SE507851C2

SE507851C2 - Use of a steel as a material for cutting tool holders

Info

Publication number: SE507851C2
Application number: SE9602494A
Authority: SE
Inventors: Staffan Gunnarsson; Bo Rydell
Original assignee: Uddeholm Tooling Ab
Priority date: 1996-06-25
Filing date: 1996-06-25
Publication date: 1998-07-20
Also published as: AU3469397A; ATE207977T1; WO1997049838A1; CN1070929C; JP2000514500A; SE9602494L; SE9602494D0; DE69707883T2; ES2164356T3; CN1222942A; DE69707883D1; AU709145C; EP0912773B1; AU709145B2; HK1020360A1; JP4210331B2; EP0912773A1

Abstract

The invention relates to a steel containing in weight-%: 0.3-0.5 C, from traces to max. 1.5 Si, 0.2-1.5 Mn, max. 0.03 P, preferably max. 0.025 P, 0.01-0.2 S, 4-7 Cr, from traces to max. 1 Ni, 0.5-2.0 Mo, which can completely or partly be replaced by the double amount W, from traces to max. 1 Co, 0.2-1.5 V, from traces to max. 0.5 Nb, from traces to a total of max. 0.2 % of rare earth metals, balance essentially iron, impurities and accessory elements in normal amounts, as a material for cutting tool holders.

Description

5 10 15 20 25 507 851 12 Som material för skärverktygshållare används låg- eller mediumlegerade verktygsstål. 5 10 15 20 25 507 851 12 Low or medium alloy tool steels are used as material for cutting tool holders.

Sarnrnansättningen hos ett antal typiska hållarstål framgår av nedanstående tabell.The joint application of a number of typical holding steels is shown in the table below.

Förutom de i tabellen nämnda elementen, som anges i vikts-%, innehåller stålen endast järn samt föroreningar och accessoriska element. Inget av de kända hållarstålen uppfyller på ett helt tillfredställande sätt ovan redovisade kravspeciﬁkation.In addition to the elements mentioned in the table, which are given in% by weight, the steels contain only iron and impurities and ancillary elements. None of the known holding steels meet in a completely satisfactory manner the requirements specification presented above.

Referens C Si Mn S Cr Ni Mo V stål 1 0.52 0.3 0.8 max 0.035 1.0 - - 1.15 2 0.42 0.3 0.8 max 0.035 1.0 - - - 3 1.0 1.5 0.8 max 0.020 1.0 - - - 4 0.45 0.28 0.64 0.012 0.8 1.8 0.25 - 5 0.55 0.28 0.75 0.023 0.93 0.10 - 0.015 6 0.51 0.30 0.39 0.002 0.94 2.95 0.25 - 7 0.40 0.27 0.81 - 0.90 0.16 - \ - 8 0.50 1.12 1.0 0.001 3.10 - 0.88 0.49 9 0.36 0.22 0.77 0.013 1.1 0.10 0.17 - REDOGÖRELSE FÖR UPPFINNINGEN Genom uppfinningen föreslås en stâllegering att användas som material för skärverktygs- hållare, vilken bättre än de kända stålen uppfyller nämnda krav. Stålets sammansättning anges i de efterföljande patentkraven. Uppﬁnningen avser även av materialet framställda skärverktygshållare.Reference C Si Mn S Cr Ni Mo V steel 1 0.52 0.3 0.8 max 0.035 1.0 - - 1.15 2 0.42 0.3 0.8 max 0.035 1.0 - - - 3 1.0 1.5 0.8 max 0.020 1.0 - - - 4 0.45 0.28 0.64 0.012 0.8 1.8 0.25 - 5 0.55 0.28 0.75 0.023 0.93 0.10 - 0.015 6 0.51 0.30 0.39 0.002 0.94 2.95 0.25 - 7 0.40 0.27 0.81 - 0.90 0.16 - \ - 8 0.50 1.12 1.0 0.001 3.10 - 0.88 0.49 9 0.36 0.22 0.77 0.013 1.1 0.10 0.17 - DESCRIPTION OF THE INVENTION The invention proposes a steel alloy to be used as a material for cutting tool holder, which better than the known steels meets the said requirements. The composition of the steel are stated in the following claims. The invention also refers to the material produced cutting tool holder.

