SU1731858A1

SU1731858A1 - Steel

Info

Publication number: SU1731858A1
Application number: SU904812184A
Authority: SU
Inventors: Владимир Кириллович Фарафонов; Мансур Фатыхович Морданов
Original assignee: Производственное объединение "Уралмаш"
Priority date: 1990-04-10
Filing date: 1990-04-10
Publication date: 1992-05-07

Abstract

Изобретение относитс к черной металлургии , в частности к стали, предназначенной дл изготовлени деталей клапанной аппаратуры гидравлических прессов, к которым предъ вл ютс требовани высокой твердости, износо- и коррозионной стойкости в услови х ударных нагрузок. Цель изобретени - улучшение обрабатываемости стали. Сталь дополнительно содержит бор при следующем соотношении компонентов, мас.%: углерод 0,7-0,95; кремний 0,2-0,8; марганец 0,2-1,2; хром 12-13,5; никель 9- 11; молибден 0,2-2,5; алюминий 0,5-1,8; бор 0,0005-0,005; железо остальное. 4 табл.The invention relates to ferrous metallurgy, in particular to steel, intended for the manufacture of valve equipment parts of hydraulic presses, which are subject to the requirements of high hardness, wear and corrosion resistance under shock loads. The purpose of the invention is to improve the machinability of the steel. Steel additionally contains boron in the following ratio of components, wt.%: Carbon 0.7-0.95; silicon 0.2-0.8; manganese 0.2-1.2; chromium 12-13.5; nickel 9-11; molybdenum 0.2-2.5; aluminum 0.5-1.8; boron 0.0005-0.005; iron else. 4 tab.

Description

Изобретение относитс к черной металлургии , в частности к стал м, предназначенным дл изготовлени деталей клапанной аппаратуры гидравлических прессов, к которым предъ вл ютс требовани высокой твердости, износостойкости и коррозионной стойкости в услови х ударных нагрузок.The invention relates to ferrous metallurgy, in particular to steels intended for the manufacture of valve-tool parts of hydraulic presses, which are subject to the requirements of high hardness, wear resistance and corrosion resistance under shock loads.

Известны хромистые и хромоникелевые стали мартенситного класса, примен ющиес в качестве материала дл изготовлени деталей клапанной аппаратуры гидравлических прессов, например, стали 12X13, 20X13, 30X13, 25Х13Н2.Chromium and chromium-nickel steels of martensitic class are known, which are used as a material for the manufacture of parts for valve apparatus of hydraulic presses, for example, steel 12X13, 20X13, 30X13, 25X13H2.

Однако указанные стали обладают недостаточным уровнем твердости и износостойкости .However, these steels have an insufficient level of hardness and wear resistance.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту вл етс сталь, содержаща , мас.%: Углерод0,75-0,95Closest to the invention to the technical essence and the achieved effect is steel containing, wt.%: Carbon 0,75-0,95

Кремний0,20-0,80Silicon 0.20-0.80

Марганец0,20-1,20Manganese 0.20-1.20

Хром12,0-13,5Hrom12,0-13,5

Никель4,1-6,5Nickel4,1-6,5

Молибден0,20-2,50Molybdenum 0.20-2.50

Алюминий0,70-1,80 «Aluminum 0.70-1.80 "

ЖелезоОстальное IronErest

Сталь может содержать следующие при- г Л/1 меси, мас.%:ГThe steel may contain the following pri-g L / 1 month, wt.%: G

СераДо 0,035 LSulfur up to 0,035 L

ФосфорДо 0.035 сPhosphorUd to 0.035 s

Эта сталь позвол ет получить высокий уровень твердости ( 55 НРСЭ) путем сравнительно простой термической обработки -. закалки от 1000°С и низкотемпературного Т4 старени при 470°С. vAJThis steel produces a high level of hardness (55 HRVE) by relatively simple heat treatment -. quenching from 1000 ° C and low temperature aging at 470 ° C. vAJ

Однако при изготовлении конкретных изделий, например деталей клапанной ап- 00 паратуры, имеющих сложную конфигура- (JTJ цию с большим количеством осевых и QQ радиальных отверстий и резьбовых соеди- « нений, возникают большие технологические трудности, св занные с высоким уровнем твердости, не позвол ющие проводить механообработку .However, the manufacture of specific products, for example, valve components with complex configuration (JTJ with a large number of axial and QQ radial holes and threaded connections, poses great technological difficulties associated with a high level of hardness). luyuschie conduct machining.

