Штамповая сталь — SU 1104182 (original) (raw)
.Кучер т тельство СС 38/50, 1978 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССПо ДЕЛАО ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТВЪТ АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬ(71) Физико-технический инститАН Белорусской ССР(54)(57) ШТАМПОВАЯ СТАЛЬ, содержащуглерод, кремний, марганец, хром,вольфрам, молибден, ванадий, титан,никель, алюминий, железо, о т л и -ч а ю щ а я с я тем, что, с цельюповышения прочности при температуредо 500 С, она содержит компонентыпри следующем соотношении, мас.Х:Углерод 0,36-0,46Кремний 0,90-1,30Марганец 0,15 - 0,40Хром 2,20-2,70Вольфрам 2,70-3,40Молибден 0,80-1,50Ванадий 0,30-0,80Титан0,08-0,20Никель 0,40-0,80Алюминий 0,20-0,80Железо ОстальноеИзобретение относится к черной металлургии, в частности к высоко- прочным теплостойким азотпруемым штамповым сталям для деформирующего инструмента (матрицы, выталкиватели, пуансоны, вставки и т.п.), изготавливаемого горячей пластической деформацией, подвергаемого химико-термической обработке (азотированию), и может быть использовано в металлур гической и металлообрабатывающей проьпппленности.Известны стали ЗХ 2 ВЯФ, 4 Х 5 В 5 ФС,которые широко используются в качестве материала для штампового инструмента Г 1 .Однако эти стали имеют низкую технологическую пластичность и ударнуювязкость, а также недостаточную разгаростоцкость. Кроме того, после диффузиоцного упрочнения (азотирования)поверхностные слои рабочих частейкузнечно-штамповочных инструментовне обладают достаточно высокими физико-механическими свойствами; горячей 25твердостью, теплостойкостью и износостойкостью при повьппецных температурах,Наиболее близкой к изобретениюпо технической сущности и достигаемо 30му эффекту является штамповая сталь.1,2 1, имеющая следующее содержаниекомпонентов, мас.7:Углерод 0,3 б,42Кремний 0,40-0,80Марганец О, 15;0,40Хром 2,20-2,70Вольфрам 3,50-4,20Молибден 0) 80-1, 50Ванадий 0,30-0,80Никель 0,60-1,20Пирконий О, 05-0, 12Ниобий О, 05-0, 12Титан О, 08-0, 15Ллюминий 0,40-0,8045Железо ОстальноеТакая сталь обладает высокой теплостойкостью, хорошей технологической пластичностью и эффективно упроч.няется при азотировании.Однако прочность известной сталипри температуре деформации алюминиевых сплавов (400 и 500 С) не превьппает 1850 и 1600 МПа соответственно,что не позволяет обеспечить высокуюстойкость инструмента при обработкевысокопрочных алюминиевых сплавов.Кроме того, сталь содержит повьппенное количество вольфрама, который эфФективно повышает прочность сталейпри более высоких температурах.11 ель изобретения - повьппецие проности спали при температуре до 500 С.Зта цель достигается темчтоштамповая стальсодержащая у Геродкремний, марганец, хром, вольфрам,молибден, ванадий, титан, никель,алюминий, железо, содержит ксмпоцен -ты прп следующем соотношении,мас.%;Углерод 0,36-0,46Кремний 0,90-1,30Марганец О, 15-0,40Хром 2,20-2,70Вольфрам 2,70-3,40Молибден 0,80-1,50Ванадии 0,30-0,80Титан 0,08-02011 икель 0,40-0,80Алюминий 0,20-0,80Железо ОстальцоеИзменение сдержация углерода всторону увеличения до 0,467. делаетболее технологичным процесс выплавкистали, однако, если оно превышаетуказанный предел, происходит снижениепластических свойств,Предель. содержания кремния установлены экспериментально из условийобеспечения высокой отпускоустойчивости стали при частичном снижении вней вольфрама. При введении его всталь в количестве, меньшем чем 0,97,наблюдается увеличение скорости разоупрочцец;я при 600 С и выше. При содержании кремния, превышающем 1,307.,происходит снижение прочности и пластичности,Изменение содержания вольфрама .всторону снижения обусловлено тем,что как показывают проведенные эксперименты, суммарное содержание СЧ ++Мо) в пределах 3,5-4,97, являетсяоптимальным с точки зрения сочетаниявысокой теплостойкости и прочности.При содержании вольфрама менее 2,77происходит снижение теплостойкостистали.