I det följande skall de enskilda elementens betydelse och deras interaktion med varandra förklaras. Samtliga procenttal rörande stålets kemiska sammansättning avser vikts-%.In the following, the significance of the individual elements and their interaction with each other explained. All percentages concerning the chemical composition of the steel refer to% by weight.

Kol skall ﬁnnas i en rninsta halt av 0.3%, företrädesvis minst 0.3 5%, helst minst 0.37% för att stålet skall få önskad hårdhet och hållfasthet. Kolhalten får inte överstiga 0.5%, företrädesvis inte överstiga 0.45% och helst inte överstiga 0.4l%. Vid högre kolhalter kan stålet bli allt för hårt och sprött. Nominellt innehåller stålet 039% C.Carbon should be obtained in a minimum content of 0.3%, preferably at least 0.3 5%, preferably at least 0.37% in order for the steel to have the desired hardness and strength. The carbon content must not exceed 0.5%, preferably does not exceed 0.45% and most preferably does not exceed 0.4l%. At higher carbon levels the steel can become too hard and brittle. Nominally, the steel contains 039% C.

Kisel kan förekomma i halter från spårhalt till max 1.5%, men företrädesvis bör stålet innehålla minst 0.40% Si. Kislet förekommer i stålet i löst form men kan även före- komma som kiselkalciumoxider, vilka i sin tur företrädesvis är modiﬁerade med hjälp av -svavel, som i form av sulﬁder kan täcka oxiden och göra denna väsentligen plastisk, varigenom nämnda inneslutningar kan fungera som en smörjande ﬁlm vid skärande 10 15 20 25 30 35 '3 507 851 bearbetning av stålet. Företrädesvis bör stålet inte innehålla mer än 1.2% Si. Ett föredraget intervall är 0.7-O.9% Si. En norninell Si-halt är 0.8%.Silicon can be present in concentrations from track content up to a maximum of 1.5%, but preferably the steel should contain at least 0.40% Si. The silicon is present in the steel in loose form but can also be come as silicon calcium oxides, which in turn are preferably modified by means of sulfur, which in the form of solvents can cover the oxide and make it substantially plastic, whereby said inclusions can act as a lubricating film when cutting 10 15 20 25 30 35 '3 507 851 machining of the steel. Preferably, the steel should not contain more than 1.2% Si. One preferred range is 0.7-O.9% Si. A normal Si content is 0.8%.

Mangan skall förekomma i en lägsta halt av 0.2% för att förbättra stålets anlöpnings- beständighet och för att vid högre svavelhalter förhindra rödskörhet i stålet genom bildande av mangansulﬁder. Stålet skall dock inte innehålla mer än 1.5% mangan, företrädesvis max l.0% Mn. Ett i synnerhet föredraget intervall är O.3-O.5% Mn. En optimal manganhalt är 04%.Manganese must be present in a minimum content of 0.2% in order to improve the tempering of the steel. resistance and to prevent red brittleness in the steel at higher sulfur levels through formation of manganese salts. However, the steel shall not contain more than 1.5% manganese, preferably max 1.0% Mn. An especially preferred range is O.3-O.5% Mn. One optimal manganese content is 04%.

