Інструментальна сталь

Інструментальна сталь, що містить вуглець, кремній, марганець, хром, вольфрам, залізо, яка відрізняє ться тим, що містить вуглець, кремній, марганець, хром, вольфрам і залізо при такому співвідношенні компонентів (мас. %): вуглець 0,52-0,65 кремній 0,90-1,30 марганець 0,80-1,20 хром 1,10-1,35 вольфрам 0,50-1,1 залізо решта. (19) (21) u200806782 (22) 19.05.2008 (24) 25.11.2008 (46) 25.11.2008, Бюл.№ 22, 2008 р. (72) БОГАЧЕНКО ОЛЕКСІЙ ГЕОРГІЙОВИЧ, UA, БОГАЧЕНКО ТАМІЛА ОЛЕКСІЇВНА, UA, БУРЛИКА АН АТОЛІЙ ПИЛИПОВИЧ, UA, БУРЛИКА ЄВГЕН АН АТОЛІЙОВИЧ, UA, БАЙ МУРАТОВ РОМАН КАБІРОВИЧ, UA, МЕЛЬНИК ВІТАЛІЙ ІВАНОВИЧ, U A, НЕЙЛО ЮРІЙ СЕРГІЙОВИЧ, UA, П АК ВАЛЕРІЙ МИ ХАЙЛОВИЧ, UA (73) ІНСТИТУТ ЕЛЕКТРОЗВАРЮВАННЯ ІМ. Є.О. ПАТОН А Н АЦІОН АЛЬНОЇ АКАДЕМІЇ Н АУК УКРАЇНИ, UA, ТОВАРИСТВО З ОБМЕЖЕНОЮ ВІДПО 3 37263 чення нікелю з складу пропонованої сталі, також значно знижує її вартість. Кремній в наведенних межах сприяє підвищєню твердості і прокалюванню сталі. Окрім того, кремній покращує ли ттєві якості сталі. Хром і вольфрам значно підвищують твердість, міцностні характеристики та прокалювання сталі. Межі вмісту хрома і вольфрама обумовлені необхідностю задовільної ударної вязкості, а також впливом ціх елементів на положення критичних крапок і поліморфного перетворення в металі. Враховуючи вище сказане, прийняти межі вмісту хрома 0,90...1,30% та вольфрама 0,40...0,90%. Недоліками наведенної марки сталі є недостатній рівень твердості при загартуванні на повітрі, що негативно впливає на її зносостійкість, що не забезпечує достатньо високі експлуатаційні характеристики корпусів при бурінні міцних порід. Технічною задачею корисної моделі є покращення зносостійкості інструментальної сталі для корпусів бурови х коронок шляхом підвищення її твердості при достатньому рівні ударної в’язкості. Вказана задача вирішується завдяки збільшенню вмісту вуглецю та хрому, збільшенню вмісту кремнія, та збільшенням вмісту вольфраму. Вольфрам вводять до складу сталі шляхом переплаву відпрацьованого різноманітного інструменту з твердосплавними вставками, тобто у вигляді шихти, що значно знижує собівартість останього. Пропонована інструментальна сталь, містить вуглець, кремній, марганець, хром, вольфрам та залізо при такому співвідношенні компонентів (мас. %): вуглець 0,52-0,65 кремній 0,90-1,30 марганець 0,80-1,20 хром 1,10-1,35 вольфрам 0,50-1,1 залізо Решта Пропонована сталь в указаних інтервалах забезпечує позитивні характеристики високої твердості та задовільної ударної в’язкості і прокалювання, що підвищує зносостійкість в покращенному стані (гартування на повітрі + відпуск). Кремній в наведенних межах сприяє підвищєню твердості і прокалюванню сталі, а також покращує литтєві якості сталі. 4 Хром і вольфрам значно підвищують твердість, міцностні характеристики та прокалювання сталі. Межі вмісту хрома і вольфрама обумовлені необхідностю задовільної ударної вязкості, а також впливом ціх елементів на положення критичних крапок і поліморфного перетворення в металі. Враховуючи вище сказане, прийняти межі вмісту хрома 1,10...1,35% та вольфрама 0,50...1,10%. Дослідні плавки проводили на установці для електрошлакової плавки та розливу металу. В якості витратного електрода для переплаву були використані бурові коронки з твердосплавними вставками, що відробили свій ресурс використання, а також відходи конструкціонної сталі, які містять кремній, марганець і хром. Отримані 34кг рідкої сталі розливали у заготівки, з яких відбирали зразки для проведення досліджень. Після кінцевої термообробки зразків (гартування 940°С, повітря + відпуск 280°С, повітря) мікростуктура представляє собою мартенсіт відпуску. Хімічний склад сталі-найближчого аналога і пропонованної сталі наведені в таблиці 1. В таблиці 2 приведені результати дослідів механічних властивостей зразків вказаних сталей. З даних таблиці 2 встановлено, що обрана сталь при загартуванні на повітрі має високу міцність і твердість при задовільних показниках ударної вязкості, що обусловлює хорошу зносостійкість корпусів бурови х коронок та твердосплавних вставок при бурінні міцних порід. Підвищення вмісту вуглецю, кремнію, марганцю, хрома і вольфрама вище вказаних меж приводить до підвищення характеристик міцності та твердості зі зниженням ударної вязкості. При цьому погіршується’, механічна обробка та зносостійкість бурових коронок. При зниженні вмісту легуючи х елементів нижче вказаних меж, знижується ефект карбидного упрочнения сталі (падає міцність), що також знижує зносостійкість бурової коронки при бурінні міцних порід. Ефективність пропонованої сталі була перевірена на бурових коронках з діаметром робочої частини 110мм. Кількість крихких руйнувань твердосплавних вставок значно знизилась, зносостойкість коронок з нової сталі підвищилась на 10-20%. Таблиця 1 № плавки вуглець 1 0,48 2 3 4 0,52 0,61 0,66 5 6 0,47 0,69 Масова доля елементів, % марганець хром вольфрам Прототип, 45ХГСВЛ 0,96 1,05 0,98 0,66 Пропонована сталь 0,91 0,82 1,10 І 0,53 1,15 1,00 1,22 0,90 1,30 1,20 1,34 1.10 Сталь з замежним вмістом елементів 0,75 0,70 1,00 0,40 1,40 1,30 1,40 1,25 кремній залізо решта решта решта решта решта решта 5 37263 6 Таблиця 2 Тип сталі Сталь-прототип нова сталь № плавки 1 2 3 4 5 6 Комп’ютерна в ерстка Д. Шев ерун s в МП А 1790 1815 2050 2150 1670 2200 KCU Дж/см 2 36 33 23 21 38 19 Підписне HRc 48 50 53 55 46 57 Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601