Так, уже после закалки от температуры 1000°С сталь закаливаетс на мартенсит с твердостью 50 НРСэ и механообработка при таком уровне твердости невозможна.So, after quenching from a temperature of 1000 ° C, the steel is hardened to martensite with a hardness of 50 HPEC and mechanical treatment at such a level of hardness is impossible.

Целью изобретени вл етс улучшение механообрабатываемости в аустенитном состо нии стали, содержащей углерод, кремний, марганец, хром, никель, молибден , алюминий и железо, The aim of the invention is to improve the machinability in the austenitic state of steel containing carbon, silicon, manganese, chromium, nickel, molybdenum, aluminum and iron,

Поставленна цель достигаетс тем, что сталь, содержаща железо, углерод, кремний , марганец, хром, никель, молибден и алюминий, дополнительно содержит бор, Сталь может содержать также примеси серы и фосфора.This goal is achieved by the fact that steel containing iron, carbon, silicon, manganese, chromium, nickel, molybdenum and aluminum, additionally contains boron. Steel may also contain impurities of sulfur and phosphorus.

При указанном соотношении компонентов в стали аустенит, образующийс после закалки от 1200°С, становитс относительно стабильным в отношении распада на мартенсит, что делает ее технологичной в отношении механообрабатываемости.At the specified ratio of components in the steel, austenite, formed after quenching from 1200 ° C, becomes relatively stable with respect to decomposition to martensite, which makes it technologically advanced with regard to machinability.

Таким образом, предлагаемое соотношение компонентов вызвано необходимостью иметь сталь достаточно технологичную в отношении механической обработки, т.е. способную подвергатьс как резанию, так и сверлению, и обеспечить требуемый высокий уровень твердости.Thus, the proposed ratio of components is caused by the need to have steel sufficiently technological in terms of machining, i.e. capable of being cut and drilled and provide the required high level of hardness.

Необходимый уровень твердости достигаетс старением деталей, механически обработанных с припуском под шлифовку.The required level of hardness is achieved by aging of parts mechanically machined with grinding allowance.

При содержании в стали углерода менее 0,70 мае. %, никел менее 9,0 мае. %, алюми- ни менее 0,50 мас.% и бора менее 0,0005мас.% аустенит, образующийс после закалки от 1200°С, вл етс нестабильным и в процессе механообработки распадаетс на мартенсит с высоким уровнем твердости, что не позвол ет провести механообработку.When carbon content in steel is less than 0.70 May. %, nickel less than 9.0 May. %, aluminum less than 0.50% by weight and boron less than 0.0005% by weight. The austenite formed after quenching from 1200 ° C is unstable and, during the machining process, decomposes into martensite with a high level of hardness, which does not allow machining.

При содержании углерода более 0,95 мас.%, никел более 11.0 мас.%, алюмини более 1,8 мас.% и бора более 0,005 мас.% сталь приобретает стабильную аустенитную структуру, в св зи с чем распад образующегос аустенита на мартенсит в результате старени становитс невозможным, и, следовательно , становитс невозможным получение требуемого высокого уровн твердости, при этом также ухудшаетс ме- ханообрабатываемость стали.When the carbon content is more than 0.95 wt.%, Nickel is more than 11.0 wt.%, Aluminum is more than 1.8 wt.% And boron is more than 0.005 wt.%, The steel acquires a stable austenitic structure, and therefore decomposition of the resulting austenite into martensite aging makes it impossible, and therefore it becomes impossible to obtain the required high level of hardness, and the machinability of the steel also deteriorates.

Химические составы предлагаемой и известной стали приведены в табл.1.The chemical compositions of the proposed and known steel are given in table 1.

Сталь выплавл ют в открытой индукционной печи. После гомогенизации слитки проковывают на пластины сечением 40x60 мм и заготовки диаметром 60 мм.Steel is smelted in an open induction furnace. After homogenization, the ingots are forged on plates with a section of 40x60 mm and blanks with a diameter of 60 mm.