Svavel skall förekomma i en lägsta halt av O_.01% för att tilldela stålet en adekvat skärbarhet. Stålet skall inte innehålla mer än högst 02% S. Vid högre svavelhalter uppstår risk för rödskörhet, som inte helt kan kompenceras med en motsvarande hög manganhalt. Företrädesvis bör stålet inte innehålla mer än max 0.05% svavel. En föredragen svavelhalt ligger inom intervallet 0.01-0.03% S. En norninell svavelhalt är 0,92%. x Krom skall förekomma i stålet i en halt mellan 4 och 7% för att ge stålet god härdbarhet.Sulfur must be present at a minimum content of 0_.01% in order to give the steel an adequate cutability. The steel must not contain more than 02% S. At higher sulfur levels there is a risk of red fragility, which cannot be fully compensated with a corresponding pile manganese content. Preferably, the steel should not contain more than a maximum of 0.05% sulfur. One preferred sulfur content is in the range 0.01-0.03% S. A normal sulfur content is 0.92%. x Chromium must be present in the steel at a content between 4 and 7% to give the steel good hardenability.

Ett föredraget intervall är 4.5-5.5% Cr; nominellt 5.0% Cr.A preferred range is 4.5-5.5% Cr; nominal 5.0% Cr.

Nickel utgör inte något kritiskt element i stålet men kan tolereras i halter upp till 1%, företrädesvis max 0.5%.Nickel is not a critical element in the steel but can be tolerated in contents up to 1%, preferably a maximum of 0.5%.

Molybden förbättrar stålets härdbarhet och även dess anlöpningsbeständighet och därmed vamihårdhet och skall därför förekomma i en lägsta halt av 0.5%; max 2.0%. Ett föredraget intervall är I-2% Mo, företrädesvis 1.2-1 .6% Mo. Norninellt innehåller stålet 1.4% Mo. I princip kan molybden helt eller delvis ersättas av dubbla mängden wolfram.Molybdenum improves the hardenability of the steel and also its tempering resistance and thus heat hardness and should therefore occur in a minimum content of 0.5%; max 2.0%. One preferred range is 1-2% Mo, preferably 1.2-1.6% Mo. Norninally contains the steel 1.4% Mo. In principle, molybdenum can be completely or partially replaced by double the amount of tungsten.

Wolfram är emellertid en dyrbar legeringsmetall och komplicerar dessutom hanteringen av returskrot, varför wolfram bör undvikas i högre halter än föroreningshalt.However, tungsten is a precious alloy metal and also complicates handling of recycled scrap, which is why tungsten should be avoided at higher levels than pollutants.

Kobolt bör av samma skäl som wolfram inte förekomma i stålet men kan tolereras i halter upp till max 1.0%, företrädesvis max 0.05%.For the same reasons as tungsten, cobalt should not be present in the steel but can be tolerated in levels up to a maximum of 1.0%, preferably a maximum of 0.05%.

Vanadin är gynnsamt för stålets anlöpningsbeständighet och slitstyrka och skall förekomma i stålet i en lägsta halt av 0.2%, men inte överstiga 1.5%. Företrädesvis bör vanadinhalten ligga mellan 0.6 och 1.3%, lämpligen mellan 0.8 och 1.1%; nominellt _,o.9s% v. 10 507 851 ', Eventuellt kan stålet även innehålla syre och kalcium i verksamma halter, mer bestämt 50-100 ppm syre och 5-7 5 ppm kalcium för att tillsammans bilda kalciumoxider, somi modiﬁeras med hjälp av svavel enligt vad som sagts i det föregående.Vanadium is favorable for the steel's tempering resistance and wear resistance and shell occur in the steel in a minimum content of 0.2%, but not exceed 1.5%. Preferably should the vanadium content is between 0.6 and 1.3%, preferably between 0.8 and 1.1%; nominally _, o.9s% v. 10 507 851 ', The steel may also contain oxygen and calcium in effective concentrations, more specifically 50-100 ppm oxygen and 5-7 ppm calcium to together form calcium oxides, somi is modified with the help of sulfur as stated above.

