Инструментальная сталь

(51) МПК (2009) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Белорусский национальный технический университет(72) Автор Федулов Владимир Николаевич(73) Патентообладатель Белорусский национальный технический университет(57) Инструментальная сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, никель, молибден, ванадий и железо, отличающаяся тем, что содержит компоненты в следующем соотношении, мас.углерод 0,65-0,75 кремний 0,60-0,90 марганец 0,50-0,80 хром 0,90-1,45 никель 1,50-1,80 молибден 0,15-0,30 ванадий 0,06-0,15 железо остальное. Изобретение относится к области металлургии, в частности к инструментальным сталям, используемым для изготовления рабочих частей штампов холодной обработки металлов и режущего инструмента, работающего в условиях разогрева рабочей поверхности до температуры 450 С и воздействия ударных нагрузок. Известна инструментальная сталь 6 1 состава (мас. ) углерод 0,5-0,65, кремний 0,17-0,37, марганец - 0,5-0,8, хром - 0,6-0,9, никель - 1,0-1,5, железо - остальное. Данная сталь после закалки в масло и отпуска при 180 С имеет низкую теплостойкость, что достаточно часто приводит к смятию режущих кромок штампов холодной вырубки латунных изделий при работе на автоматических прессах. Наиболее близкой к предлагаемому изобретению по химическому составу и достигаемому эффекту является сталь 45 ХН 2 МФА 2 состава (мас. ) углерод - 0,42-0,50, кремний - 0,17-0,37, марганец - 0,5-0,8, хром - 0,8-1,0, никель - 1,3-1,8, молибден - 0,2-0,3,ванадий - 0,1-0,18, железо - остальное. Указанная сталь после закалки в масло и низкого отпуска при 180 С имеет недостаточную твердость, что также приводит к смятию рабочих кромок режущих частей штампов холодной вырубки металлических изделий. 13979 1 2011.02.28 Задачей, решаемой предлагаемым изобретением, является возрастание твердости и теплостойкости стали для повышения износостойкости штампов холодной вырубки или другого инструмента, испытывающего разогрев при эксплуатации выше 450 С и ударные нагрузки. Решение задачи достигается тем, что инструментальная сталь, содержащая углерод,кремний, марганец, хром, никель, молибден, ванадий и железо, содержит компоненты в следующем соотношении, мас.углерод 0,65-0,75 кремний 0,60-0,90,марганец 0,50-0,80,хром 1,00-1,45,никель 1,50-1,80 молибден 0,15-0,30,ванадий 0,06-0,15,железо остальное. В табл. 1 приведены результаты выплавки апробированных сталей при проведении исследований, а в табл. 2 - механические свойства заготовок 50125 мм сталей после термического упрочнения закалка с нагревом при 900 С, выдержка 1 ч, охлаждение в маслеотпуск, всех этих сталей в той же последовательности уже после проведения испытаний. Таблица 1 п.п. 1 (аналог) 2(прототип) 3 4 5 6 7 Значение механических свойств, не менее после отпуска 200 С, 2 ч после отпуска 450 С, 1 чп/п твердость,(замер ударная вязкость , твердость,(замер твертвердости на поверхности) МДж/м 2 дости на поверхности) 1 57-58 0,18-0,26 39-40 2 55-57 0,24-0,34 40-42 3 59-60 0,20-0,28 43-44 4 59-61 0,20-0,25 44-45 5 59-60 0,20-0,29 43 6 59-61 0,14-0,21 43-44 7 57-58 0,23-0,32 44-45 Для пп. 1 и 2 - закалка с температуры 850 С. Видно из данных табл. 1 и 2, что легирование стали, взятой в качестве прототипа(пример 2), дополнительно углеродом, хромом, кремнием (примеры 3, 4, 5) позволило значительно повысить твердость, теплостойкость и, следовательно, износостойкость стали заявляемого состава. 2 13979 1 2011.02.28 Увеличение по сравнению с прототипом в составе стали содержания углерода, хрома и кремния при одновременном сохранении содержания никеля молибдена и ванадия способствует получению после закалки и низкого отпуска инструмента требуемой структуры стали, обеспечивающей выигрыш в свойствах и износостойкости. Закалка с температурой нагрева 900 С (выдержка в течение 1 ч) и охлаждением в масле позволяют получить в структуре поверхности стали пластичный и теплостойкий мартенсит на достаточную глубину за счет введения в его состав дополнительного количества углерода, хрома и кремния и значительное количество равномерно распределенных износостойких первичных карбидов типа , легированных, кроме хрома, еще молибденом и ванадием. Низкий отпуск при 200 С, сохраняя в структуре износостойкие первичные карбиды, способствует сохранению пластичного и теплостойкого мартенсита отпуска. Общим итогом создания заявляемого состава инструментальной стали явилось повышение стойкости штампов холодной вырубки за счет повышения твердости и теплостойкости структуры до 450 С. Штампы для холодной обработки металлов, изготовленные из стали заявленного состава, в результате проведения сравнительных испытаний показал стойкость в 1,5-2 раза выше, чем штампы, изготовленные из стали - прототипа и из стали - аналога. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3