Изучают механообрабатываемость сверлением и резанием предлагаемой стали в сравнении с известной после закалки заготовок в воду от 1200°С на аустенит. Твердость при этом составл ет 18-22 НКСэ.Studying the machinability by drilling and cutting the proposed steel in comparison with the well-known after quenching the blanks in water from 1200 ° C to austenite. The hardness is 18-22 NKSE.

Изучение обрабатываемости при сверлении провод т на радиально-еверлильном станке СР-5-15 модели 2А55 с охлаждением 5%-ной эмульсией из эмульсола Т.The study of machinability during drilling was carried out on a CP-5-15 model 2A55 radial Everling machine with cooling with a 5% emulsion of emulsol T.

Инструмент - спиральные сверла с коническим хвостовиком из быстрорежущей стали Р6АМ5.The tool is a twist drill with a tapered shank made of high-speed steel Р6АМ5.

При испытании фиксируют стойкость сверл - врем непрерывной работы до момента затуплени . За критерий затуплени сверл принимают комплекс технологических параметров: износ по задней поверхности сверла, перемычки, а также выкрашивание, возникновение характерно0 го скрипа, треска, вибрации и т.п.During the test, the durability of drills is recorded - the time of continuous work until the time of blunting. A set of technological parameters is taken as a criterion for blasting drills: wear on the back surface of the drill, jumpers, as well as chipping, the occurrence of characteristic squeaks, cracking, vibration, etc.

Оптимальные режимы сверлени определ ют опытным путем и сравнивают с действующиминормативамидл высоколегированных, нержавеющих и жа5 ропрочных сталей с коэффициентом обрабатываемости ,0.Optimal drilling conditions are determined empirically and compared with the existing standards of high-alloyed, stainless and hard steel steels with a coefficient of workability, 0.

Результаты исследовани механообра- батываемости предлагаемой и известной стали при сверлении приведены в табл. 2.The results of the study of the machinability of the proposed and known steel when drilling is given in Table. 2

0 Из табл. 2 следует, что механообрабатываемость предлагаемой стали при сверлении (,53-0,63) в 7-8 раз выше известной (,08).0 From table. 2 it follows that the machinability of the proposed steel when drilling (, 53-0.63) is 7-8 times higher than the known (, 08).

При сверлении заготовок из известнойWhen drilling blanks from known

5 стали происходит вибраци инструмента, большой износ сверл более 1 мм на перемычке , налипание металла на кромки и ленточки сверла, значительный износ и выкрашивание режущих кромок, т.е. прак0 тически просверлить отверсти нужного диаметра и глубины не удаетс .5 steel, the tool vibrates, a large drill wear of more than 1 mm on the lintel, sticking of the metal to the edges and ribbons of the drill, significant wear and chipping of the cutting edges, i.e. Almost drill the holes of the desired diameter and depth does not work.

При сверлении заготовок из предлагаемой стали вибрации инструмента, налипани на кромки и ленточки сверл неWhen drilling billets of the proposed steel, the vibrations of the tool, sticking to the edges and ribbons of the drills are not

5 наблюдают. Врем непрерывной работы сверл до момента затуплени определ ют, в основном, износом режущих кромок.5 are watching. The time of continuous operation of drills until the time of blunting is determined mainly by the wear of the cutting edges.

При содержании элементов ниже и выше граничных значений (составы 4 и 5) ме0 ханообрабатываемость при сверлении значительно ниже (в 7-8 раз) предлагаемой стали.When the content of the elements is lower and higher than the boundary values (compositions 4 and 5), the machining capacity during drilling is significantly lower (by 7–8 times) of the proposed steel.

Изучение обрабатываемости резанием провод т на токарно-еинторезном станкеThe study of machinability is carried out on a turning-lathe machine

5 1К62 без охлаждени . Инструмент-резец с механическим закреплением режущей пластины . Материал режущей пластины -твердый сплав МС 2210 (ТТ10Е8Б+Т1С).5 1К62 without cooling. Tool cutter with mechanical fastening of the cutting plate. The material of the cutting plate is hard alloy MC 2210 (TT10E8B + T1C).

За критерий притуплени режущей пла0 стины принимают износ по задней грани ,25 мм. Врем стойкости инструмента фиксируют до достижени износа режущей пластины по задней грани 0,25 мм.For the criterion of blunting the cutting plate, wear is taken at the rear face, 25 mm. The durability of the tool is fixed until the cutting plate is worn on the back face of 0.25 mm.

