Швидкорізальна сталь

Швидкорізальна сталь, що містить вуглець, кремній, марганець, хром, вольфрам, молібден, ванадій, нікель, азот і залізо, яка відрізняється тим, що до її складу додатково введений некарбідоутворюючий компонент алюміній, який з такими компонентами як хром та нікель узяті в співвідношенні Cr:Ni:AL як 2:1:1, а сумарний вміст вуглецю і азоту складає 1,10-1,15 мас. % при наступному співвідношенні компонентів, в мас. %: вуглець 1,05-1,10 кремній 0,17-0,37 марганець 0,17-0,4 хром 2,8-3,8 вольфрам 1,5-2,0 молібден 4,5-5,5 ванадій 1,5-2,5 нікель 0,5-2,5 алюміній 0,5-3,0 азот 0,05-0,10 залізо решта. Винахід належить до галузі металургії, а саме до швидкорізальної сталі в якості матеріалу для важко навантаженого штампового інструменту холодного деформування, що працює в умовах підвищеного розігріву. В самих важких умовах роботи , коли штамповий інструмент приймає найбільш значні навантаження, особливо при зворотному об'ємному видавлюванні його виготовляють, як правило, із швидкорізальних сталей серед яких найбільше розповсюдження набули сталі Р6М5 і 10Р6М5 традиційного способу виробництва відповідно до ГОСТ 19265-73. Недоліком цих сталей є те, що вони руйнуються крихко до настання зносу. В зміцненому стані їх міцність на згин становить 3300-3600 Н/мм 2, а ударна в'язкість - 8-20 Дж/см 2. Найбільш близьким аналогом до запропонованої сталі є економно легована швидкорізальна сталь 11РЗАМЗФ2 , яка виготовляється до ГОСТ19265-73 традиційним металургійним способом та вміщує, в % (по масі): вуглець - 1,02- 1,12; хром - 3,8-4,4; вольфрам - 2,5-3,3; молібден - 2,53,0; ванадій - 2,2-2,7; кремній - до 0,4; нікель - до 0,4; марганець - до 0,5; ніобій - 0,05-0,20; азот - 0,05- 0,10; залізо решта. Ця сталь широко застосовується в металообробці. Стійкість інструментів із сталі 11РЗАМЗФ2 знаходиться на рівні стійкості аналогічних інструментів із сталі Р6М5, перевищуючи їх по зносостійкості із-за більш високого вмісту в ній ванадію. Однак ця сталь має відносно низький рівень (19) UA (11) 77729 (21) 20040705506 (22) 08.07.2004 (24) 15.01.2007 (46) 15.01.2007, Бюл. № 1, 2007 р. (72) Ульшин Віктор Іванович, Тихомиров Сергій Володимирович, Сидорчук Олег Миколайович, Ульшин Сергій Вікторович (73) ІНСТИТУТ ПРОБЛЕМ МАТЕРІАЛОЗНАВСТВА ІМ.І.М.ФРАНЦЕВИЧА НАЦІОН АЛЬНОЇ АКАДЕМІЇ НАУК УКРАЇНИ (56) UA 76704 C2, пріор. 11.04.2001, публ. 15.09.2006 UA 72606 C2, пріор. 30.10.2002, публ. 15.03.2005 UA 66448 A, 17.05.2004 SU 908927 A1, 28.02.1982 SU 186700 A1, 03.10.1966 SU 561748 A1, 15.06.1977 SU 1788073 A1, 15.01.1993 JP 09003604 A, 07.01.1977 JP 07003389 A, 06.01.1995 JP 59182953 A, 17.10.1984 JP 63223144 A, 16.09.1988 JP 58022323 A, 09.02.1983 RU 2194792 C2, 20.12.2002 C2 2 (13) 1 3 77729 4 міцності на згин та ударної в'язкості. Механічні дом елементів наведені в таблиці 1. властивості швидкорізальної сталі 11РЗАМЗФ2 в Запропоновані сталі досліджували на величизміцненому стані після гартування та відпуску такі: ну аустенітного зерна, теплостійкість, міцність на Температура гартування - 1180-1200°С; згин та ударну в'язкість. Температура відпуску - 540-560°С (відпуск Ме ханічні випробування сталей в зміцненому трьохкратний по 1 годині); стані проводили на загальноприйнятих зразках: на Вторинна твердість - 63-65 HRC; статичний згин - відповідно до ГОСТ 18228-72, а Теплостійкість - 620°С (відпуск 4 години, 58 на ударну в'язкість - відповідно до ГОСТ 9454-78. HRC); Твердість по Роквеллу після відпалу і гартуБал (номер) зерна -8-10 (ГОСТ5936-82); вання заміряли на приборі ТК-2 відповідно до Міцність на згин - 3200-3600 Н/мм 2; ГОСТ 9013-73. Ударна в'язкість -6-12 Дж/см 2. Теплостійкість визначали по температурі доЗадачею винаходу „швидкорізальна сталь" є даткового 4-х годинного відпуску при якому сталь підвищення працездатності інструменту за рахунок зберігає твердість 58 HRC. підвищення міцності на згин та ударної в'язкості. Термічну обробку запропонованих сталей проПоставлена задача досягається тим, що заявводили по режимах: Відпал - нагрів до температулений склад швидкорізальної сталі відрізняється ри 840°С, витримка 2 години, повільне охолодженвід відомого, який вміщує: вуглець, кремній, марня зі швидкістю 50°С/год до температури 600°С, ганець, хром, вольфрам, молібден, ванадій, азот далі з піччю. Гартування - гартування проводили та залізо, введенням додатково непо двох режимах: карбідоутворюючого компонента алюмінію, який Режим І на первинну твердість (максимальну при комплексному легуванні з такими неміцність), для виготовлення штампових карбідоутворюючими компонентами як хром та інструментів - температура гартування 1170±5°С; нікель узяті в співвідношенні Cr:Ni:Al як 2:1:1, а Режим II на максимальну вторинну твердість сумарний вміст вуглецю і азоту для підвищення (максимальну теплостійкість), для виготовлення твердості при гартуванні зберігається на рівні 1,10різальних інструментів температура гартування1,15 мас. %, при такому вмісті компонентів, в мас. 1200±5°С. %: вуглець - 1,05-1,10; хром - 2,8-3,8; вольфрам Результати випробувань наведені в таблиці 2. 1,5-2,0; молібден - 4,5-5,5; ванадій - 1,5-2,5; Із наведених в таблиці 2 результатів видкремній - 0,17-0,37; марганець - 0,17- 0,4; нікель но, що запропонована швидкорізальна сталь пе0,5-2,5; алюміній - 0,5-3,0; азот - 0,05-0,10; залізо ревершує відому по рівню заданих механічних решта. властивостей. При цьому, заготовки для інструментів із Більш високий рівень механічних властивошвидкорізальної сталі виготовляли прогресивним стей запропонованої швидкорізальної сталі дозвоспособом порошкової металургії - способом струляє впроваджувати її як ефективний замінник меневого формування (Ульшин B.I., Позняк К.Л., відомої сталі при виготовленні як штампового Сорокін Ю.В. Спосіб отримання заготовок сталей і інструменту для глибокого об'ємного видавлювансплавів методом струменевого формування. Декня при гартуванні по режиму І, так і для виготовлараційний патент на винахід № 28547 A UA B22F лення дрібного різального інструменту при гарту9/08, бюл. №5-11, від 16.10.2000р.) та наступною ванні по режиму II: свердел, фрез та інших, які термомеханічною обробкою (екструзією, куванням, руйнуються раніш ніж зношуються. прокаткою). Швидкорізальні сталі із різним скла Таблиця 1 Вміст компонентів, в мас. %: № п/п С Si Mn Cr W Mo V Ni Nb Al N Fe Відома 11РЗАМЗФ2 1 1,10 0,17 0,4 4,2 3,0 3,0 2,6 0,2 0,08 0,06 решта Запропонована 2 1,11 0,17 0,35 3,0 1,5 4,5 1,8 2,6 1,4 0,04 решта 3 1,03 0,28 0,33 4,0 1,9 5,5 1,5 1,6 0,3 0,12 решта 4 1,07 0,40 0,31 3,5 2,0 4,9 2,0 2,2 2,6 0,08 решта 5 1,09 0,25 0,30 3,1 1,8 5,1 2,2 1,2 1,3 0,06 решта 6 1,08 0,21 0,34 2,7 1,7 5,0 2,5 0,4 3,1 0,07 решта Сталь 5 77729 6 Таблиця 2 Ме ханічні властивості, величина зерна, теплостійкість № п/п Сталь Режим гартування 10-11 8-10 Твердість після відпуску, HRC 63-64 65-65 Міцність при згині( s зг, Н/мм 2 3600 3200 Ударна в'язкість, KCU, Дж/см 2 10-18 8-10 Відома 11РЗАМЗФ2 1 І II Твердість після гартування, HRC 62-64 60-62 Запропонована сталь 2 І II 56-58 51-52 12-13 10-12 64-64,5 65-66 3980 3380 38-42 32-36 620 3 І II 59-60 54-55 13-14 10-12 63-64 65-66 4120 3400 34-38 28-34 620 4 І II 56-56 50-52 13-14 11-12 63-64,5 64-65 4002 3450 66 34-38 600 620 5 І II 59-61 51-56 14 12 63,5-64 65-65,5 4449 3622 60-80 35-40 620 630 6 І II 59-61 54-56 11-12 9-10 64-64 65-66 3480 3310 33-34 24-26 620 630 Комп’ютерна в ерстка М. Клюкін Величина зерна, бал Підписне Теплостійкість°С( 58HRC) 620 Тираж 26 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