи с основным тиглем выплавлены плавки химического состава, приведенного в табл 1.Иеханические свойства предлагае-мой и известной стали определяют при, 20 С после закалки и отпуска на твер9дость 46-47.ед, НКС.Предел прочности и предел текучести определяют на образцах с отношением рабочего диаметра к рабочей длине 1:5 по ГОСТ 1497-73, ударную вязкость (а) на образцах (10 х 10 х 55) с надрезом типа Менаже по ГОСТ 9456-60Теплостойкость сталей оценивают температурой дополнительного отпуска (после закалки и отпуска на одинаковую твердость НКС 47-49) продолжительностью 4 ч, обеспечивающего сох. ранение твердости не ниже НКС 40.Результаты испытаний приведены в табл. 2.Из результатов сравнительных испытаний видно, что нижний уровень теплостойкости предлагаемой стали на 60 С.выше, чем теплостойкость . стали 4 ХМФС, при сохранении комплек. са механических свойств.. Износостойкость сталей оценивают по интенсивности износа образцов на машине трения СМЦ. Результаты испытаний приведены в табл. 3.Из результатов сравнительных испытаний на износостойкость видно, что нижний уровень износостойкости предлагаемой стали на 157. вышее, чем износостойкость стали 4 ХИФС.Таблица 1,2 00 акалка с20 С, масло,Ьтпуск 550 С,гв те Температура дополнительного Твердость НЕС 40-41 40-41.Таблица 3 тенсивность. из"са мг/смм Плавк Режим термической обработки"вердость НЕС лик ВККолодка Предлагаемая 46101 7 5 670 108 6-4 0 Известная стал 4,20 100) Результаты средние по 3 образцам.) Режим азотации: 520,С - 20 ч, степень диссоциации аммиака 407. Составитель В. Бростремлб Техред Т,Фанта Корректор О. Билак Редактор За илиал ППП "Патент" Ужгород, ул. Проектна Закалка с 10 1 асло, отпус 630 СС, 2 ч Закалка с 920 Смасло, отпуск550 С, 2 ч 6267/22Тираж 60 2 ВНИИПИ Государственн по делам изобрете 113035, Москва, Ж, РПодписного комитета СССРий и открытийушская наб., д. 4/5 3,5110 3,47 10 3,37" 10