Литая штамповая сталь

/ ОПИСАНИЕ РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ 09) у (Шб о 3 4НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНтР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОИ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Белорусский национальный технический университет (ВУ)(72) Авторы Клещенак Геннадий Иванович Цейгер Елена Николаевна Ливенцев Владимир Евгеньевич (ВУ)(73) Патентообладатель Белорусский на циональный технический университет (ВУ)Литая Штамповая сталь, содержащая УГЛЕРОД, КрЕМНИЙ, марганец, ХрОМ, МОЛИбДЕН, ванадий, НИКЕЛЬ, титан, кальций И ЖЕЛЕЗО, ОТЛИЧЗЮЩЗЯСЯ ТЕМ, ЧТО она ДОПОЛНИТЕЛЬНО СОДЕрЖИТ азот И ЦЕрИЙ ПрИ СЛЕДУЪОЩЕМ СООТНОШЕНИИ КОМПОНЕНТОВ, мас. 2Изобретение относится к области металлургии, в частности к инструментальным сталям, используемым для изготовления литых штампов горячего деформирования.Известна Штамповая сталь 1 состава (мас. ) углерод 0,46-0,53, кремний 0,20-0,40,марганец О,4 О-О,7 О, хром 1,5 О-2,ОО, молибден 0,80-1,20, ванадий О,3 О-0,5 О, никель 1,201,6 О, железо - остальное.Данная сталь не обеспечивает высокую эксплуатационную стойкость штампового инструмента при ударных нагрузках.Наиболее близкой К предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является штамповая сталь 2 (мас. ) углерод 0,46-0,54, кремний 0,170,37, марганец 0,37-0,76, хром 0,78-1,18, молибден 0,54-1,12, никель 1,26-1,86, ванадий 0,17-0,28, титан 0,01-0,05, алюминий 0,02-0,05, бор 0,002-0,006, кальций 0,005-0,03, железо - остальное.Недостатком известной стали в литом состоянии является ее низкая пластичность и ударная вязкость, что приводит к преждевременному выходу из строя штампового инструмента.Задачей, решаемой изобретением, является повышение пластичности, ударной вязкости и теплостойкости литой штамповой стали при сохранении необходимого уровня прочностных характеристик.Решение задачи достигается тем, что сталь, содержащая углерод, кремний, марганец,хром, молибден, ванадий, никель, титан, кальций и железо, дополнительно содержит азот и церий при следующем соотношении компонентов (мас. )Введение азота в сталь способствует формированию в жидком металле тонкодисперснь 1 х нитридов и карбонитридов, которые служат центрами кристаллизации, что приводит к измельчению дендритной неоднородности литой стали. При этом ограничивается развитие карбидной неоднородности литой структуры, что в свою очередь повышает прочность, ударную вязкость и пластичность стали. Модифицирование литой стали церием уменьшает длину и толщину осей дендритов, снижает содержание вредных примесей в металле, увеличивает плотность отливок, что способствует повышению прочности, пластичности и ударной вязкости.Опытные плавки сталей проводили в индукционной печи типа ИСТ-006 с использованием установки электрошлакового кокильного литья типа УШ-159. Выплавленные стали с помощью специального ковша переливались в кристаллизатор установки УШ-159, где под слоем шлака осуществлялся процесс охлаждения отливок. Из полученных отливок после отжига при температуре 810-830 С, 3 часа, охлаждение с печью до 630-640 С, выдержка 5 часов, охлаждение с печью до 500 С, далее на воздухе изготавливали образцы для исследования свойств сталей. Окончательная термическая обработка образцов сталей закалка от 950-980 С, охлаждение в масле, отпуск при 560 С 2 часа. Теплостойкость стали оценивали по значению твердости после дополнительного отпуска при температуре 600 С, 4 часа (Тбоо).В табл. 1 приведены составы выплавленных сталей, включающих опытные стали и сталь состава 6 (прототип). В табл. 2 приведены механические свойства металла плавок.Таблица 1 Химический состав опытных сталейМеханические свойства выплавленных сталейВВСДСНИС ЛСГИРУЪОЩИХ ДОбаВОК азота, титана, ЦСРИЯ И КаЛЬЦИЯ ПРСЖДС ВССГО ВЛИЯЮТ на пластичность, УДЗРНУЪО ВЯЗКОСТЬ И ТСПЛОСТОЙКОСТЬ 2 стали состава 1, 2, 3 Показали значительно более ВЫСОКИС характеристики ЭТИХ СВОЙСТВ В сравнении СО свойствами стали 6 (ПРОТОТИП). УМСНЬШСНИС содержания ЛСГИРУЪОЩИХ ЭЛСМСНТОВ И ВВОДИМЫХ ДОбаВОК НИЖС заявленного УРОВНЯ (стальПРИВОДИТ К СУЩССТВСННОМУ СНИЖСНИЮ ПРОЧНОСТИ, ТВСРДОСТИ И ТСПЛОСТОЙКОСТИ ЛИТОЙ стали, ЧТО ОбуСЛОВЛСНО СНИЖСНИСМ эффекта УПРОЧНСНИЯ нитридами И Карбонитридами ПОВЫШСННОЙ ТСПЛОСТОЙКОСТИ. К ТОМУ же В ЭТОЙ стали значительно снижается ПОЛОЖИТСЛЬНОС ВЛИЯНИС МОДИфИЦИРУЪОЩИХ ДОбаВОК ЦСРИЯ И КаЛЬЦИЯ, ЧТО ПРОЯВЛЯСТСЯ В УВСЛИЧСНИИ НСОДНОРОДНОСТИ СТРУКТУРЫ. ПОВЫШСНИС СОДСРЖЗНИЯ ВССХ ЛСГИРУЪОЩИХ ЭЛСМСНТОВ ВЫШС заявленного УРОВНЯ СПОСОбСТВуСТ УВСЛИЧСНИЮ ПРОЧНОСТИ И ТВСРДОСТИ ЛИТОЙ стали ПОСЛС УПРОЧНЯЮЩСЙ термообработки. НО характеристики пластичности И ударной ВЯЗКОСТИ Падают ДО ВСЛИЧИН, бЛИЗКИХ К ВСЛИЧИНаМ, показанным ДЛЯ стали состава 6 (ПРОТОТИП), ЧТО связано С образованием УКРУПНСННЫХ ПЛаСТИНЧаТЫХ ВКЛЮЧСНИЙ КаРбИДНЫХ И КаРбОНИТРИДНЫХ фаз.Таким образом, КОМПЛСКС МСХаНИЧССКИХ СВОЙСТВ предлагаемой стали значительно ВЫШС, ЧСМ ИЗВССТНОЙ. ОСОбОС значение ДЛЯ ЛИТЫХ ШТаМПОВЫХ сталей ИМССТ сочетание ПОВЫШСННОЙ пластичности, ударной ВЯЗКОСТИ И ТСПЛОСТОЙКОСТИ ПРИ НСОбХОДИМОМ уРОВНС ДЛЯ сталей ЭТОГО Класса ПРОЧНОСТИ.Национальный Центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.