Штамповая сталь

Изобретение относится к области чрной металлургии, в частности к составам сталей и сплавов,применяемых для изготовления инструмента ударного действия горячего деформирования. Штамповая сталь для горячего деформирования содержит компоненты в следующем соотношении,мас.%: углерод 0,44-0,52; кремний 0,18-0,40; марганец 0,45-0,75; хром 0,80-1,20; никель 1,30-1,70; молибден 0,35-0,65; ванадий 0,18-0,25; алюминий 0,02-0,10; титан 0,04-0,10; бор 0,001-0,003; ниобий 0,05-0,13; кальций 0,005-0,06; железо - остальное. Технический результат - повышение ударной вязкости стали и предела прочности без снижения твердости формообразующей оснастки. Понкратин Евгений Иванович (BY) Ващук Г.В., Королева С.В. (BY) Изобретение относится к области чрной металлургии, в частности к составам сталей и сплавов,применяемых для изготовления инструмента ударного действия горячего деформирования. Заявленная штамповая сталь может быть применена в машиностроении и металлообрабатывающей промышленности для изготовления кузнечно-прессового инструмента, подвергающегося для повышения стойкости упрочнению поверхности. Известные штамповые стали типа 5 ХНМ, 4 ХМНФС, 5 Х 2 МНФ [1], а также [2], которые используются для изготовления формообразующей оснастки, содержащие компоненты при следующем соотношении, мас.%: Недостаток указанных сталей проявляется в низкой твердости, теплостойкости упрочненного поверхностного слоя и низкой ударной вязкости. Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому эффекту является сталь состава [3] при следующем соотношении компонентов, мас.%: Указанный источник можно рассматривать в качестве прототипа заявленного изобретения. Недостатком указанной стали является недостаточно высокие ударная вязкость и предел прочности при требуемой твердости, что приводит к значительному снижению стойкости формообразующей оснастки. Задачей изобретения является повышение ударной вязкости стали и предела прочности без снижения твердости формообразующей оснастки. Технический результат достигается тем, что компоненты штамповой стали находятся в следующем соотношении, мас.%: Понижение содержания углерода связано с необходимостью увеличения ударной вязкости стали для обеспечения работоспособности технологической оснастки при ударных нагрузках, причм при содержании углерода менее 0,44% запас прочности недостаточен, а при содержании углерода более 0,52% резко снижается ударная вязкость. Указанное содержание хрома и ванадия создат благоприятные условия для упрочнения металлической матрицы, обеспечивающего максимум кратковременной прочности стали при повышенной температуре. Причм содержание хрома менее 0,8% приводит к значительному снижению теплостойкости стали, а более 1,20 начинает снижать прочность при температурах выше 500C. Ванадий в указанных пределах упрочняет металлическую матрицу за счет измельчения зерна. Введение в сталь молибдена, титана и бора позволяет существенно повысить прокаливаемость стали, что особенно важно для крупногабаритной оснастки. Также титан сильно уменьшает зерно, делает его менее угловатым, что повышает пластические свойства стали. Дополнительное легирование ниобием уменьшает величину зерна в стали и повышает прочность при высоких температурах. Кальций обеспечивает снижение концентраций внутренних напряжений за счет глобулизации неметаллических включения и предания им шаровидной формы. Химический состав опытных плавок приведен в табл. 1. Таблица 1. Химический состав опытных плавок Содержание серы и фосфора во всех плавках не более 0,02 и 0,025 мас.% соответственно,остальное - железо;- содержание циркония - 0,02 мас.% Свойства сталей определяли на образцах, вырезанных из прокованной заготовки с поверхности и центральной части. Образцы подвергали следующей термообработке: закалка при 950C в масле, отпуск при 560C в течение 2 ч. Далее проводили диффузионное упрочнение поверхности образца посредством нанесения карбонитрирующей обмазки с последующим нагревом в печи при температуре 540C. Теплостойкость оценивали по тврдости стали после 4 ч выдержки при 640C. Предел прочности определяли на стандартных укороченных образцах. Выносливость оценивали по пределу выносливости(-1) при испытаниях на изгиб с кручением гладких диффузионноупрочненных образцов на машине МУИ-6000 при базе N=104 циклов. Ударную вязкость определяли по стандартной методике, микротвердость упрочненного слоя - на приборе при нагрузке 0,981 Н. Результаты испытаний приведены в табл. 2. Таблица 2. Свойства опытных сталей В числителе - для поверхности, в знаменателе - для центра заготовки Анализ результатов испытаний свидетельствует о более высоком комплексе свойств разработанной стали, а именно, повышении вязкости и прочности оснастки при ударных нагрузках. Из предлагаемой и известной стали [3] были изготовлены штамповые вставки размером 200300500 мм для штамповки детали "вилка" из стали 40 Х. Результаты испытаний приведены в табл. 3. Таблица 3. Стойкость упрочненных вставок при прессовании стали 40 Х В числителе стойкость неупрочненных вставок, в знаменателе - упрочненных. Анализ результатов показывает, что как до, так и после упрочнения рабочей поверхности, стойкость инструмента из предлагаемой стали на 20% выше, чем из известной [3]. Источники информации: 1. Сорокин В.Г., Волосников А.В., Вяткин С.А. Марочник сталей и сплавов. -М.: Машиностроение. 1989, 640 с. 2. Позняк А.А. и др. Штамповые стали. М.: Металлургия. 1980. 244 с. 3. BY 6728 С 1, 2004. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Штамповая сталь для горячего деформирования, содержащая углерод, кремний, марганец, хром,никель, молибден, ванадий, алюминий, титан, бор и железо, отличающаяся тем, что дополнительно содержит ниобий и кальций при следующем соотношении компонентов, мас.%: углерод - 0,44-0,52, кремний - 0,18-0,40, марганец - 0,45-0,75, хром - 0,80-1,20, никель - 1,30-1,70, молибден - 0,35-0,65,ванадий - 0,18-0,25, алюминий - 0,02-0,10, титан - 0,04-0,10, бор - 0,001-0,003, ниобий - 0,05-0,13,кальций - 0,005-0,06, железо - остальное.