Штамповая сталь

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Республиканское унитарное предприятие Белорусский металлургический завод(72) Авторы Филипов Вадим Владимирович Тимошпольский Владимир Исаакович Понкратин Евгений Иванович Иванов Эдуард Владимирович Стеблов Анвер Борисович Ленартович Дмитрий Владимирович(73) Патентообладатель Республиканское унитарное предприятие Белорусский металлургический завод(57) Штамповая сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, никель, молибден,ванадий, алюминий, титан, бор и железо, отличающаяся тем, что дополнительно содержит цирконий при следующем соотношении компонентов, мас.углерод 0,74-0,82 кремний 0,15-0,25 марганец 0,25-0,50 хром 0,90-1,20 никель 2,70-3,20 молибден 0,20-0,30 ванадий 0,10-0,18 алюминий 0,01-0,04 титан 0,02-0,04 бор 0,001-0,003 цирконий 0,02-0,04 железо остальное,причем отношение (ванадийтитан)/углерод составляет 0,16-0,26, а отношение (титанцирконий)х 100/углерод составляет 5,4-9,75.(56)2040582 1, 1995.729 1, 1995.1926 , 1997. Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к штамповым сталям, получаемым непрерывной разливкой, используемым при изготовлении крупногабаритной формообразующей оснастки, работающей в условиях динамического нагружения,молотах и прессах ударного действия и, может быть использовано в ряде металлообраба 6731 1 тывающих отраслей народного хозяйства, имеющих в своем составе кузнечно-прессовое производство и использующих для повышения стойкости оснастки азотированием. Известны штамповые стали типа 9 1, которые используются для штамповой оснастки холодного деформирования, мас. . углерод 0,85-0,95 кремний 1,2-1,6 марганец 0,30-0,60 хром 0,95-1,25 никель 0,35 молибден 0,28 ванадий 0,15 медь 0,30 алюминий 0,2 титан 0,03 железо остальное. Данная сталь имеет недостаточную, пластичность и ударную вязкость при холодной штамповке. Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому эффекту,является сталь 2 состава, мас.углерод 0,73-0,81 кремний 0,15-0,25 марганец 0,20-0,50 хром 0,90-1,20 никель 2,70-3,20 молибден 0,20-0,30 ванадий 0,10-0,18 алюминий 0,01-0,04 титан 0,05-0,08 бор 0,001-0,003 железо остальное. Недостатком указанной стали является низкие значения предела прочности и твердость поверхностного слоя после азотирования, что приводит к значительному снижению стойкости формообразующей оснастки, изготавливаемой из металла непрерывной разливки. Целью изобретения является повышение предела прочности и твердости после азотирования формообразующей оснастки сечением до 250300 мм и 300400 мм, изготовленной из горячекатаной непрерывнолитой заготовки. Поставленная цель достигается тем, что штамповая сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, никель, молибден, ванадий, алюминий, титан, бор и железо, дополнительно содержит цирконий при следующем соотношении компонентов, мас.углерод 0,74-0,82 кремний 0,15-0,25 марганец 0,25-0,50 хром 0,90-1,20 никель 2,70-3,20 молибден 0,20-0,30 ванадий 0,10-0,18 алюминий 0,01-0,04 титан 0,02-0,04 бор 0,001-0,003 цирконий 0,02-0,04 железо остальное,2 6731 1 причем отношение (ванадийтитан)/углерод составляет 0,16-0,26, а отношение (титанцирконий)100/углерод составляет 5,49-9,75. Повышение содержания углерода связано с необходимостью увеличения прочности стали для обеспечения работоспособности инструмента. Более низкое содержание кремния позволяет повысить пластические свойства стали,особенно ударную вязкость. Введение в сталь бора позволяет существенно повысить выносливость стали после азотирования, что особенно важно для инструмента работающего в условиях знакопеременных нагрузок. Существенно, что такое влияние бора наблюдается только при одновременном присутствии в стали титана и циркония. В предложенной стали более низкие концентрации алюминия и титана обусловлены особенностями непрерывной разливки стали в крупных сечениях и при содержании их более 0,05 технологически затруднено. При меньшем содержании не наблюдается повышения свойств азотированного слоя. Химический состав опытных плавок приведен в табл. 1. Свойства сталей определяли на образцах, вырезанных из непрерывнолитой заготовки с поверхности и центральной части. Образцы подвергали следующей термообработке закалка при 960 в масле, отпуск при 600 С в течение 2 ч. Азотирование проводили в ряде диссоциированного аммиака при 520 , в течение 24 ч, степень диссоциации аммиака 30 , с последующим деазотированием в течение 4 ч при степени диссоциации 100 . Теплостойкость оценивали по твердости стали после 4 ч выдержки при 640 , горячую прочность оценивали по пределу прочности, определенному на стандартных укороченных образцах при 600 , предел выносливости (-1) определяли на гладких азотированных образцах на машине МЧИ-6000 при базе 104 циклов. Результаты испытаний приведены в табл. 2. Анализ результатов испытаний свидетельствует о более высоком комплексе свойств разработанной стали и особенно важно это для центральных зон заготовки. Из предлагаемой и известной стали 2 были изготовлены прошивники при прессовании изделий типа стакан из алюминиевого сплава Д-16. Результаты испытаний приведены в табл. 3. Таблица 1 Химический состав опытных плавок Плавка 1 2 3 4 5 6 Содержание серы и фосфора во всех плавках не более 0,020 мас. , остальное железоИзвестный состав. 6731 1 Таблица 2 Свойства опытных сталей Теплостойкость 640 , Предел прочности, в, Предел выносливости, -1,э 4 часа при 600 , МПа МПа 1 46 1190/1160 1410/1280 2 44 1180/1170 1300/1280 3 47 1200/1180 1450/1380 4 46 1190/1160 1420/1390 5 45 1170/1150 1390/1350 6 45 1180/1140 1380/1290 В числителе - для поверхности, в знаменателе - для центра непрерывнолитой заготовки 250300 мм.Известный состав. Таблица 3 Стойкость азотированных прошивников при прессовании сплава Д 16, тыс. шт. Плавка- в числителе стойкость неазотированных прошивников,в знаменателе - азотированных. Анализ результатов показывает, что если до азотирования стойкость инструмента из предлагаемой стали практически не отличается, то после азотирования стойкость прошивников из предлагаемой стали на 5 выше, чем из известной 2. Источники информации 1. Геллер Ю.А. Инструментальные стали. - . Металлургия, 1986. - С. 526. 2. ТУ РБ 14-840-20-92. Прокат из легированной стали для штамповочного инструмента. Белорусский металлургический завод. г. Жлобин. - 1992. - С. 6. 3.2040582 1, 1995. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.