Niob bildar svårupplösta primärkarboriitrider och skall inte förekomma i halter över 0.5%. Företrädesvis bör niob inte förekomma i halter över föroreningshalt. Även titan, zirkonium, aluminium och andra starka karbid- och/eller nitridbildare utgör icke önskvärda föroreningar och skall därför inte förekomma i halter över föroreningshalt.Niobium forms difficult-to-dissolve primary carbiturides and should not be present in concentrations above 0.5%. Preferably, niobium should not be present in concentrations above the contaminant content. Also titanium, zirconium, aluminum and other strong carbide and / or nitride formers do not desirable contaminants and should therefore not be present in concentrations above the contaminant content.

Sällsynta jordartsmetaller, såsom cerium,_lantan med flera, kan eventuellt tillsättas till stålet för att ge materialet isotropa egenskaper, optimal skärbarhet, goda mekaniska egenskaper samt god varmbearbetbarhet. Den totala halten sällsynta jordartsmetaller kan uppgå till max 04%, företrädesvis max 02%.Rare earth metals, such as cerium, lanthanum and others, may optionally be added steel to give the material isotropic properties, optimal machinability, good mechanical properties as well as good heat workability. The total content of rare earth metals can amount to a maximum of 04%, preferably a maximum of 02%.

Stålets nominella sammansättning har följande specifikation: 0.3 7-0.41 C, 0.4Q-1.20 Si, 0.30-0.50 Mn, max 0.025 P, 0010-0030 S, 5.00-5.30 Cr, max 0.25 Ni, 1.25-1.50 Mo, max 0.20 W, max 0.20 Co, 0.90-l.O0 V, max 0.005 Ti, max 0.030 Nb, max 0.25 Cu, max 0.020 Al, 5-50 ppm Ca, 60-90 ppm O restjäm.The nominal composition of the steel has the following specification: 0.3 7-0.41 C, 0.4Q-1.20 Si, 0.30-0.50 Mn, max 0.025 P, 0010-0030 S, 5.00-5.30 Cr, max 0.25 Ni, 1.25-1.50 Mo, max 0.20 W, max 0.20 Co, 0.90-l.O0 V, max 0.005 Ti, max 0.030 Nb, max 0.25 Cu, max 0.020 Al, 5-50 ppm Ca, 60-90 ppm O residual iron.

Claims

20 25 30 507 851 PATENT REQUIREMENTS

Use of a steel containing in% by weight: O.3-O.5 C from groove to max 1.5 Si 0.2-1.5 Mn max 0.03 P, preferably max 0.025 P 0.01-0.2 S 4-7 Cr from groove to max 1 Ni 0.5-2 Mo, which may be replaced in whole or in part by double the amount of W ﬁ 'from grooves to a maximum of 1 Co 0.2- 1.5 V from grooves to a maximum of 0.5 Nb from grooves to a total of max O.4% rare earth residues substantially iron, contaminants and accessory elements at normal levels, such as materials for cutting tool holders.

Use according to claim 1, wherein the steel contains 0.3 5-0.45 C.

Use according to claim 2, wherein the steel contains 0.37-0.41 C.

Use according to claim 1, wherein the steel contains O.4-1.2 Si.

Use according to claim 4, wherein the steel contains 0.7-0.9 Si.

Use according to claim 1, wherein the steel contains 0.2-1 .0 Mn.

Use according to claim 6, the van / id steel contains O.3-O.5 Mn.

Use according to claim 1, wherein the steel contains 0.01-0.05, preferably 0.01-0.03 S.

Use according to claim 1, wherein the steel contains 4.5 ~ 5.5 Cr.

lO. Use according to claim 1, wherein the steel contains 1-2 Mo.

Use according to claim 10, wherein the steel contains 1.2-1.6 Mo. 507 851

Use according to claim 1, wherein the steel contains 0.6-1.3 V, preferably 0.8-1.1 V.

Use according to claim 1, wherein the steel contains 50-100 ppm oxygen and 5-75 ppm Approx.

Use according to claim 1, wherein the steel contains a total of a maximum of 0.2% of rare earth metals.