RU2175683C2 - High-speed cast steel - Google Patents
High-speed cast steel Download PDFInfo
- Publication number
- RU2175683C2 RU2175683C2 RU99123479A RU99123479A RU2175683C2 RU 2175683 C2 RU2175683 C2 RU 2175683C2 RU 99123479 A RU99123479 A RU 99123479A RU 99123479 A RU99123479 A RU 99123479A RU 2175683 C2 RU2175683 C2 RU 2175683C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- steel
- cast steel
- molybdenum
- tungsten
- cerium
- Prior art date
Links
- 229910001208 Crucible steel Inorganic materials 0.000 title abstract description 6
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce] GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 claims abstract description 9
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims abstract description 9
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N Alumina Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 7
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims abstract description 3
- 229910000997 High-speed steel Inorganic materials 0.000 claims description 6
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 238000009851 ferrous metallurgy Methods 0.000 abstract description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 13
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 13
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 3
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 description 3
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 2
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 2
- 229910001268 Ferrocerium Inorganic materials 0.000 description 1
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 238000005496 tempering Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к быстрорежущим сталям, предназначенным для изготовления литых режущих инструментов. The invention relates to the field of ferrous metallurgy, in particular to high-speed steels intended for the manufacture of cast cutting tools.
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. Known cast high-speed steels R12F3, 10R18M3, R9Kh2F2MGL and R5M2FL (see Yu. A. Geller. Tool steels. M: Metallurgy, 1983, S. 393-395). In these steels, the total content of tungsten and molybdenum ∑ (W + 1.5Mo) is from 8 to 12% and therefore the eutectic network is coarser, i.e. with an increase in the concentration of these elements in cast steel, the thickness and continuity of the mesh increase, which reduces the strength characteristics, especially the toughness of cast steel.
Недостатками известных сталей являются относительно низкие твердость, теплостойкость, износостойкость и ударная вязкость в литом состоянии. The disadvantages of the known steels are relatively low hardness, heat resistance, wear resistance and toughness in the cast state.
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.The closest to the proposed technical essence and the achieved effect - the analogue (prototype) is cast high-speed steel, described in the USSR author's certificate N 322401, C 22 C 32/36, published on November 17, 1992, of the following composition, wt.%:
Carbon - 2.05-2.15
Tungsten - 2.0-2.5
Molybdenum - 2.5-3.0
Chrome - 6.5-8.0
Vanadium - 7.5-8.5
Manganese - Up to 0.4
Silicon - Up to 0.4
Sulfur - Up to 0.03
Phosphorus - Up to 0.03
Nickel - Up to 0.4
Iron - Else
The total amount of tungsten and molybdenum is ∑ (W + 1.5Mo) = 6.0-7.0%. The hardness and heat resistance of known steel after standard heat treatment reaches HRC 67 and 630 o C (for HRC 61), respectively. Impact strength 0.07-0.10 MJ.
Несмотря на значительно высокие характеристики данной стали она не отвечает современным требованиям, предъявляемым к подобным сложнолегированным сталям. Despite the significantly high characteristics of this steel, it does not meet modern requirements for such complex alloyed steels.
Задача изобретения - повышение твердости, теплостойкости, износостойкости и ударной вязкости стали в литом состоянии. The objective of the invention is to increase the hardness, heat resistance, wear resistance and toughness of steel in a molten state.
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.This object is achieved in that the cast high-speed steel containing carbon, tungsten, molybdenum, chromium, vanadium, silicon and iron, additionally contains aluminum oxide + cerium in the following ratio of components, wt.%:
Carbon - 2.10-2.35
Tungsten - 2.75-3.50
Molybdenum - 2.5-3.0
Chrome - 4.0-4.6
Vanadium - 9.5-10.5
Silicon - 1.1-1.3
Cerium - 0.05-0.10
Alumina - 0.05-0.15
Iron - Else
The total amount of tungsten and molybdenum is ∑ (W + 1.5Mo) = 6.5-8.0%. Additional alloying of steel with silicon promotes a more saturated solid solution, increases hardness and heat resistance.
Повышенное содержание ванадия сопровождается увеличением количества избыточных карбидов веерообразной формы с высокой износостойкостью. The increased content of vanadium is accompanied by an increase in the number of excess carbides of a fan-shaped form with high wear resistance.
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.The introduction of refractory alumina into steel creates additional centers of crystallization, which grinds grain sizes. Steel modification with cerium reduces the lattice parameters of M 6 C carbide and increases its solubility, which contributes to an increase in secondary hardness and heat resistance. Cerium, located on certain crystallographic planes of the dendride, prevents its growth in a certain direction. In this case, the structure is ground and finely dispersed eutectic is released. Thus, the modifying components - aluminum oxide and cerium - grind the structure of the eutectic, in addition to hardness and heat resistance, increase the toughness of cast steel.
Химический состав исследованных плавок описываемой и известной сталей и соответствующие им свойства приведены в таблице 1. The chemical composition of the investigated melts described and known steels and the corresponding properties are shown in table 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.The steel was melted in an open induction electric furnace with an acid lining of 160 kg in volume, poured into shell molds for casting plates with dimensions of 30x20x10 mm. Modification with alumina and cerium in the form of ferrocerium was carried out in a ladle. After knocking and chopping, the castings are annealed at a temperature of 960 ° C, in a protective medium, and then quenched from intercritical temperatures - 860 ° C and tempered at 650 ° C. Next, samples are cut from the risers of the castings and the plates are ground and ground to exact dimensions.
