Інструментальна сталь

Інструментальна сталь, яка містить вуглець, вольфрам, ванадій, молібден, кобальт, хром, кремній, титан, марганець та залізо, яка відрізняється тим, що вона додатково містить бор при такому співвідношенні компонентів, мас вуглець вольфрам молібден кобальт хром кремній титан марганець ванадій бор залізо 0,10-0,35 8,0-15,0 7,0-12,0 15,0-17,8 0,5-3,5 0,2-1,5 0,16-0,80 0,3-1,0 0,1-0,5 0,005-0,015 решта О Пропонований винахід стосується галузі металурги, а саме сплавів для виготовлення ріжучого інструменту За діючим станом для обробки різанням надміцних сталей і сплавів використовують стандартні сталі марок типу Р6М5К5 /І/ Однак, в ряді випадків /обробка сплавів на основі титану і нікелю, використання високих швидкостей різання/ СТІЙКІСТЬ інструменту недостатня внаслідок порівняно невисокої теплостійкості /620-650°/ Одним з перспективних напрямків в цій галузі є створення матеріалів на основі системи Fe-WМо-Со, зміцнених виділеннями інтерметадів Сталі з такою схемою легування мають високу СТІЙКІСТЬ проти коалесценції і, внаслідок цього, високою теплостійкістю, що виглядає привабливим для виготовлення важко на вантаже ного інструменту різного призначення Відома сталь /2/, яка містить /в мас %/ вуглець 0,05-0,30 вольфрам 2,0-16,0 молібден 2,0-14,0 кобальт 18,0-30,0 алюміній 0,3-2,5 ванадій 0,2-2,0 кремній до 4,0 марганець до 4,0 залізо решта Після термічної обробки теплостійкість сталі /після відпуску 700°С, 2 год / НРС 60-62, що значно більше отримуваної на звичних швидкоріжучих сталях Однак ряд суттєвих недоліків - низка технологічно пластичність та висока вартість - обмежують и використання Найбільш близькою за технічною суттю до пропонованого виходу є суть /3/, що містить /в мас 0,11-0,35 вуглець 8,0-14,9 вольфрам 7,0-12,0 молібден 15,1-17,8 кобальт 0,5-3,5 хром 0,22-1,48 кремній титан 0,16-0,80 марганець 0,31-1,0 ванадій 0,1-0,5 залізо решта Недоліком сталі є те, що вона має високу твердість в стані відпалу /39-40 НРС/, що викликає труднощі при виготовленні інструменту обробкою різанням Задачею даного винаходу є підвищення ударної в'язкості та оброблюваності різанням при со о> о 1^ ю 57093 збереженні хараісгеристик МІЦНОСТІ та теплостійкості Поставлена задача вирішується тим, що до складу сталі, яка містить вуглець, вольфрам, ванадій, молібден, кобальт, хром, кремній, титан, марганець та залізо додатково вводиться бор, а компоненти прийняті в такому співвідношенні Вуглець 0,10-0,35 Вольфрам 8,0-15,0 Молібден 7,0-12,0 Кобальт 15,0-17,8 Хром 0,5-3,5 Кремній 0,2-1,5 Титан 0,16-0,80 Марганець 0,3-1,0 Ванадій 0,1-0,5 Бор 0,005-0,015 Залізо решта Спробні плавки досліджуваних сплавів були виплавлені в лабораторній відкритій індукційній печі, розлиті в злитки масою 50кг та проковані на дротики перерізом 35х35мм, з яких виготовили зразки для досліджень Вивчались сталі, які за складом відповідали нижньому, середньому та верхньому рівням /див табл 1/ Таблиця 1 № пп 1 2 3 4 С 0,10 0,21 0,35 0,23 Si 0,21 0,84 1,48 0,86 Mn 0,31 0,65 1,0 0,63 Cr 0,50 2,0 3,5 2,1 Масова частка елементів W Mo Co 8,0 7,0 15,1 11,2 9,3 16,5 17,8 12,0 17,8 11,4 9,6 16,4 Термічну обробку зразків здійснювали в соляних електродних та тигельних ваннах За режимом гартування від 1200°С в масло та відпуск 550°С 3 рази по 1 годині Механічні властивості визначали на зразках 6х6х50мм /згинання статичне/, 10x10x55 /згинання ударне/ Оброблюваність різанням визначали по СТІЙКОСТІ ріжучих пластин зі сталі Р6М5 до повного затуплення при фрезуванні заготовок 5 досліджуваних сталей Режим різання швидкість 32м/хв , подача 0,2мм/зуб, глибине різання 0,5мм Неметалеві включення оцінювали на повздовжених зразках Металографічний аналіз вказав, що сплавів №4 /прототип/, дуже сильно забруднений включеннями, об'єму частка яких значно вище V 0,10 0,31 0,50 0,30 Ті 0,16 0,47 0,79 0,48 в 0,005 0,010 0,015 такої для сплавів №1-3 В усіх сплавах спостерігається оксидні рядки, однак вже в сплаві №1 /при мінімальному ВМІСТІ бору/ вони значно дрібніші, що й призводить до підвищення службових характеристик Подальше підвищення вмісту бору /сплавів №2/ призводить до майже повного зникнення оксидних рядків та найбільш високому рівню комплексу службових характеристик Ще більш підвищення вмісту бору значних включень глобулярної та видовженої форми, що виключає деяке зниження службових характеристик Тобто подальше підвищення вмісту бору в сплаві не доцільне Властивості досліджених сталей наведені в табл 2 Таблиця 2 № пп 1 2 3 4 /Прототип/ Твердість, НРС відпал Гарт +відпуск 32 33 35 38 65 68 67 67 Теплостійкість твердість після додатків відпуску при 700°С, НРС 56 58 59 57,5 Згідно отриманим результатам, сталь що заявляється, має більш високу в'язкість та значно покращену оброблюваність різанням, зберігаючи при цьому решту службових характеристик на рівні сталі-прототипу Підвищення вмісту легуючих елементів понад пропоновані межі /див тенденцію зміни службових характеристик, табл 2/ викликає зниження технологічних властивостей, а в разі їх меншої КІЛЬКОСТІ знижується експлуатаційні характеристики Отже використання сталі, що заявляється, дозволить покращити техніко-економічні показники Межа МІЦНОСТІ при Ударна в'язкість Оброблюваність, МДж/м2 хв згині, МПА 2400 2600 2200 2500 0,13 0,17 0,12 0,12 15 15 10 6 при виготовленні інструменту порівняно з відомою В споживаючих галузях собівартість виготовлення ріжучого інструменту та переточок, як правило, 1,5-2 разу перевищую вартість металу Виходячи з цього, використання пропонованої сталі за умови збереження СТІЙКОСТІ на рівні відомої, забезпечить економічний ефект 20000-30000 тризонну 1 ГОСТ 19265-73, сталь Р6М5К5 2 Авторське свідоцтво СРСР №399571, МКІ С22С 38/30, 1972р 3 Авторське свідоцтво СРСР №1274326 МКІ С22С 38/30, 1982р 57093 Комп'ютерна верстка Е Ярославцева Підписано до друку 05 07 2003 Тираж 39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ТОВ "Міжнародний науковий комітет", вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна