Патент на изобретение №2175683
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) ЛИТАЯ БЫСТРОРЕЖУЩАЯ СТАЛЬ
(57) Реферат: Изобретение относится к черной металлургии, а именно к быстрорежущим сталям, предназначенным для изготовления литых режущих инструментов. Предложена литая быстрорежущая сталь, содержащая компоненты в следующем соотношении, мас. %: углерод 2,10-2,35, вольфрам 2,75-3,50, молибден 2,5-3,0, хром 4,0-4,6, ванадий 9,5-10,5, кремний 1,1-1,3, церий 0,05-0,10, окись алюминия 0,05-0,15, железо – остальное. Техническим результатом изобретения является повышение твердости, теплостойкости, износостойкости и ударной вязкости стали в литом состоянии. 2 табл. Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к быстрорежущим сталям, предназначенным для изготовления литых режущих инструментов. Известны литые быстрорежущие стали Р12Ф3, 10Р18М3, Р9Х2Ф2МГЛ и Р5М2ФЛ (см. Ю. А. Геллер. Инструментальные стали. М.: Металлургия, 1983, с. 393-395). В этих сталях суммарное содержание вольфрама и молибдена  (W+1,5Mo) составляет от 8 до 12% и поэтому эвтектическая сетка более грубая, т.е. с повышением концентрации этих элементов в литой стали толщина и сплошность сетки увеличиваются, что снижает прочностные характеристики, особенно ударную вязкость литейной стали.
Недостатками известных сталей являются относительно низкие твердость, теплостойкость, износостойкость и ударная вязкость в литом состоянии.
Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому эффекту – аналогом (прототипом) является литая быстрорежущая сталь, описанная в авторском свидетельстве СССР N 322401, C 22 C 32/36, опубликованная 17.11.92 г., следующего состава, мас.%:Ууглерод – 2,05-2,15 Вольфрам – 2,0-2,5 Молибден – 2,5-3,0 Хром – 6,5-8,0 Ванадий – 7,5-8,5 Марганец – До 0,4 Кремний – До 0,4 Сера – До 0,03 Фосфор – До 0,03 Никель – До 0,4 Железо – Остальное Суммарное количество вольфрама и молибдена составляет (W+1,5Mo) = 6,0-7,0%. Твердость и теплостойкость известной стали после стандартной термической обработки достигает до HRC 67 и 630oC (для HRC 61) соответственно. Ударная вязкость 0,07-0,10 МДж.
Несмотря на значительно высокие характеристики данной стали она не отвечает современным требованиям, предъявляемым к подобным сложнолегированным сталям.
Задача изобретения – повышение твердости, теплостойкости, износостойкости и ударной вязкости стали в литом состоянии.
Поставленная задача достигается тем, что литая быстрорежущая сталь, содержащая углерод, вольфрам, молибден, хром, ванадий, кремний и железо, дополнительно содержит окись алюминия + церий при следующем соотношении компонентов, мас.%:Углерод – 2,10-2,35 Вольфрам – 2,75-3,50 Молибден – 2,5-3,0 Хром – 4,0-4,6 Ванадий – 9,5-10,5 Кремний – 1,1-1,3 Церий – 0,05-0,10 Окись алюминия – 0,05-0,15 Железо – Остальное Суммарное количество вольфрама и молибдена составляет (W+1,5Mo) = 6,5-8,0%. Дополнительное легирование стали кремнием способствует получению более насыщенного твердого раствора, повышает твердость и теплостойкость.
Повышенное содержание ванадия сопровождается увеличением количества избыточных карбидов веерообразной формы с высокой износостойкостью.
Введение в сталь тугоплавкой окиси алюминия создает дополнительные центры кристаллизации, что измельчает размеры зерен. Модифицирование стали церием уменьшает параметры решетки карбида M6C и увеличивает его растворимость, что способствует повышению вторичной твердости и теплостойкости. Церий, располагаясь по определенным кристаллографическим плоскостям дендрида, препятствует его росту в определенном направлении. При этом происходит измельчение структуры и выделение мелкодисперсной эвтектики. Таким образом, модифицирующие компоненты – окись алюминия и церий – измельчают структуру эвтектики, кроме твердости и теплостойкости повышают ударную вязкость литой стали.
Химический состав исследованных плавок описываемой и известной сталей и соответствующие им свойства приведены в таблице 1.
Стали вьшлавлялись в открытой индукционной электрической печи с кислой футеровкой объемом 160 кг, разлиты в оболочковые формы для отливок пластин размерами 30х20х10 мм. Модифицирование окисью алюминия и церием в виде ферроцерия проводились в ковше. После выбивки и обрубки отливки подвергают отжигу при температуре 960oC, в защитной среде и затем закалку из межкритических температур – 860oC и отпуску при 650oC. Далее из стояков отливок вырезают образцы и пластинки шлифуют и затачивают на точные размеры.
Термообработку производят по следующему режиму: подогрев при температуре 860oC, закалка – 1240oC, охлаждение в масле, отпуск при 560oC три раза по одному часу. Температура закалки известной стали (прототип) составила 1220oC.
Исследование ударной вязкости проводили на стандартных ненадрезанных образцах 10х10х55 мм, определение теплостойкости – измерением твердости, по шкале HRC, после нагрева при 620, 640, 660oC в течение 4 ч. Износостойкость определяют по изменению массы образцов в результате истирания при сухом трении и скольжении твердосплавного диска при нагрузке P = 200 Н (таблица 2).
Как следует из данных, представленных в таблице 2, предлагаемая литая быстрорежущая сталь имеет более высокую твердость, HRC 69-70, теплостойкость до 660oC и износостойкость при сохранении достаточной ударной вязкости (плавки 2.а, 2.б, 2.в и 2.г).
Формула изобретения
Углерод – 2,10-2,35 Вольфрам – 2,75-3,50 Молибден – 2,5-3,0 Хром – 4,0-4,6 Ванадий – 9,5-10,5 Кремний – 1,1-1,3 Церий – 0,05-0,10 Окись алюминия – 0,05-0,15 Железо – Остальное РИСУНКИ
MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Дата прекращения действия патента: 10.11.2001
Номер и год публикации бюллетеня: 11-2003
Извещение опубликовано: 20.04.2003
|
||||||||||||||||||||||||||