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.Heat treatment is carried out according to the following mode: heating at a temperature of 860 o C, quenching - 1240 o C, cooling in oil, tempering at 560 o C three times for one hour. The quenching temperature of known steel (prototype) was 1220 o C.
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).The impact strength study was carried out on standard non-cut samples of 10 × 10 × 55 mm, the heat resistance was determined by measuring hardness, on the HRC scale, after heating at 620, 640, 660 o C for 4 hours. Wear resistance is determined by the change in mass of the samples as a result of abrasion during dry friction and sliding carbide disk at a load of P = 200 N (table 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).As follows from the data presented in table 2, the proposed cast high-speed steel has a higher hardness, HRC 69-70, heat resistance up to 660 o C and wear resistance while maintaining sufficient toughness (melt 2.a, 2.b, 2.c and 2.d).
Claims (1)
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 - ОстальноеCast high-speed steel containing carbon, tungsten, molybdenum, chromium, vanadium, silicon and iron, characterized in that it additionally contains cerium and aluminum oxide in the following ratio, wt.%:
Carbon - 2.10-2.35
Tungsten - 2.75-3.50
Molybdenum - 2.5-3.0
Chrome - 4.0-4.6
Vanadium - 9.5-10.5
Silicon - 1.1-1.3
Cerium - 0.05-0.10
Alumina - 0.05-0.15
Iron - Else
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU99123479A RU2175683C2 (en) | 1999-11-09 | 1999-11-09 | High-speed cast steel |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU99123479A RU2175683C2 (en) | 1999-11-09 | 1999-11-09 | High-speed cast steel |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU99123479A RU99123479A (en) | 2001-09-20 |
| RU2175683C2 true RU2175683C2 (en) | 2001-11-10 |
Family
ID=20226700
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU99123479A RU2175683C2 (en) | 1999-11-09 | 1999-11-09 | High-speed cast steel |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2175683C2 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU322401A1 (en) * | 1970-03-10 | 1971-11-30 | Московский станкоинструментальный институт | QUICKLINE STEEL |
| SU518530A1 (en) * | 1974-02-05 | 1976-06-25 | Всессоюзный Научно-Исследовательский Инструментальный Институт | High speed steel |
| WO1987002311A1 (en) * | 1984-10-12 | 1987-04-23 | Swedev Aktiebolag | A steel strip and a tool made thereof |
| SU1608238A1 (en) * | 1988-12-30 | 1990-11-23 | Научно-производственное объединение подшипниковой промышленности | High-speed steel |
| RU1663953C (en) * | 1988-04-18 | 1995-06-09 | Московский институт стали и сплавов | Tool steel |
-
1999
- 1999-11-09 RU RU99123479A patent/RU2175683C2/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU322401A1 (en) * | 1970-03-10 | 1971-11-30 | Московский станкоинструментальный институт | QUICKLINE STEEL |
| SU518530A1 (en) * | 1974-02-05 | 1976-06-25 | Всессоюзный Научно-Исследовательский Инструментальный Институт | High speed steel |
| WO1987002311A1 (en) * | 1984-10-12 | 1987-04-23 | Swedev Aktiebolag | A steel strip and a tool made thereof |
| RU1663953C (en) * | 1988-04-18 | 1995-06-09 | Московский институт стали и сплавов | Tool steel |
| SU1608238A1 (en) * | 1988-12-30 | 1990-11-23 | Научно-производственное объединение подшипниковой промышленности | High-speed steel |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Chaus | Modifying cast tungsten-molybdenum high-speed steels with niobium, zirconium, and titanium | |
| EP0526467B1 (en) | Air hardening steel | |
| SU1581768A1 (en) | High-strength cast iron | |
| JPWO2006129531A1 (en) | Low carbon sulfur free cutting steel | |
| JPS6338418B2 (en) | ||
| JP2004143579A (en) | Machine structural steel excellent in scrap treatability and method for producing the same | |
| RU2175683C2 (en) | High-speed cast steel | |
| US4547221A (en) | Abrasion-resistant refrigeration-hardenable ferrous alloy | |
| JPS61272349A (en) | Bearing steel | |
| RU2105821C1 (en) | Method for production of ingots from wear-resistant steel | |
| RU2087579C1 (en) | Wear resistant cast iron | |
| RU2487187C1 (en) | Cast iron | |
| RU2037551C1 (en) | Pig iron | |
| SU1113423A1 (en) | High-speed steel | |
| RU2095460C1 (en) | Cast pressed steel | |
| SU926055A1 (en) | Master alloy | |
| SU1109466A1 (en) | High-speed steel | |
| JP6593032B2 (en) | Steel for die casting mold | |
| SU1330202A1 (en) | Tool alloy | |
| RU2401317C1 (en) | Wear-resistant cast iron | |
| RU2203344C2 (en) | Casting steel | |
| SU1585368A1 (en) | Alloying composition for steel | |
| RU2017578C1 (en) | Method of manufacture of castings from high-chromium cast iron | |
| SU1339159A1 (en) | Cast iron | |
| RU2356989C1 (en) | White cast iron |