Штамповая сталь

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик Оп ИСАНИЕИЗОЬВЕТЕ Н ИяК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 829713(22)Заявлено 06,08,79 (21) 2805181/22-02с присоединением заявки РЙ -(51) М. Кзт. С 22 С 38/24 Гасударственный камнтет СССР ао делам изобретений н открытнй(53) УДК 669.15- -194 (088. 8) Дата опубликования описания 18. 05. 81 С.И. Тишаев, Н,В. Стаценко, Ю,М. Политаев, В.С. Виниченко,А.И. Хитрик, В,Н. Ковалев, В.Д, Стоценко, В.И. Усенко,А.А. Мяконьков и В.Я. Тарасов(71) Заявител 54 Изобретение относится к металлургии, а конкретнее к инструментальным сталям для горячего объемного деформирования, тяжелонагруженного штампового инструмента, эксплуатируемого в условиях динамического нагружения с удельными давлениями до 100 - 120 кГс/мм и повышенного разогрева поверхности гравюры до 750-800 С (рабсчие вставки, матрицы, пуансоны и выталкиватели штампов кривошипных горяче-штамповочных прес сов, винтовых и гидровинтовых пресс- ,молотов при штамповке труднодеформируемых сталей и сплавов 4 О близкой к пр ой сущноститальноедлагаемой остиг повая стал является ш я, вес.7.:рга оль ра МолибдеВанадийНиобий Никел Желез сталь соде тампо Основные недостатки этой стали пониженная ударная вязкость и плас тичность в интервале 20-350 С, что делает невозможным. ее практическое применение дпя изготовления сложных тяжелонагруженных штампов горячей объемной штамповки, работаю,22-0,356,5-9,58-110,5-6,50,5-15,5-15,5 Известнаащая, вес. Углерод Хром Вольфрам Молибден Ванадий Кобальт КремнииЖелезоНаиболеепо техничесмому эффект21,содержащУглеродКремний 0,3-0,6 0,3-1,5 0,4-1,22,0-3,5 2,5-4,0 0,6-1,5 1,3-2,0 ,05-0,2 0,1-0,6 Остальное20 35 Выплавку предлагаемой стали производят в лабораторной открытой индукционной печи емкостью 50 кг и разливают в слитки массой 50 кг, которые после отжига куют на прутки сечением 35 35 мм (степень укова 12). Из полученных прутков изготавливают образцы для изучения структуры и свойств сталей. Химический состав сталей представлен в табл, 1,3 82971 щих в условиях динамического нагружения.Цель изобретения - повышение пластичности и вязкости высокопрочной штамповой стали для горячего дефор 5 мирования.Поставленная цель достигается тем, что штамповая сталь дополнительно содержит церий и кальций при следующем сботношении компонентов, 10авесДУглерод 0,37-0,50Кремний 0,30-1,0марганец 0,30-1,00Хром 2,50-3,4015Вольфрам 1,20-2,00Молибден 1,20-2,00Ванадий 1,20-1,80Церий 0,01-0,10Кальций 0,0005-0,01Железо ОстальноеПри этом отношение (Сл.э.,С) суммы произведений содержаний хрома, вольфрама, молибдена и ванадия на соответствующий коэффици ент к содержанию углерода составляет 1,3-1,7, Коэффициенты определяются как частное от деленйя содержаний (7 ат) углерода и карбидообразующего элемента в специальном 50 карбиде, образуемом последним в отожженной стали, и составляет: для хрома 0,085, вольфрама 0,0327, молибдена 0,0622 и ванадия 0,205.Приведенные значения коэффициентов расчетным путем по данным фазового состава предлагаемой стали и равняются частному от деления произведения атомного веса углерода на число его атомов, на произведение 40 атомного веса карбидообразующего элемента, на число его атомов в молекуле специального карбида, образуемым последним в отожженной стали.Определяют величину зерна аусте нита при нагреве, твердость после 3 Фзакалки и отпуска, теплостойкость, механические свойства при растяжении и ударном изгибе, износостойкость.Теплостойкость оценивается температурой дополнительного изотермического отпуска образцов 155 15 мм, предварительно термически обработанных на НЫ 48-50, продолжительностью 4 ч, обеспечивающего сохранение твердости не ниже НВС 40, Этот уровень твердости является пределом, ниже которого в тяжелонагруженных штампах наблюдается интенсивное развитие процессов смятия и износа,Прочность и пластичность при растяжении (при комнатной и повышенной темпераТурах) определяют на образцах рабочим диаметром 6 мм и расчетной длиной 30 мм (по ГОСТ 1497-73), а ударную вязкость - на образцах 10 10 55 мм с надрезом типа Менаже (Г= мм), по ГОСТ 9454-60, 9456-60.