Умецьшецис содержания никеля вызвано необходимостью обеспечения высокой теплостойкости стали при снижении содержания вольфрама. Однако если никеля содержится менее чем 0,47,1происходит снккецие технологическойпластичности,Предлагаемые пределы содержания в стали алюминия связаны с необходимостью повысить теплостойкость диффузионных слоев при азотировании, но1 04182 Таблица,1 Содержание компонентов, мас.% Плавка ша СЯМпСг М И Мо 1 Ч Л 1 Т 11 10,36 090 0,15 2,46 0,94 0,40 2,20 Оэ 60 2 ь 70 080 ОГУЗО 020 Оф,08 0,38 0,80 2,90 1,50 0,52 0,80 0,20 3 0,46 1,30 0,27 2,70 0,40 3,40 1,22 0,80 0,66 0,15 22 065 016 01 40,32 0,78 0,12 0,2 0,04 1,65 1,0 0,88 0,25 5" . 0,52 1,56 0,48 2,92 0,32 3,45 ь 5ф Примеси: 5 и Р не более 0,03, остальное - железо.Содержание элементов ниже нижнего предела предлагаемого состава.+ИСодержание элементов выше верхнего предела предлагаемого состава. сохранить при этом высокий уровеньмеханических свойств. При содержанииалюминия менее 0,2% он не оказываетсущественного влияния на теплостойкость азотированного слоя,Увеличение содержания титана до0,2% позволяет значительно повыситьтеплостойкость азотиронанного слоябез снижения прочности. При большемсодержании титана в структуре появляется свободный феррит и прочностьстали падает,Специально проведенные эксперименты показапи, что присутствие в сталяи МЪ обеспечивает преимущественное сохранение высоких свойств ста.ли лишь при длительной эксплуатацииинструмента при температуре вышео600 С и практически нецелесообразнодля инструмента при прессовании алюминиевых сплавов, а также при кратковременном.прессовании сталей (суммарное время активного прессования до60 с), Поэтому от легирования стали.цирконием и ниобием в указанных случаях можно отказаться, Кроме того,это облегчит процесс ведения плавки.Химический состав опытных плавокпредлагаемой стали приведен в табл.1.Термообработку проводили по следу.ющему режиму: закалка от 1140 С вмасло, отпуск при 620 С 1,5 ч и при580 С 1,5 ч,Теплостойкость оценивали по температуре дополнительного нагрева продолжительностью 4 ч, приводящего к снижению твердости до НРС 40.Результаты испытаний приведены в табл.2. Приведенные результаты показывают,что предлагаемая сталь обладает повышенной прочностью по сравнению с известной, а по теплостойкости и плас тичности в горячем состоянии не уступает ей,Из предлагаемой стали, известнойстали и стали ЗХ 2 В 8 Ф изготавливали матрицы для горячего прессованиястального 1 -образного профиля. Приизготовлении пресс-матрицы из сталиЗХ 2 В 8 Ф гравюру получали, используяоперации механической обработки. Прииспользовании известной и предлагаемой стали в связи с высокой их технологической пластичностью рабочийконтур в пресс-матрице получали методом штамповки с последующей калибров.кой и доводкой. После термообработкии доводки все матрицы подвергалиазотированию.Как показали проведенные исследования, стойкость пресс-матриц, изготовленных из предлагаемой стали, на20% выше, чем иэ известной и в 1,8раза выше, чем у стали ЗХ 2 В 8 Ф.Экономический эффект от внедренияпредлагаемой стали только на одномвиде пресс-форм составит по сравнению ЗО с изнестной сталью 13940,6 руб.Предложенная сталь может быть использована для изготовления прессово-нолочильного инструмента, используемого на Череповецком сталепрокат ном, Красноярском и Ижевском металлургических предприятиях, а также надругих машиностроительных предприятиях страны, изготавливающих точныепоковки методами обработки металлов 40 давлением.1104182 Таблица 2 Предел прочности 6 , МПапри температуре,оС НкС Сталь Пластичность Пдо разрушения, 1100 С Теплостойкость, С 20 400 500 1750 1400 52 ЗХ 2 В 8 Ф 1800 650 Извест 1600 1850 52 1960 660 ная Предлагаемая 2020 1980 1650 50 26 655 2080 2100 1780 660 2120 2200 23 660 50 1800 1520 20880 645 1620 1840 52 1900 21 650 Составитель Л.СуязоваРедактор О.Бугир Техред Т.Фанта Корректор И.Эрдейи Заказ 5169/19 Тираж 603 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д.4/5 Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4