Оптимальные режимы резани опре5 дел ют опытным путем и сравнивают с действующими нормативами дл высоколегированных , нержавеющих и жаропрочных сталей с коэффициентом обрабатываемости ,0.Optimum cutting conditions are determined empirically and compared with the current standards for high-alloyed, stainless and heat-resistant steels with a workability factor of 0.

Результаты исследовани механообра- батываемости сталей при резании приведены в табл.3.The results of the study of the mechanoobrazivaemosti steels during cutting are given in table.3.

Из табл. 3 следует, что обрабатываемость предлагаемой стали при резании су- щественно (в 3 раза) выше известной,From tab. 3 it follows that the machinability of the proposed steel when cutting is substantially (3 times) higher than the known,

При резании заготовок из известной стали стойкость резцов составл ет менее 1 мин, при этом наблюдаетс сильна вибраци и скрип инструмента, выкрашивание режущих кромок и разрушение резцов.When cutting well-known steel blanks, the cutters have a tool life of less than 1 minute, and there is strong vibration and tool creaking, chipping of the cutting edges, and destruction of the cutters.

При резании заготовок из предлагаемой стали стойкость инструмента до износа режущей пластины по задней грани 0,25 мм составл ет 10-15 мин, при этом вибрации и скрипа не наблюдают. Резание происходит при нормальном образовании стружки.When cutting the billets of the proposed steel, the tool life to the wear of the cutting plate on the rear face of 0.25 mm is 10-15 minutes, and no vibrations or squeaks are observed. Cutting occurs during normal chip formation.

При содержании элементов ниже и выше граничных значений (составы 4 и 5) ме- ханообрабатываемость при резании значительно ниже (в 3 раза) предлагаемой стали.When the content of elements is lower and higher than the boundary values (compositions 4 and 5), the machinability during cutting is significantly lower (3 times) of the proposed steel.

Таким образом, как следует из табл. 2 и 3, лучшую стойкость при механообработке сверлением и резанием имеет сталь с пред- латаемыми пределами компонентов.Thus, as follows from the table. 2 and 3, steel with the proposed limits of components has the best durability during machining by drilling and cutting.

Таким образом, анализ полученных данных показывает, что заданное соотношение элементов вл етс оптимальным, так как при таком соотношении компонен- тов достигаетс улучшение механообрабз- тываемости стали.Thus, the analysis of the obtained data shows that the specified element ratio is optimal, since with such a ratio of components, an improvement in the steel mechanical stability is obtained.

Необходимый уровень твердости на детал х из предлагаемой стали после механообработки достигаетс старением.The required level of hardness on the parts of the proposed steel after machining is achieved by aging.

В табл. 4 приведены значени твердо- стей, получаемых на конкретных детал х клапанной аппаратуры из предлагаемой стали.In tab. Figure 4 shows the values of the hardness obtained on specific parts of the valve apparatus from the proposed steel.

Таким образом, предлагаема сталь в сравнении с известной обладает лучшей ме- ханообрабатываемостью, что позвол ет изготавливать из нее, например, детали клапанной аппаратуры гидравлических прессов с высоким уровнем твердости.Thus, the proposed steel, in comparison with the known one, has the best machinability, which makes it possible to make from it, for example, parts of valve equipment of hydraulic presses with a high level of hardness.

Использование предлагаемой стали позволит повысить эксплуатационную стойкость деталей клапанной аппаратуры, сократить расход металла, увеличить межремонтные сроки прессового оборудовани .The use of the proposed steel will improve the operational durability of parts of valve equipment, reduce metal consumption, and increase the turnaround time for pressing equipment.

Claims

Invention Formula

Steel mainly for valve equipment parts containing carbon, silicon, manganese, chromium, nickel, molybdenum, aluminum and iron, characterized in that, in order to improve mechano-processability, it additionally contains boron in the following ratio, wt% carbon 0.70-0.95; silicon 0.2-0.8; manganese 0.2-1.2; chromium 12.0-13.5; nickel 9-11; molybdenum 0.2-2.5; aluminum 0.5-1.8; boron 0.0005-0.005; iron the rest

Table 1

Table 2

Table3

Table