Износостойкость излучается с помощью специальной установки на базе токарнозатылочного станка. В качестве второго материала трущейся пары используется твердый сплав ВК. Удельное давление на образец 17,8 кГс/мм, температура: максимальная 600 С, минимальная 450 С, скорость вращения 1,2 об/мин. Износостойкость оценивается потерей веса образца.829713 8 о м Ол л о о о о СО мщ оо л л л л л щ сч о.сч л л л л л л л л ныолФормула изобретения 20 1, Штамповая сталь, содержащаяуглерод. кремний, марганец, хром, вольфрам, молибден, ванадий, железо, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повьппения пластичности и вязкости, она дополнительно содержит церий и кальций при следующем соотношении компонентов, вес.%: За Углерод 0,37-0,50Кремний 0,30-1,00Марганец 0,30-1,00 Хром2,50-3,40 Вольфрам 1,20-2,00 Молибден 1,20-2,00 Ванадии 1,20-1,80 Церий 0,01-0,10 Кальций 0,0005-0,01 Железо Остальное 2, Сталь по п. 1, о т л и -ч а ю щ а я с я тем, что соотноше.ние суммы легирующих элементов ксодержанию углерода удовлетворяет 4 з .следующему соотношению: 061 Ж Ио + О 90593,.1 79 9.19 313894, кл. С 22 С 38/30,.1971.2. Авторское свидетельство СССР1, Авторское свидетельство СССР, Ф 250460, кл. С 22 С 38/48, 1970.Составитель, С. ДеркачеваРедактор Т. Гыршкан Техред Н.Келушак Корректор М, ДемчикЗаказ 27 Г.8 26 Тираж .681 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, ЖРаушская наб. д. 4/5 1 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе Филиал ППП "Патент , г, Ужгород, ул, Проектная, 4 9 82В табл. 2 показанымеханическиесвойства главок.Из табл. 2 видно, что предлагаемая сталь после закалки от оптимальной температуры (1110-1130 С) с охлаждением в масле и последующего отпуска на твердость НВС 48-50 обычнорекомендуемую для тяжелонагруженныхштампов горячего объемного деформирования, имеет более высокие пластичность и ударную вязкость в 1,3-1,4раза и в 1,5-2,0 раза (соответственно) в интервале температур испытаний20 350 оС по сравнению с известнойсталью при примерно равных теплостойкости и износостойкости при повьппенных температурах,Оптимальные значения (Е л.э./С)находятся в пределах 1,3-1,7. Вэтом случае достигается наилучшее сочетание вязкости, пластичности, теплостойкости и износостойкости приповышенных температурах, При меньших значениях Е л,э./С несколькоснижаются теплостойкость и износостойкость стали, а при больших -вязкость и пластичность.Произведена опытно-промьппленнаяплавка предлагаемой стали в десятитонной электродуговой печи, Церийвводится на штанге в виде ферроцерияв печь перед выпуском плавки, а кальций - в виде кускового силикокальция в ковш под струю металла. Заданная величинал.э./С легко обеспечивается путем соответствующих корректирующих добавок, углеродсодержащих материалов и ферросплавов в период доводки. Металл разливается визложницы для слитков массой 2,8 т,которые прокатываются на стане "950"на прутки диаметром 80 мм с высоким выхо;.;ом годного металла (72-74%).Качество металла по результату исследований соответствует требованиям2 0,0815% Сг + 0 0327% Ы + О% С 9713 10ГОСТ 5950-73 и совпадает по уровнюсвойств опытно-нромьппленной и лабораторной выплавки.Из прокатаф 180 мм методом ковкиизготовляют рабочие вставки250 150 80 мм, которые после термической обработки по оптимальным режимам испытываются на стойкость пригорячей штамповке заготовок турбо лопаток из жаропрочного сплава наКГШП усилием 1600 тс. Средняя стойкость вставок из предлагаемой сталив 1,5-1,7 раза выше стойкости вставок из известной стали. 5 Зкономический эффект от применения 1 т предлагаемой стали составитоколо 1200 руб,