Лита штампова сталь для гарячевисаджувального інструмента

Винахід відноситься до галузі металургії, а саме, до сталей, які використовуються для виготовлення литого гарячевисаджувального інструмента в умовах машинобудівних і метисних підприємств. Відома сталь для гарячого деформування 5ХНМЛ, що містить у своїй сполуці крім заліза компоненти в наступних кількостях [1]: Вуглецю 0,49-0,52%; Хрому 0,65-0,73%; Нікелю 1,38-1,50%; Молібдену 0,20-0,24%; Марганцю до 0,5%; Кремнію до 0.4%. Сталь 5ХНМЛ володіє наступними механічними властивостями (після загартування з температурою tЗАГ=850°С і відпуску при температурі (tВІДП=430°С, при температурі випробування 20°С) [2]: НRСэ 45-46; s0,2 1400-1430МПа; KCU 340-390кДж/м2. Ця сталь має задовільні пластичність і в'язкість, у зв'язку з чим знайшла широке застосування при виготовленні молотового і пресового штампового інструмента. Однак сталь 5ХНМЛ для виготовлення гарячевисаджувального штампового інструмента не застосовується через низьку теплостійкість. Відома сталь 5Х3В3МФС (ДІ-23), що забезпечує експлуатаційні властивості штамповому інструменту. Ця сталь містить у своїй сполуці крім заліза компоненти в наступних кількостях [2]: Вуглецю 0,45-0,52%; Хрому 2,50-3,20%; Вольфраму 3,00-3,60%; Молібдену 0,80-1,10%; Ванадію 1,50-1,80%; Марганцю 0,20-0,50%; Кремнію 0,50-0,80%. Сталь 5Х3В3МФС володіє наступними механічними властивостями (після загартування з температури tЗАГ=1130°С і відпуску при температурі tВІДП=630°С, при температурі іспитів 20°С) [2]: НRСэ 53-58; s 0,2 1820-1890МПа; KCU 280-300кДж/м2. Однак сталь 5Х3В3МФС у литому стані має занижені пластичність і в'язкість за рахунок наявності евтектичної сітки карбідів у структурі. Найбільш близьким по сполуці і властивостям до об'єкта, що заявляється, є сталь підвищеної теплостійкості 3Х3М3Ф [2], що має високі значення пластичності і в'язкості після остаточної термообробки. Сталь 3Х3М3Ф містить у своїй сполуці крім заліза компоненти в наступних кількостях [2]: Вуглецю 0,27-0,34%; Хрому 2,80-3,50%; Молібдену 2,50-3,00%; Ванадію 0,40-0,60%; Марганцю 0,20-0,50%; Кремнію 0,10-0,40%. Сталь 3Х3М3Ф володіє наступними механічними властивостями (після загартування з температури tЗАГ=1040°C і відпуску при температурі tВІДП=640°С, при температурі іспитів 20°С) [2]: НRСэ 43-44; s 0,2 1300-1420МПа; KCU 400-470кДж/м2. Однак ця сталь має недостатньо високу теплостійкість, що в процесі експлуатації супроводжується зниженням твердості поверхні інструмента, який контактує з металом що деформується, до значень при яких спостерігається пластична теча або руйнування поверхні інструмента. Це супроводжується появою надривів і тріщин у поверхні контакту, що приводить до передчасного виходу інструмента з ладу. В основу винаходу поставлена задача створення литої штампової сталі для горячевисаджувального інструмента, що у литому стані має підвищену теплостійкість при високих значеннях міцності, в'язкості і пластичності. Поставлена задача вирішується за рахунок підвищення легованості відомого складу вольфрамом, ванадієм, кремнієм без збільшення кількості карбідної фази. Для доказу складу заявленої сталі і всіх, що випливають з нього переваг були використані відомі фізикомеханічні методи, зокрема, спектральний експрес-аналіз, термічна обробка (загартування і відпуск), визначення s твердості HRСэ, визначення міцності ( s T , 0,2 ), визначення пластичності (d, y ) , визначення ударної в'язкості (KCU). Отримані результати свідчать про відповідність нової марки штампової сталі заявленій. Виплавляння сталі, що заявляється, може бути здійснено як у індукційній, так і в електродуговій печі в наступному складі: Вуглецю 0,27-0,34%; Хрому 2,80-3,50%; Молібдену 2,50-3,00%; Вольфраму 1,60-2,10%; Ванадію 0,60-0,90%; Марганцю 0,20-0,50%; Кремнію 0,80-1,20%. Як шихтові матеріали широко можуть застосовуватися відходи інструментального виробництва, а також фероматеріали (ферохром, феромолібден, ферованадій, феромарганець, феросиліцій). Для здрібнювання литої структури, зменшення кількості сірки, що виділяється по границях зерна, і поліпшення механічних властивостей, у цілому, сталь що виплавляється, обробляється комплексним модифікатором наступного складу: фероніобій (з розрахунку одержання ніобію в сталі до 0,15%), ферованадій (з розрахунку одержання ванадію в сталі в зазначених межах), силікокальцій (з розрахунку введення 0,3%Са на загальну кількість метала у печі). Комплексний модифікатор вводиться у вигляді тонко здрібненої присадки в ківш за п'ять хвилин до випуску металу з печі. Отримана сталь 3Х3М3В2ФСБЛ володіє наступними механічними властивостями (після загартування з температури tЗАГ=1100°С і відпуску при температурі tВІДП=600°С, при температурі іспитів 20°С): НRСэ 50-55; s 0,2 1700-1850МПа; KCU 800-1100кДж/м2. Нова штампова сталь марки 3Х3М3В2ФСБЛ призначена для виготовлення гарячевисаджувального інструмента, що володіє, у порівнянні з найближчими аналогами, більш високою стійкістю проти зносу в умовах експлуатації при підвищених питомих тисках і температурах. Джерела інформації: 1 Куніловський В.В., Крутиков В.К. Литі штампи для гарячого об'ємного деформування. Ленінград: Машинобудування, 1987. - 128с. 2 РД 24.027.19-87. Контроль якості термічної обробки штампів холодного і гарячого деформування, Увед. 01.01.89. М.: Мінтяжмаш, 1987. - 34с.