штамповая сталь

Формула изобретения

ШТАМПОВАЯ СТАЛЬ, содержащая углерод, марганец, кремний, железо, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит молибден и ванадий при следующем соотношении компонентов, мас.

Углерод 0,70 0,85

Марганец 0,30 0,56

Кремний 0,5 0,8

Молибден 0,2 0,5

Ванадий 0,02 0,12

Железо Остальное

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к металлургии, в частности к стали для изготовления штампов холодной штамповки, и может быть использовано в машиностроении, авиационной и других промышленностях.

Известен химический состав стали У7, содержащий, мас. углерод 0,66-0,73; марганец 0,17-0,33; кремний 0,17-0,33; количество примесей: сера не более 0,028, фосфор не более 0,030, хром не более 0,20, никель не более 0,25; железо остальное [1]

Использование штампов из стали данной марки при холодной штамповке, в частности при вырубке стальных деталей, приводит к раннему выходу из строя по причине выкрашивания режущей кромки из-за низких значений пластичности и ударной вязкости стали при упрочнении на твердость НRC_э=56.

Известна также сталь марки У7А следующего химического состава, мас. углерод 0,66-0,73; марганец 0,17-0,28, кремний 0,17-0,33, количество примесей: сера не более 0,018, фосфор не более 0,025, хром не более 0,20, никель не более 0,20, медь не более 0,20; железо остальное [2]

Снижение содержания серы, фосфора и меди в составе стали способствует некоторому увеличению срока службы штампов при холодной вырубке стальных деталей, хотя выкрашивание режущих кромок штампов все же происходит, так как сталь при термическом упрочнении по схеме: нагрев при 800-820^оС, охлаждение вода-масло + отпуск: 180^оС, 3 ч, имеет низкие значения пластичности и ударной вязкости. Повторное использование штампа после проведения дополнительной шлифовки режущей кромки ограничено небольшой (около 3 мм) глубиной упрочненной зоны, связанной с низкой прокаливаемостью стали У7А.

Цель изобретения состоит в повышении прокаливаемости, твердости, пластичности и ударной вязкости стали.

Это достигается тем, что сталь дополнительно содержит молибден и ванадий при следующем соотношении компонентов, мас. углерод 0,70-0,85; марганец 0,30-0,56; кремний 0,50-0,80; молибден 0,20-0,50; ванадий 0,02-0,12; количество примесей: сера не более 0,018, фосфор не более 0,025, хром не более 0,20, никель не более 0,20, медь не более 0,20; железо остальное.

Положительный эффект обусловлен тем, что введение молибдена в количестве 0,20-0,50 мас. в состав стали способствует повышению прокаливаемости стали более чем в 5 раз при проведении закалки с охлаждением по схеме вода-масло из-за повышения устойчивости аустенита во время охлаждения и появления из-за этого возможности реализации превращения аустенит мартенсит при более низких скоростях охлаждения, что не возможно достичь для стали У7А.

Одновременное введение в состав стали ванадия в количестве 0,02-0,12 мас. способствует сохранению размеров зерна аустенита во время нагрева под закалку. Повышение содержания кремния в стали до 0,50-0,80 мас. способствует повышению устойчивости мартенсита стали к нагреву при отпуске и обеспечивает сохранение высокой твердости стали при температуре отпуска вплоть до 250^оС в течение 3 ч. В то же время повышение содержания в стали марганца до 0,30-0,56 мас. и введение молибдена позволяет обеспечить повышение пластичности и ударной вязкости стали по сравнению со сталью У7А.

Как видно из данных таблицы, предложенная сталь по сравнению со сталью У7А имеет более высокие значения механических свойств. Например, после отпуска при температуре 180^оС в течение 3 ч: твердость выше на 1,5-2 ед. НRC_э, ударная вязкость в 1,5 раза; после отпуска при 250^оС в течение 3 ч: твердость выше на 2-2,5 ед.НRC_э, ударная вязкость на 0,10-0,15 МДж/м²; после отпуска при 350^оС в течение 2 ч: твердость выше на 4-4,5 ед. НRC_э, прочность на 250-270 МПа при примерно равных значениях и КСU. Одновременно достигается повышение глубины упрочненной зоны почти в 6 раз.

Технико-экономическая эффективность использования предложенного состава штамповой стали для штампов холодной штамповки состоит в повышении стойкости штампов, изготовленных из этой стали, в 1,5-2 раза по сравнению со штампами из стали У7А и возможность многократного использования вырубных штампов после дополнительной шлифовки режущих кромок.

Внедрение новой стали по сравнению с базовой сталью позволило повысить стойкость инструмента в 1,5-2 раза.